Особенности и примеры дублирования хромосом



хромосомное дублирование описывает фракцию ДНК, которая появляется дважды как продукт генетической рекомбинации. Хромосомная дупликация, дупликация генов или амплификация является одним из источников генерации изменчивости и эволюции у живых существ..

Хромосомная дупликация является типом мутации, поскольку она включает изменение нормальной последовательности ДНК в хромосомной области. Другие мутации на хромосомном уровне включают вставки, инверсии, транслокации и хромосомные делеции.

Хромосомные дупликации могут происходить в одном и том же исходном сайте дублированного фрагмента. Это дубликаты в партиях. Дубликаты в танде могут быть двух типов: прямые или инвертированные.

Прямые дубликаты - это те, которые повторяют как информацию, так и ориентацию повторяющегося фрагмента. В дублированных фрагментах, инвертированных в пакетном режиме, информация повторяется, но фрагменты ориентированы в противоположных направлениях..

В других случаях хромосомное дублирование может происходить в другом сайте или даже в другой хромосоме. Это создает эктопическую копию последовательности, которая может функционировать в качестве субстрата для поперечной сшивки и быть источником аберрантных рекомбинаций. В зависимости от размера, дубликаты могут быть макро- или микродубликации.

Говоря абсолютно, дублирование порождает изменчивость и изменение. Однако на уровне отдельного человека хромосомные дупликации могут вызывать серьезные проблемы со здоровьем..

индекс

  • 1 Механизм хромосомных дупликаций
  • 2 Хромосомные дупликации в эволюции генов
  • 3 хромосомных дупликации в эволюции видов
  • 4 Проблемы, которые могут вызывать микродупликации у человека
  • 5 ссылок

Механизм хромосомных дупликаций

Дупликации встречаются чаще в областях ДНК, которые имеют повторяющиеся последовательности. Это субстрат событий рекомбинации, даже если они проверены между областями, которые не являются полностью гомологичными.

Эти рекомбинации считаются незаконными. Механистически они зависят от сходства последовательности, но генетически они могут быть выполнены между негомологичными хромосомами..

В человеке у нас есть несколько типов повторяющихся последовательностей. К наиболее повторяющимся относятся так называемые сателлитные ДНК, ограниченные центромерами (и некоторыми гетерохроматическими областями).

Другие, умеренно повторяющиеся, включают, например, повторяющиеся в тандеме, которые кодируют рибосомальную РНК. Эти повторяющиеся или дублированные области расположены в очень специфических сайтах, называемых областями организации ядрышка (NOR)..

У людей NOR расположены в субтеломерных областях пяти разных хромосом. Каждый NOR, с другой стороны, состоит из сотен или тысяч копий одной и той же кодирующей области у разных организмов..

Но у нас также есть другие повторяющиеся области, разбросанные по всему геному, с различным составом и размерами. Все могут рекомбинировать и приводить к дублированию. Фактически, многие из них являются продуктом их собственного дублирования, in situ или внематочным. К ним относятся, среди прочего, мини-сателлиты и микросателлиты.

Хромосомные дупликации также могут возникать, реже, из объединения негомологичных концов. Это негомологичный механизм рекомбинации, который наблюдается в некоторых случаях репарации двухзонных разрывов ДНК..

Хромосомные дупликации в эволюции генов

Когда ген дублируется в том же месте или даже в другом, он создает локус с последовательностью и значением. То есть последовательность со смыслом. Если он останется таким, он будет дублировать ген своего предшественника.

Но он не может подвергаться такому же селективному давлению родительского гена и может мутировать. Сумма этих изменений иногда может привести к появлению новой функции. Ген также будет новым геном.

Например, дупликация наследственного локуса глобина привела в эволюции к появлению семейства глобинов. Последующие перемещения и последовательные дублирования привели к росту семьи, когда новые члены выполняли ту же функцию, но подходили для разных условий..

Хромосомные дупликации в эволюции видов

В организме дублирование гена приводит к генерации копии, называемой геном paralog. Хорошо изученным является случай генов глобина, упомянутых выше. Одним из самых известных глобинов является гемоглобин.

Очень трудно представить, что удвоится только кодирующая область гена. Следовательно, каждый ген paralog связан с паралогической областью в организме, которая испытывает дублирование.

В ходе эволюции хромосомные дупликации играли важную роль по-разному. С одной стороны, они дублируют информацию, которая может породить новые функции, изменяя гены с предыдущей функцией.

С другой стороны, размещение дупликации в другом геномном контексте (например, в другой хромосоме) может генерировать паралог с другой регуляцией. То есть он может генерировать большую адаптационную способность.

Наконец, области обмена путем рекомбинации также создаются, что приводит к большим геномным перестройкам. Это в свою очередь может представлять происхождение событий видообразования в определенных макроэволюционных линиях.

Проблемы, которые микродупликации могут вызвать у человека

Достижения в технологиях секвенирования нового поколения, а также окрашивания хромосом и гибридизации, теперь позволяют нам видеть новые ассоциации. Эти ассоциации включают в себя проявление определенных заболеваний в результате получения (дублирования) или потери (удаления) генетической информации..

Генетические дупликации связаны с изменением дозировки генов и с аберрантными перекрестными связями. В любом случае они приводят к дисбалансу генетической информации, которая иногда проявляется в виде заболевания или синдрома.

Синдром Шарко-Мари-Тута типа 1А, например, связан с микродупликацией области, которая включает ген PMP22. Синдром также известен как наследственная двигательная и сенсорная невропатия..

Есть хромосомные фрагменты, склонные к этим изменениям. Фактически, область 22q11 несет многочисленные повторы с низким числом копий, специфичных для этой части генома..

То есть из области полосы 11 длинного плеча хромосомы 22. Эти дупликации связаны с многочисленными генетическими расстройствами, включая умственную отсталость, пороки развития глаз, микроцефалию и т. Д..

В случаях более обширных дупликаций могут появиться частичные трисомии, что может оказать вредное воздействие на здоровье организма..

ссылки

  1. Cordovez, J.A., Capasso, J., Lingao, M.D., Sadagopan, K.A., Spaeth, G.L., Wasserman, B.N., Levin, A.V. (2014). Глазные проявления микродупликации 22q11.2. Офтальмология, 121: 392-398.
  2. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd, Филадельфия, Пенсильвания, США.
  3. Griffiths A.J.F., Wessler R., Carroll S.B., Doebley J. (2015). Введение в генетический анализ (11-е изд.). Нью-Йорк: У. Х. Фриман, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
  4. Hardison, R.C. (2012) Эволюция гемоглобина и его генов. Перспективы гавани Колд Спринг в медицине 12, дои: 10.1101 / cshperspect.a011627
  5. Вайс, А., Мрасек, К., Кляйн, Э., Мулатино, М., Ллерена-младший, Ю.С., Хардекопф, Д., Пекова, С., Бхатт, С., Косякова, Н., Лиер, Т. (2012) Синдромы микроделеции и микродупликации. Журнал гистохимии и цитохимии 60, doi: 10.1369 / 0022155412440001