Nem kódoló DNS, vagy junk DNS ( eng. Non-coding DNA eng. junk DNA ) - az organizmusok genomiális DNS -ének részei , amelyek nem kódolnak fehérjeszekvenciákat. Néhány nem kódoló DNS funkcionális, nem kódoló RNS-molekulává alakul át. A nem kódoló DNS egyéb funkciói közé tartozik a fehérje-, centromer- és telomer-kódoló szekvenciák szabályozása. A "szemét DNS" kifejezés az 1960-as években vált népszerűvé. [1] [2] T. Ryan Gregory genomikus biológus szerint a szemét DNS természetéről először David Comings beszélt kifejezetten 1972-ben, és ezt a kifejezést minden nem kódoló DNS-re alkalmazta. [3] A kifejezést Susumu Ono formalizálta 1972 - ben [4] , aki észrevette, hogy a semleges mutációk genetikai terhelése a működő lókuszok azon értékének felső határán van, amely a tipikus mutációs ráták alapján várható lenne. Susumu azt jósolta, hogy az emlősgenomok a természetes szelekció nyomása miatt nem tartalmazhatnak 30 000-nél több lókuszt, mivel a mutációs terhelés "költsége" elkerülhetetlenül a fittség csökkenését, és végül a kihalást okozza. Ez a jóslat továbbra is helytálló, az emberi genom körülbelül 20 000 gént tartalmaz. Ono elméletének másik alátámasztása az a megfigyelés, miszerint még a közeli rokon fajok genomméretei is nagyon eltérőek lehetnek (nagyságrendek), amit 1971-ben C-paradoxonnak (genomredundancia) neveztek el . [5]
Míg a "szemét DNS" kifejezés gyümölcsözőségét megkérdőjelezték azon az alapon, hogy eleve a funkció teljes hiányának feltételezését idézi, és bár egy semlegesebb kifejezés, például a "nem kódoló DNS" javasolt; [3] A "szemét-DNS" kifejezés továbbra is a genomi szekvencia azon részének neve, amelynél nem találtak jelentős biológiai funkciót , és amelyben a szekvencia-összehasonlítás nem tár fel konzervált elemeket , amelyek arra utalnának, hogy adaptív előnyökkel járhat . Az 1970-es évek végén nyilvánvalóvá vált, hogy a nagy genomokban a nem kódoló DNS nagy része szaporodó önző mobil elemekből származik , amelyeket W. Ford Doolittle és Carmen Sapienza a Nature című folyóiratban leírt 1980-ban : „Bebizonyosodott, hogy ha egy adott DNS vagy DNS osztály , nem bizonyított fenotípusos expresszióval olyan stratégiát (például transzpozíciót) dolgozott ki, amely biztosítja a genomban való túlélését, akkor nincs szükség más magyarázatra a létezésére. [6] Várható, hogy az ócska DNS mennyisége ezen elemek amplifikációs sebességétől és a nem működő DNS elvesztésének sebességétől függ. [7] A Nature , Orgel, Lesley Ilizer és Crick ugyanabban a számában Francis azt írta, hogy az ócska DNS "kevés specifitású, és csekély, vagy egyáltalán nincs szelektív előnye a szervezet számára". [8] A kifejezés elsősorban nem szépirodalmi és köznyelvi tudományos publikációkban fordul elő, és felmerült, hogy a Template:Quantify konnotációi elfojthatják az érdeklődést a nem kódoló DNS biológiai funkcióinak megállapítása iránt. [9]
Számos bizonyíték támasztja alá, hogy egyes ócska DNS-szekvenciáknak valószínűleg számunkra ismeretlen funkcionális aktivitása van, és hogy az eredetileg önző vagy nem funkcionális DNS-fragmensek feltárása az evolúció során általános volt . [10] 2012-ben az ENCODE projekt, az Országos Humán Genomkutató Intézet által támogatott kutatási program arról számolt be, hogy az emberi genom nem kódoló DNS-ének 76%-a átírás alatt áll , és a genom körülbelül fele valamilyen módon kötődik a szabályozókhoz. fehérjék, például transzkripciós faktorok . [tizenegy]
Korábban azt hitték, hogy az emberi genom DNS-szekvenciáinak körülbelül 95%-a ócska DNS-nek tulajdonítható. Az ilyen szekvenciák közé tartoznak az intronszekvenciák és a gének közötti DNS-régiók , valamint az ismétlődő régiók. 2012-ben azonban az Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) projekt publikációiban kimutatták, hogy a szemét DNS arányát erősen túlbecsülik, és a genom akár 80%-a is rendelkezik biokémiai funkciókkal [12] [13] .
Bár az ENCODE üzenetet, miszerint az emberi genom több mint 80%-a biokémiailag működőképes, más tudósok kritizálták [14] , akik azzal érvelnek, hogy sem a genomszekvenciák elérhetősége a transzkripciós faktorok számára, sem azok transzkripciója nem garantálja, hogy ezeknek a szekvenciáknak biokémiai funkciója van, és átírásuk szelektív előnyt biztosít . Ezenkívül a szignifikánsan alacsonyabb ENCODE előtti funkcionalitási pontszámok az emlős genomkonzervációs pontszámokon alapultak. [5] [15] [16] [17]
Erre a nézetre reagálva más kutatók azzal érvelnek, hogy az emberi genomban közvetlenül a biokémiai elemzések során megfigyelt széles körben elterjedt transzkripció és splicing a genetikai funkció pontosabb mutatója, mint a genomkonzervativizmus, mivel a konzervativizmus becslése viszonylagos a hihetetlen különbségek miatt. genomméretek még közeli rokon fajok esetében is. [18] [19] A konzervatívsági pontszám a genom funkcionális elemeinek keresésének megkönnyítésére használható, de a genomban megtalálható funkcionális elemek teljes számának becslésekor nem ejtésére vagy megtartására, mivel olyan elemek, amelyek valamit csinálnak. molekuláris szinten kihagyható.az összehasonlító genomika módszerei. [18] Sőt, a legtöbb ismert ócska DNS részt vesz az epigenetikai szabályozásban, ami nyilvánvalóan szükséges az összetett szervezetek fejlődéséhez. [20] [19] [21]
Egy 2014-es tanulmányukban az ENCODE kutatói megpróbáltak választ adni arra a kérdésre, hogy a nem konzervatív, de biokémiailag aktív régiók valóban működőképesek-e. Észrevették, hogy a szakirodalomban a genom funkcionális részeit a korábbi vizsgálatokban az alkalmazott megközelítések függvényében eltérően határozták meg. Az emberi genom funkcionális részeinek azonosítására három általános megközelítést alkalmaznak: genetikai módszereket (fenotípusos variáción alapuló), evolúciós megközelítéseket (konzervativizmuson alapuló) és biokémiai módszereket (biokémiai vizsgálatokon alapuló és az ENCODE által használt). Mindhárom módszernek megvannak a maga korlátai: a genetikai módszerek elveszíthetik azokat a funkcionális elemeket, amelyek fizikailag nem jelennek meg a szervezetben, az evolúciós megközelítések nehézségekbe ütköznek a pontos többszörös szekvencia-illesztések alkalmazásával, mert még a közeli rokon fajok genomja is jelentősen eltér, és a biokémiai vizsgálatok, bár nagymértékben reprodukálhatók, de a biokémiai jel nem mindig jelent automatikusan működőképességet. [tizennyolc]
Észrevették, hogy az átírt szekvenciák 70%-a sejtenként 1-nél kevesebb transzkriptumot tartalmaz. Megjegyezték, hogy "nehéz feladat választani a reprodukálható, de alacsony szintű biokémiai jel között, amely a genom nagy részének velejárója, kevés evolúciós konzervativizmussal, specifikus funkcióval vagy biológiai zajjal". Ezen túlmenően, a vizsgálat felbontása gyakran sokkal nagyobb, mint a mögöttes funkcionális összetevői, így a reprodukálható "biokémiailag aktív, de szelektíven semleges" szekvenciák némelyike valószínűleg nem tölt be értelmes funkciókat, különösen azok, amelyek alacsony biokémiai jelszinttel rendelkeznek. Ehhez hozzátették: „A határok jelenlegi kijelölésében azonban jelentős korlátokat is elismerünk, tekintettel arra, hogy egyes emberspecifikus funkciók fontosak, de nem konzervatívak, és hogy a betegség szempontjából releváns régiókat nem kell szelektíven kiszűrni ahhoz, hogy működőképesek legyenek. "." Másrészt azzal érveltek, hogy a különböző extrapolációs evolúciós módszerekkel becsült, funkcionálisan korlátozott emberi DNS 12-15%-a még mindig alábecsülhető. Arra a következtetésre jutottak, hogy az evolúciós és genetikai adatokkal ellentétben a biokémiai adatok betekintést nyújtanak mind a mögöttes DNS-elemek molekuláris funkciójába, mind a sejttípusokba, amelyekben működnek. Végső soron a genetikai, evolúciós és biokémiai megközelítések kiegészítő megközelítésekként használhatók az emberi biológiában és betegségekben működő területek azonosítására. [tizennyolc]
Egyes kritikusok azzal érvelnek, hogy a funkcionalitást csak megfelelő nullhipotézis alapján lehet értékelni . Ebben az esetben a nullhipotézis az lenne, hogy a genom ezen részei nem működőképesek, és olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek konzervativizmusuk vagy biokémiai aktivitásuk alapján elvárhatók tőlük a molekuláris evolúció és biokémia közös értelmezése alapján . E kritikusok szerint mindaddig, amíg a szóban forgó területről nem derül ki, hogy a nullhipotézisben elvártakon felül további funkciók is vannak, hagyományosan nem funkcionálisnak kell jelölni. [22]
Az evolúciós szerepről és a "szemét" DNS megjelenéséről még mindig nincs egységes elképzelés, de létezik olyan vélemény, hogy az eukarióta nem kódoló DNS az élet fejlődése során keletkezett nem kódoló DNS-szekvenciák maradványa. A prokarióták arra kényszerültek, hogy csökkentsék genomjuk méretét, hogy csökkentsék annak a DNS-nek a mennyiségét, amelyben mutációk fordulhatnak elő, míg az eukarióták a diploiditás és a rendszeres szexuális folyamatok útján "jártak" .
A "szemét" DNS-nek van egy alternatív neve is. Ez azonban nem teljesen igaz, hiszen a "nem kódoló" DNS olyan transzpozonokat tartalmaz, amelyek olyan fehérjéket kódolnak , amelyek működése még nem tisztázott, valamint egyes szabályozó elemek is.
Az egyik változat szerint a nem kódoló DNS-t, legalábbis részben, különféle típusú RNS -ek , nevezetesen tRNS , rRNS , mikroRNS , kis nukleáris RNS , kis nukleoláris RNS előállítására használják . Mindezek az RNS-ek részt vesznek a sejtek, sőt a többsejtű organizmusok kritikus életfolyamataiban (lásd RNS interferencia ).
A genomikában és a kapcsolódó tudományágakban a nem kódoló DNS-szekvenciák a szervezet DNS - ének azon részei , amelyek nem kódolnak fehérjeszekvenciákat . Egyes nem kódoló DNS-szekvenciák funkcionális, nem kódoló RNS- molekulákká íródnak át (például tRNS , rRNS és szabályozó RNS ). A nem kódoló DNS egyéb funkciói közé tartozik a fehérjét kódoló szekvenciák, SAR-szekvenciák , replikációs origók , centromerek és telomerek transzkripciós és transzlációs szabályozása .
A nem kódoló DNS mennyisége fajonként jelentősen eltér. Ahol a genomnak csak kis százaléka felelős a fehérjék kódolásáért, ott a szabályozó funkciókat ellátó genomiális DNS százalékos aránya növekszik. Ha sok nem kódoló DNS van a genomban, a legtöbbnek úgy tűnik, hogy nincs biológiai funkciója a szervezet számára, ahogyan azt az 1960-as években elméletileg megjósolták. Azóta ezt a nem működő részt gyakran "junk DNS-nek" nevezik, amely kifejezés évek óta sok visszhangot váltott ki. [tizenegy]
Egy nemzetközi projekt ( ENCODE ) közvetlen biokémiai vizsgálatokkal megállapította, hogy az emberi genomi DNS legalább 80%-a rendelkezik biokémiai aktivitással. [23] Bár ez nem teljesen meglepetés, mivel a kutatás korábbi évtizedeiben számos funkcionális, nem kódoló régiót fedeztek fel, [24] [20] egyes kutatók bírálták azt a következtetést, hogy a biokémiai aktivitás összefügg a biológiai funkcióval . [14] [5] [15] [16] [17] Az összehasonlító genomika módszerei alapján genomunk biológiailag jelentős részének aránya 8 és 15% közé tehető. [25] [18] [26] Másoknak azonban érveik vannak az ellen, hogy kizárólag az összehasonlító genomika becsléseire hagyatkozzunk annak korlátai miatt, mivel kimutatták, hogy a nem kódoló DNS részt vesz az epigenetikai folyamatokban és az egymással összefüggő genetikai kölcsönhatások komplexumában. . [20] [18] [19] [21]
A teljes genomiális DNS mennyisége szervezetenként nagymértékben változik, és a kódoló és nem kódoló DNS aránya ezeken a genomokon belül is nagymértékben változik. Például eredetileg úgy gondolták, hogy az emberi genom több mint 98%-a nem kódol fehérjeszekvenciákat, beleértve az intronokon belüli szekvenciák és intergenikus szekvenciák többségét [27] , míg a prokarióta genomokra jellemző, hogy az emberi genomnak csak 20%-a. a genom nem kódoló. [24]
Míg a genom mérete és a nem kódoló DNS mennyiségének növekedése korrelál a szervezet összetettségével, sok kivétel van. Például az egysejtű Polychaos dubium (más néven Amoeba dubia ) genomja több mint 200-szor több DNS-t tartalmaz, mint egy emberé. [28] A Takifugu rubripes gömbhal genomja csak körülbelül egynyolcada az emberi genom méretének, de úgy tűnik, hogy ugyanannyi gént tartalmaz; A Takifugu rubripes genom körülbelül 90%-a nem kódoló DNS. [27] Az eukarióta fajok között a nukleáris genom méretének nagy eltéréseit C-paradoxonnak (genom redundancia) nevezik . [29] A genom méretében a legtöbb különbség a nem kódoló DNS-nek köszönhető.
A növényi kutatások feltárták a nem kódoló DNS egy részének kulcsfontosságú funkcióját, amelyet korábban jelentéktelennek tartottak, és új tudásszinttel bővítették a génszabályozás megértését. [harminc]
A nem kódoló RNS-ek funkcionális RNS -molekulák , amelyek nem transzlálódnak fehérjékké. A nem kódoló RNS-ek példái közé tartozik az rRNS , a tRNS , a piRNS és a mikroRNS .
Úgy gondolják, hogy a mikroRNS-ek szabályozzák az emlősök összes fehérjét kódoló génjének körülbelül 30%-ának transzlációs aktivitását, és létfontosságúak lehetnek különböző betegségek, köztük a rák , a szív- és érrendszeri betegségek , valamint a fertőzésekre adott immunválasz kifejlesztésében vagy kezelésében . [31]
A cisz-szabályozó elemek olyan szekvenciák, amelyek egy közeli gén transzkripcióját szabályozzák. A cisz elemek az 5' vagy 3' nem transzlált régióban vagy intronokon belül helyezkedhetnek el . A transz szabályozó elemek nagy távolságokon szabályozzák a géntranszkripciót .
A promóterek elősegítik egy adott gén transzkripcióját, és általában a kódoló régió előtt helyezkednek el. Az enhancer szekvenciák nagyon nagy távolságokon is befolyásolhatják egy gén transzkripciójának szintjét. [32]
Az intronok egy gén nem kódoló régiói, amelyek mRNS prekurzor szekvenciákká (pre-mRNS) íródnak át , de teljesen eltávolítják a splicing során a hírvivő RNS érési folyamata során . Sok intron mobil genetikai elem . [33]
A Tetrahymena protozoonból származó I-es típusú intronokkal végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy egyes intronok gazdasemleges, önző transzponálható elemek, mivel az RNS poszt-transzkripciós módosulása során kivághatják magukat a környező exonokból , és nem befolyásolják az allélok és az intronok közötti expressziós szintek arányát vagy azok nélkül. . [33] Úgy tűnik, egyes intronok hasonló biológiai funkciókkal rendelkeznek, valószínűleg ribozimként működve , amelyek szabályozhatják a tRNS és az rRNS aktivitását , valamint a fehérjekódoló gének expresszióját, nyilvánvalóan olyan organizmusokban, amelyek hosszú távú intronoktól függővé váltak. idő; Például a trnL intron , amely minden növényben megtalálható , úgy tűnik, hogy több milliárd évig vertikálisan öröklődött , beleértve több mint egymilliárd évet a kloroplasztiszokban , és további 2-3 milliárd évvel ezt megelőzően a cianobaktériumok kloroplasztisz őseiben . [33]
A pszeudogének olyan DNS-szekvenciák, amelyek hasonlóak a közönséges génekhez , amelyek elvesztették fehérjekódoló képességüket, vagy már nem expresszálódnak a sejtben. A pszeudogének a funkcionális gének retrotranszpozíciójából vagy megkettőződéséből keletkeznek, és nem működő "fosszilis génekké" válnak olyan mutációk miatt, amelyek megakadályozzák a géntranszkripciót , valamint a promoter régión belüli mutációk, vagy teljesen megváltoztatják a gén transzlációját , például stopkodon vagy kereteltolás . _ [34] Az RNS intermedierek retrotranszpozíciójából származó pszeudogéneket csonka pszeudogéneknek nevezik; a duplikált gének maradványaiból vagy inaktivált génekből származó pszeudogéneket feldolgozatlan pszeudogéneknek nevezzük. [34]
Míg az evolúció visszafordíthatatlanságának törvénye azt sugallja, hogy a pszeudogének által okozott funkcióvesztésnek tartósnak kell lennie, a néma gének valójában több millió évig megőrizhetik funkciójukat, és a fehérjekódoló szekvencia [35] és jelentős számú korábbi pszeudogén helyreállításával "újraaktiválódhatnak". aktívan átírva. [34] [36] Mivel a pszeudogének a várakozásoknak megfelelően evolúciós korlátozások nélkül változhatnak, működő modellként szolgálhatnak a tipikus és gyakori különféle spontán genetikai mutációkhoz . [37]
A transzpozonok és retrotranszpozonok mobil genetikai elemek . A retrotranszpozon ismétlődő szekvenciák , beleértve a hosszú diszpergált ismétlődéseket (LINE-ket) és a rövid diszperz ismétlődéseket (SINE-ket), számos faj genomiális szekvenciájának többségét alkotják. A rövid diszpergált ismétlődések közé sorolt alumínium ismétlődések a leggyakoribb transzponálható elemek az emberi genomban. Néhány példát találtak arra, hogy a SINE-k befolyásolják egyes fehérjekódoló gének transzkripciós szabályozását. [38] [39] [40]
Az endogén retrovírus szekvenciák a retrovírus genomjainak reverz transzkripciójának és a csíravonal sejtek genomjába való beépülésének termékei . Az ezeken a fordítottan átírt szekvenciákon belüli mutációk inaktiválhatják a vírusgenomot. [41]
Az emberi genom több mint 8%-a (többnyire bomlott) endogén retrovírus szekvenciákból származik, amelyeknek több mint 42%-a felismerhetően retrotranszpozonokból származik, míg a másik 3% -a transzpozon DNS maradványaként azonosítható . A genom fennmaradó felének nagy része, amely jelenleg még tisztázatlan eredetû, feltehetõen olyan transzponálható elemekbõl származik, amelyek nagyon sok évvel ezelõtt (>200 millió éve) aktívak voltak, de véletlenszerű mutációk miatt felismerhetetlenné váltak. [42] A genomméretben mutatkozó különbségek legalább két növényfajnál főként a retrotranszpozon szekvenciák tartalmi különbségeinek az eredménye. [43] [44]
A telomerek az ismétlődő DNS régiói a kromoszómák végén , amelyek megvédik őket a DNS-replikáció során bekövetkező rövidüléstől .
Egyes vélemények szerint a nagy mennyiségű nem kódoló DNS jelenléte stabilizálta a genomot a mutációk tekintetében (csökkent az aktív gént „ütő” mutáció gyakorisága). Ez volt a feltétele a többsejtű szervezetek megjelenésének [45] .
Számos nem kódoló DNS-szekvencia fontos biológiai funkciót tölt be, amint azt összehasonlító genomikai tanulmányok is bizonyítják , amelyek a nem kódoló DNS egyes régióiról számolnak be, amelyek erősen konzerváltak ( angolul Conserved non - coding sequence ), néha több százmillió éves időskálán. , ami azt jelenti, hogy ezek a nem kódoló régiók erős evolúciós nyomás és pozitív szelekció alatt állnak . [46] Például az emberi és egér genomban , amely 65-75 millió évvel ezelőtt vált el egy közös őstől , a fehérjét kódoló DNS-szekvenciák a konzervált DNS-nek csak körülbelül 20%-át teszik ki, és a konzervált DNS fennmaradó 80%-át nem kódoló régiókban. [47] A kapcsolt öröklődés gyakran felfedi a kromoszómák betegséggel összefüggő régióit, amelyekből hiányoznak a kódoló gének funkcionális változatai a régión belül, jelezve, hogy a betegséget okozó szekvenciaváltozatok a nem kódoló DNS-ben találhatók. [47] A mutációk jelentőségét a nem kódoló DNS-ben 2013 áprilisában tanulmányozták. [48]
A nem kódoló szekvencia genetikai polimorfizmusáról kimutatták, hogy szerepet játszik a fertőző betegségekre, például a hepatitis C-re való fogékonyságban. [49] Ezen túlmenően a nem kódoló szekvencia genetikai polimorfizmusáról kimutatták, hogy hozzájárul a Ewing-szarkóma iránti fogékonysághoz , amely egy nagyon agresszív betegség. gyermekkori csontrák. [ötven]
Néhány specifikus nem kódoló DNS-szekvencia különösen fontos lehet a kromoszómaszerkezet, a centromer funkció fenntartása és a homológ kromoszómák meiózisban történő felismerése szempontjából . [51]
Egy több mint 300 prokarióta és több mint 30 eukarióta genomra kiterjedő összehasonlító tanulmány szerint [52] úgy tűnik, hogy az eukariótáknak legalább minimális mennyiségű nem kódoló DNS-re van szükségük. Ez a minimum előre jelezhető a szabályozó genetikai hálózatok növekedési modelljével, ami azt jelenti, hogy szabályozási célokra van szükség. Emberben az előre jelzett minimum a teljes genom körülbelül 5%-a.
Bizonyítékok vannak arra vonatkozóan, hogy a 32 emlős genom jelentős része (több mint 10%) képes működni specifikus másodlagos RNS-struktúrák kialakításán keresztül. [53] A tanulmány összehasonlító genomikai technikákat alkalmazott a kompenzációs DNS-mutációk azonosítására, amelyek megtartják az RNS-duplikációt, amely az RNS -molekulák egyik jellemzője . A genom azon régióinak több mint 80%-a, amelyek evolúciós bizonyítékot szolgáltatnak az RNS-struktúra megőrzésére, nem biztosítják a DNS-struktúra megbízható megőrzését.
A nem kódoló DNS hosszú időközönként választja el a géneket, így a kromoszóma egyik génjében vagy régiójában bekövetkező mutáció, például deléció vagy inszerció, nem eredményez " kereteltolásos mutációt " az egész kromoszómában. Ha a genom komplexitása viszonylag nagy, mint az emberi genom, akkor nemcsak az egyes géneket, hanem a gén egyes részeit is elválasztják egymástól nem kódoló régiók - intronok , amelyek védik a gén teljes kódoló szekvenciáját, minimalizálva a gén által okozott változásokat. mutáció.
Feltételezték, hogy a nem kódoló DNS csökkentheti a génkárosodás valószínűségét a kromoszóma átlépése során . [54]
Egyes nem kódoló DNS-szekvenciák genetikai „kapcsolóként” működnek, amelyek meghatározzák, hogy a gének hol és mikor fejeződnek ki. [55] Például kimutatták, hogy egy hosszú, nem kódoló RNS ( lncRNS ) molekula segít megelőzni az emlőrák kialakulását azáltal, hogy megakadályozza a genetikai váltás megtapadását. [56]
Néhány nem kódoló DNS-szekvencia meghatározza a különböző gének expressziós szintjét. [57]
Néhány nem kódoló DNS-szekvencia, amelyek meghatározzák a transzkripciós faktorok kötőhelyét. [57] A transzkripciós faktorok olyan fehérjék, amelyek specifikus, nem kódoló DNS-szekvenciákhoz kötődnek, és ezáltal irányítják a genetikai információ átvitelét (vagy transzkripcióját) a DNS-ből az mRNS-be. A transzkripciós faktorok a különböző emberekben a genomban teljesen más helyeken hatnak.
OperátorokAz operátor a DNS egy része, amelyhez a represszorok kötődnek . A represszorok olyan DNS-kötő fehérjék, amelyek egy vagy több gén expresszióját szabályozzák azáltal, hogy egy operátorhoz kötődnek, és blokkolják az RNS polimeráz kapcsolódását egy promoterhez, így megakadályozzák a géntranszkripciót. A génexpresszió ezen blokkolását repressziónak nevezik.
EnhancersAz enhanszer a DNS egy olyan régiója, amely képes kötődni fehérjékhez ( transz-aktív faktorok ), általában transzkripciós faktorok halmazához, növelve a gének transzkripciójának szintjét egy génklaszterben.
HangtompítókA hangtompító egy DNS-szakasz, amely inaktiválja a génexpressziót, amikor szabályozó fehérjék kötődnek hozzá. Funkciója nagyon hasonló az enhanszeréhez, de azzal a különbséggel, hogy inaktivál egy gént.
PromóterekA promoter a DNS olyan szakasza, amely biztosítja egy adott gén átírását. A promoter általában a gén közelében helyezkedik el, amelynek transzkripciója szabályozza.
SzigetelőkA genetikai szigetelő egy demarkációs elem, amely a génexpresszióban két külön szerepet játszik, az első az enhanszer hatásának blokkolása, de leggyakrabban gátat jelent a kromatin kondenzációs folyamatának a szomszédos területekre való terjedésében. A DNS-szekvenciában lévő szigetelő összehasonlítható a nyelvtudományban egy szóelválasztó karakterrel , például egy vesszővel (,) a mondatban, mert a szigetelő jelzi, hol vannak az aktivált vagy elnyomott expressziós szintekkel rendelkező szekvenciák határai.
A látszólag nem kódoló DNS megosztott szekvenciái a közös őstől való származás fő bizonyítékai . [58]
Úgy tűnik, hogy a pszeudogén szekvenciák a természetes szelekció szelektív nyomásának elvesztése miatt gyorsabban halmozzák fel a mutációkat, mint a kódoló szekvenciák. [37] Ez lehetővé teszi olyan mutáns allélek létrehozását, amelyeknek új funkciója van, és amelyeket a természetes szelekció felvehet; így a pszeudogének az evolúció anyagaként szolgálhatnak, és „protogénnek” tekinthetők. [59]
Statisztikailag szignifikáns különbséget mutattunk ki a kódoló és a nem kódoló DNS-szekvenciák között. Megfigyelhető, hogy a DNS nem kódoló DNS-szekvenciájában lévő nukleotidok hosszú léptékű hatványtörvény-korrelációt mutatnak, míg a kódoló szekvenciák nem. [60] [61] [62]
A rendőrség időnként DNS-mintákat vesz bizonyítékként azonosítás céljából . Amint azt a Maryland v. King , 2013. évi amerikai legfelsőbb bírósági határozat: [63]
A törvényszéki DNS-alapú azonosítás jelenlegi szabványa az összes emberi sejt magjában található kromoszómák elemzésén alapul. „A kromoszómák DNS-anyaga „kódoló” és „nem kódoló” régiókból áll. A kódoló régiók génként ismertek, és tartalmazzák azt az információt, amelyre a sejtnek szüksége van a fehérjék előállításához. . . . Fehérjéket nem kódoló régiók. . . nem kapcsolódnak közvetlenül a fehérjetermeléshez, [és] „szemét” DNS-nek minősülnek. A "szemét" jelző félrevezetheti a laikusokat, mert valójában a DNS-nek ezt a részét használják szinte abszolút pontos azonosításra.
Patrushev L. I. A gének kifejeződése. - M. : Nauka, 2000. - 830 p. — ISBN 5-02-001890-2 .
Bennett, Michael D.; Leitch, Ilia J. Genome size evolution in plants // The Evolution of the Genome / Gregory, T. Ryan. - San Diego: Elsevier , 2005. - S. 89-162. - ISBN 978-0-08-047052-8 . Gregory, TR Genome size evolution in animals // The Evolution of the Genome / TR Gregory (szerk.). - San Diego: Elsevier , 2005. - ISBN 0-12-301463-8 . Shabalina SA, Spiridonov NA; Spiridonov. Az emlős transzkriptom és a nem kódoló DNS-szekvenciák funkciója (angol) // Genome Biol. : folyóirat. - 2004. - 20. évf. 5 , sz. 4 . — 105. o . - doi : 10.1186/gb-2004-5-4-105 . — PMID 15059247 . Castillo-Davis CI A nem kódoló DNS evolúciója: mennyi szemét, mennyi funkció? (angol) // Trends Genet. : folyóirat. - 2005. - október ( 21. évf. , 10. sz.). - P. 533-536 . - doi : 10.1016/j.tig.2005.08.001 . — PMID 16098630 .Szótárak és enciklopédiák |
---|