Mitotik rekombinatsiya - Mitotic recombination

Mitotik rekombinatsiya ning bir turi genetik rekombinatsiya sodir bo'lishi mumkin somatik hujayralar ularni tayyorlash paytida mitoz ham jinsiy, ham jinssiz organizmlarda. Jinsiy bo'lmagan organizmlarda mitotik rekombinatsiyani o'rganish tushunishning bir usuli hisoblanadi genetik bog'liqlik chunki bu shaxs ichida yagona rekombinatsiya manbai.[1] Bundan tashqari, mitotik rekombinatsiya aks holda retsessiv genlarning ekspressioniga olib kelishi mumkin heterozigot individual. Ushbu ibora o'rganish uchun muhim ahamiyatga ega shish paydo bo'lishi va o'limga olib keladigan retsessiv genlar.[1][2]Mitotik gomologik rekombinatsiya asosan o'rtasida bo'ladi opa-singil xromatidlar replikatsiyadan keyin (lekin hujayra bo'linishidan oldin). Opa-singillararo gomologik rekombinatsiya odatda genetik jihatdan jim. Mitoz paytida singil bo'lmagan homolog o'rtasida rekombinatsiya paydo bo'lishi xromatidlar singil xromatidlar orasida atigi 1% ni tashkil qiladi.[3]

Kashfiyot

Mitotik rekombinatsiyani kashf qilish kuzatish natijasida kelib chiqqan egizaklarni aniqlash yilda Drosophila melanogaster. Ushbu egizak dog'lar yoki mozaikali dog'lar kuzatilgan D. melanogaster 1925 yildayoq, lekin faqat 1936 yilda Kurt Stern buni mitotik rekombinatsiya natijasida tushuntirdi. Sternning ishidan oldin, ba'zi genlar o'zlari joylashgan xromosomani yo'q qilish qobiliyatiga ega bo'lganligi sababli, egizak dog 'paydo bo'lganligi taxmin qilingan.[4] Keyinchalik mitotik rekombinatsiya hujayra tsiklida sodir bo'lganda va rekombinatsiya mexanizmlari aniqlandi.

Mitotik rekombinatsiya natijasida heterozigotli shaxsda homozigotli ekspression paydo bo'lishi mumkin[o'lik havola ]

Hodisa

Mitotik rekombinatsiya har qanday lokusda bo'lishi mumkin, ammo ma'lum bir joyda heterozigota bo'lgan odamlarda kuzatiladi. Agar opa-singil bo'lmagan xromatidlar orasidagi o'zaro faoliyat voqea bu joyga ta'sir etsa, unda har ikkala homolog xromosomalar ham bitta bo'ladi xromatid har bir genotipni o'z ichiga oladi. Natijada fenotip qiz hujayralarining xromosomalar qatorida qanday bo'lishiga bog'liq metafaza plitasi. Agar turli xil allellarni o'z ichiga olgan xromatidlar plastinkaning bir tomoniga to'g'ri kelsa, u holda hosil bo'lgan qiz hujayralar o'zaro faoliyat hodisasiga qaramay, heterozigota bo'lib, aniqlanmaydi. Shu bilan birga, bir xil allellarni o'z ichiga olgan xromatidlar bir tomonga to'g'ri kelsa, qiz hujayralar bu lokusda homozigota bo'ladi. Buning natijasi egizaklarni aniqlash, bu erda bitta hujayra homozigotli retsessiv fenotipni, boshqa hujayrada esa gomozigotli yovvoyi turdagi fenotip mavjud. Agar o'sha qiz hujayralar ko'payish va bo'linishga o'tadigan bo'lsa, egizak dog'lar o'sishda davom etadi va differentsial fenotipni aks ettiradi.

Mitotik rekombinatsiya paytida sodir bo'ladi interfaza. Rekombinatsiya G1 paytida, ya'ni DNK o'zining 2-torli fazasida bo'lganida va DNK sintezi paytida takrorlanadigan deb taxmin qilingan.[5] Mitoz rekombinatsiyasiga olib keladigan DNKning sinishi G1 paytida ham bo'lishi mumkin, ammo tiklanish replikatsiya qilinganidan keyin amalga oshiriladi.[6][7]

DNK zararlanishiga javob

Xamirturushda Saccharomyces cerevisiae, mitoz (va mayoz) rekombinatsiyasi uchun zarur bo'lgan bir nechta genlarning mutatsiyalari nurlanish va / yoki inaktivatsiyaga nisbatan sezgirlikni oshiradi genotoksik kimyoviy moddalar.[8] Masalan, gen rad52 mitotik rekombinatsiya uchun talab qilinadi[9] shuningdek, mayotik rekombinatsiya.[10] Rad52 mutant xamirturush hujayralari tomonidan o'ldirishga nisbatan sezgirlik oshdi X-nurlari, metil metansulfonat va DNKning o'zaro bog'lanishi agent 8-metoksipsoralen -plus-ultrabinafsha nurlar, boshqasini olib tashlash uchun mitotik rekombinatsion tuzatish zarurligini anglatadi DNK zarar ushbu agentlar tomonidan kelib chiqqan.

Mexanizmlar

Mitotik rekombinatsiya mexanizmlari meiotik rekombinatsiya ortidagi mexanizmlarga o'xshaydi. Bularga singil xromatid almashinuvi va DNKning ikki zanjirli tanaffusini tiklash bilan bog'liq mexanizmlar kiradi gomologik rekombinatsiya kabi bir qatorli tavlanish, sintezga bog'liq bo'lgan ipni tavlash (SDSA ) va genlarning konversiyasi orqali ikki kishilik Holliday birikmasi oraliq yoki SDSA. Bundan tashqari, gomologik bo'lmagan mitotik rekombinatsiya ehtimoli bor va ko'pincha unga tegishli bo'lishi mumkin homolog bo'lmagan qo'shilish.[6][7][11][12]

Usul

Mitotik krossover qanday paydo bo'lishi haqida bir necha nazariyalar mavjud. Oddiy krossover modelida ikkita gomologik xromosoma umumiy yoki unga yaqin joyda bir-biriga to'g'ri keladi Xromosomali mo'rt joy (CFS). Bu a ga olib keladi ikki qatorli tanaffus,[13] keyinchalik ikkita ipdan biri yordamida ta'mirlanadi. Bu ikkita xromatidni almashtirish joylariga olib kelishi mumkin. Boshqa modelda ikkitasi bir-biriga to'g'ri keladi opa-singil xromatidlar umumiy takrorlanadigan joyda er-xotin Xolliday birikmasini hosil qiladi va keyinchalik ular joylarini almashtiradigan tarzda qirqiladi. Ikkala modelda ham xromosomalarning teng ravishda savdosi yoki hatto qarama-qarshi tomonlarda qayta qo'shilishi kafolatlanmagan, shuning uchun dekolmaning aksariyat shakllari o'zaro faoliyat hodisasini keltirib chiqarmaydi. Notekis savdolar mitoz krossoverning zararli ta'sirini keltirib chiqaradi.

Shu bilan bir qatorda, krossover DNKni tiklash paytida paydo bo'lishi mumkin[14] agar katta zarar tufayli gomologik xromosoma opa-singil xromatid ustidagi shablon sifatida tanlansa. Bu olib keladi gen sintezi chunki allelning bitta nusxasi gomologik xromosomadan ko'chirilib, keyin zararlangan xromosomaning buzilishiga sintez qilinadi. Buning aniq ta'siri bitta bo'ladi heterozigot xromosoma va bitta bir jinsli xromosoma.

Afzalliklari va kamchiliklari

Mitotik krossover sodir bo'lganligi ma'lum D. melanogaster, ba'zi jinsiysiz ko'payadigan qo'ziqorinlar va odatdagi odam hujayralarida, bu hodisa odatdagi retsessiv saratonni keltirib chiqaradigan genlarni ifoda etishiga imkon beradi va shu bilan u paydo bo'lgan hujayrani rivojlanishiga moyil bo'ladi. saraton. Shu bilan bir qatorda, hujayra o'simtani bostiruvchi gen uchun homozigotli mutantga aylanishi va shu natijaga olib kelishi mumkin.[2] Masalan, Bloom sindromi ning mutatsiyasi natijasida yuzaga keladi RecQ helikaz, DNKning ko'payishi va tiklanishida rol o'ynaydi. Ushbu mutatsiya sichqonlardagi mitotik rekombinatsiyaning yuqori ko'rsatkichlariga olib keladi va bu rekombinatsiya darajasi o'z navbatida bu sichqonlarda shish paydo bo'lishiga sabab bo'ladi.[15] Shu bilan birga, mitozik rekombinatsiya foydali bo'lishi mumkin: u ikki qavatli uzilishlarni tiklashda muhim rol o'ynashi mumkin va agar homozigotli dominant allellarga ega bo'lish heterozigot holatidan ko'ra ko'proq funktsional bo'lsa, u organizm uchun foydali bo'lishi mumkin.[2] Kabi model organizmlarda genomlar bilan tajribada foydalanish uchun Drosophila melanogaster, mitotik rekombinatsiyani rentgen va FLP-FRT rekombinatsiyasi tizim.[16]

Adabiyotlar

  1. ^ a b Xartl, Daniel L. va Maryellen Ruvolo (2012). Genetika: Genetika va genomlar tahlili. Burlington: Jons va Bartlett.
  2. ^ a b v Tischfild, Jey A. (1997 yil noyabr). "Heterozigotlilikni yo'qotish yoki: Qanday qilib tashvishlanishni to'xtatish va mitotik rekombinatsiyani sevishni o'rgandim". Amerika inson genetikasi jurnali. 61 (5): 995–999. doi:10.1086/301617. PMC  1716040. PMID  9345110.
  3. ^ Moynaxon ME, Jasin M (2010). "Mitotik gomologik rekombinatsiya genomik barqarorlikni saqlaydi va shish paydo bo'lishini bostiradi". Nat. Rev. Mol. Hujayra biol. 11 (3): 196–207. doi:10.1038 / nrm2851. PMC  3261768. PMID  20177395.
  4. ^ Stern, Curt (1936). "Drosophila Melanogaster-da somatik o'tish va ajratish". Genetika. 21 (6): 625–730. PMC  1208727. PMID  17246815.
  5. ^ Esposito, Maykl S (1978 yil sentyabr). "Ikki bosqichli bosqichda spontan mitotik rekombinatsiya sodir bo'lishining dalillari". AQSh Milliy Fanlar Akademiyasi materiallari. 75 (9): 4436–4440. doi:10.1073 / pnas.75.9.4436. PMC  336130. PMID  360220.
  6. ^ a b Li, Fib S.; Grinvell, Patrisiya V.; Dominska, Margaret; Gavel, Malgorzata; Xemilton, Monika; Pits, Tomas D. (2009). "Saccharomyces cerevisiae achitqi ichidagi o'z-o'zidan mitotik krossoverlarning aniq tuzilgan xaritasi". PLOS Genet. 5 (3): e1000410. doi:10.1371 / journal.pgen.1000410. PMC  2646836. PMID  19282969.
  7. ^ a b LaFave, MC; J Sekelskiy (2009). "Mitotik rekombinatsiya: nima uchun? Qachon? Qanday qilib? Qaerda?". PLOS Genet. 5 (3): e1000411. doi:10.1371 / journal.pgen.1000411. PMC  2648873. PMID  19282976.
  8. ^ Xeyns, RH va Kunz, B.A. (1981). Xamirturushdagi DNKning tiklanishi va mutagenezi. In: Strathern, J; Jons, E; Broach J. muharrirlari. Xamirturushli saxaromitsalarning molekulyar biologiyasi. Hayotiy tsikl va meros. Cold Spring Harbor, N.Y., Cold Spring Harbor laboratoriyasi, 371-414.
  9. ^ Malone RE, Esposito RE (1980). " RAD5Uyg'unlashuvchi turlarning gomotalik o'zaro konversiyasi va xamirturushdagi o'z-o'zidan mitotik rekombinatsiya uchun 2 gen zarur ". Proc. Natl. Akad. Ilmiy ish. AQSH. 77 (1): 503–7. doi:10.1073 / pnas.77.1.503. PMC  348300. PMID  6987653.
  10. ^ O'yin JC, Zamb TJ, Braun RJ, Resnick M, Roth RM (1980). "Xamirturushdagi meiotik rekombinatsiyasida radiatsiya (rad) genlarining roli". Genetika. 94 (1): 51–68. PMC  1214137. PMID  17248996.
  11. ^ Xeldey, Tomas (2003). "Sutemizuvchi hujayralardagi mitotik gomologik rekombinatsiya yo'llari". Mutatsion tadqiqotlar. 532 (1–2): 103–115. doi:10.1016 / j.mrfmmm.2003.08.013. PMID  14643432.
  12. ^ Pakes, Frederik; Jeyms E. Xaber (1999). "Ikki qatorli tanaffuslar keltirib chiqaradigan ko'plab rekombinatsiya yo'llari Saccharomyces cerevisiae". Mikrobiologiya va molekulyar biologiya sharhlari. 63 (2): 349–404. doi:10.1128 / MMBR.63.2.349-404.1999. PMC  98970. PMID  10357855.
  13. ^ Xeldey, T. "Ikki marta Holliday tutashgan yo'llari orqali (Szostak modeli)" Ikki qatorli uzilishlarni ta'mirlash ". Animatsiya. MIT.
  14. ^ Xeldey, Tomas (2003 yil 27-noyabr). "Sutemizuvchilar hujayralarida mitotik gomologik rekombinatsiya yo'llari" (PDF). Mutatsion tadqiqotlar. 532 (1–2): 103–115. doi:10.1016 / j.mrfmmm.2003.08.013. PMID  14643432. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2014 yil 24 mayda. Olingan 2012-12-26.
  15. ^ Luo, Guangbin; va boshq. (2000). "Bloom sichqonlarida mitotik rekombinatsiyaning kuchayishi natijasida yuzaga keladigan saraton kasalligi". Tabiat genetikasi. 26 (4): 424–429. doi:10.1038/82548. PMID  11101838. S2CID  21218975.
  16. ^ Xu, T; GM Rubin (1993 yil aprel). "Rivojlanayotgan va kattalardagi Drosophila to'qimalarida genetik mozaikani tahlil qilish". Rivojlanish. 117 (4): 1223–12237. PMID  8404527.