4.3 СРОП Понятие мобильных генетических элементах. 4.3 реферат. Понятие мобильных генетических элементах
 Скачать 75.3 Kb.
|
24-32 нуклеотида. Первоначально пиРНК были описаны как ассоциированные с повторением сиРНК (rasiRNAs) из-за их происхождения из повторяющихся элементов, таких как транспонируемые последовательности генома. Однако позже было установлено, что они действовали через PIWI-белок. В дополнение к роли в подавлении геномных транспозонов недавно сообщалось о различных ролях пиРНК, таких как регуляция 3’ UTR генов, кодирующих белки, с помощью RNAi, трансгенерационное эпигенетическое наследование для передачи памяти о прошлой активности транспозонов и индуцированное РНК эпигенетическое подавление.Ретропозоны: Это эксклюзивные транспозоны млекопитающих, которые перемещаются в геноме, транскрибируются в ДНК, а затем в РНК, без кодирования обратной транскриптазы. Интеграны: Это генные кассеты, которые обычно переносят гены устойчивости к антибиотикам к бактериальным плазмидам и транспозонам. Интроны: Интроны I и II групп представляют собой нуклеотидные последовательности с каталитической активностью, которые являются частью транскриптов хозяина и действуют как рибозимы, которые могут проникать в гены, кодирующие тРНК, рРНК и белки. Они присутствуют во всех клеточных организмах и вирусах. Вирусные агенты: Это в основном инфекционные бесклеточные агенты, которые размножаются в клеточных хозяевах. Во время своего инфекционного цикла они могут переносить гены от одного хозяина к другому. Они также могут переносить гены от одного организма к другому в случае, если вирусный агент заражает более двух разных видов. Традиционно они считаются отдельными сущностями, но правда в том, что многие исследователи, изучающие их характеристики и эволюцию, называют их мобильными генетическими элементами. Это основано на том факте, что вирусные агенты представляют собой простые частицы или молекулы, которые реплицируются и передаются между различными хозяевами, как и остальные невирусные мобильные генетические элементы. Согласно этой точке зрения, вирусы и другие вирусные агенты не должны рассматриваться как живые существа и должны лучше восприниматься как мобильные генетические элементы. Вирусные агенты эволюционно связаны с различными мобильными генетическими элементами. Вирусы: Это вирусные агенты, состоящие из молекулы генетического материала (ДНК или РНК) и обладающие способностью образовывать сложные частицы, называемые вирионами, которые могут легко перемещаться между своими хозяевами. Вирусы присутствуют во всех живых существах. Вирусные частицы производятся репликативным оборудованием хозяина для горизонтального переноса. Сателлитные нуклеиновые кислоты: Это молекулы ДНК или РНК, которые инкапсулируются в качестве безбилетника в вирионах определенных вспомогательных вирусов и которые зависят от них, чтобы иметь возможность размножаться. Хотя их иногда считают генетическими элементами их вспомогательных вирусов, они не всегда обнаруживаются внутри их вспомогательных вирусов. Вироиды: Это вирусные агенты, состоящие из круговых молекул РНК, которые заражают и размножаются в растениях. Эндогенный вирусный элемент: Это вирусные нуклеиновые кислоты, интегрированные в геном клетки. Они могут многократно перемещаться и размножаться в клетке-хозяине, не вызывая заболеваний или мутаций. Они считаются автономными формами транспозонов. Примерами являются провирусы и эндогенные ретровирусы. Примеры исследований Системы CRISPR-Cas у бактерий и архей являются адаптивными иммунными системами для защиты от смертельных последствий MGEs. Используя сравнительный геномный и филогенетический анализ, исследователи обнаружили, что варианты CRISPR-Cas связаны с различными типами MGEs, такими как транспонируемые элементы. Кроме того, CRISPR-Cas контролирует транспонируемые элементы для их распространения. МГЭ, такие как плазмиды при горизонтальной передаче, как правило, полезны для организма. Способность переносить плазмиды (совместное использование) важна в эволюционной перспективе. Таззиман и Бонхеффер обнаружили, что фиксация (получение) перенесенных плазмид в новом организме так же важна, как и способность их переносить. Полезные редкие и переносимые плазмиды имеют более высокую вероятность фиксации, в то время как вредные переносимые генетические элементы имеют более низкую вероятность фиксации, чтобы избежать летального исхода для организмов-хозяев. Один тип MGEs, а именно Интегрирующие конъюгативные элементы (ICEs), играют центральную роль в горизонтальном переносе генов, формируя геномы прокариот, позволяя быстро приобретать новые адаптивные черты. В качестве репрезентативного примера ICEs, ICE Bs1 хорошо характеризуется своей ролью в глобальной реакции SOS на повреждение ДНК Bacillus subtilis, а также его потенциальной связью с устойчивостью к радиации и высыханию спор Bacillus pumilus SAFR-032, изолированных из помещений для очистки космических аппаратов. Транспозиция транспонируемыми элементами является мутагенной. Таким образом, организмы эволюционировали, чтобы подавлять события транспозиции, и неспособность подавить события вызывает рак в соматических клетках. Cecco et al. установлено, что в раннем возрасте транскрипция ретротранспозируемых элементов у мышей минимальна, но в пожилом возрасте уровень транскрипции увеличивается. Этот зависящий от возраста уровень экспрессии транспонируемых элементов снижается с помощью диеты с ограничением калорий. Транспозонов (англ. Transposable element, transposon) — это участки ДНК организмов, способных к передвижению (транспозиции) и размножения в пределах генома. Транспозонов также известны под названием «прыгающие гены» и являются примерами мобильных генетических элементов. Транспозонов формально относятся к так называемой некодирующей части генома — той, что в последовательности пар оснований ДНК не несет информацию о аминокислотные последовательности белков, хотя некоторые классы мобильных элементов содержат в своей последовательности информацию о ферментах, которые транскрибируются и катализируют передвижения, например, ДНК-транспозонов и LINE-1 кодируют белки транспозазы, ORF1p и ORF2p. У разных видов транспозонов распространенные в разной степени, так у человека транспозонов составляют до 45% всей последовательности ДНК, у плодовой мухи Drosophila melanogaster часть мобильных элементов составляет лишь 15-20% всего генома. У растений транспозонов могут занимать основную часть генома, так у кукурузы (Zea mays) с размером генома в 2300000000 пар оснований по крайней мере 85% составляют различные мобильные элементы. Механизмы блокировки транспозонов Мобильные генетические элементы достаточно широко представлены в растительных растительных геномах. Их высокая активность является риском для стабильности генома, поэтому их экспрессия жестко регулируется, особенно в тех тканях, которые участвуют в формировании гамет и передачи наследственной информации потомкам. У растений и животных регуляция активности мобильных элементов генома происходит путем метилирования последовательности ДНК de novo и активности некодирующих РНК вместе с белковыми комплексами Аргонавт. Основная роль малых некодирующих РНК, взаимодействуют с Пиви-комплексом, или пиРНК (англ. PiRNA, PIWI-interacting RNA), заключается в Подавление мобильных элементов генома в зародышевых тканях. Эта роль пиРНК достаточно высоко консервативная среди животных. У мышей мобильные элементы генома в течение онтогенеза находятся преимущественно в неактивном состоянии, достигается путем эпигенетических взаимодействий и активности некодирующих РНК. В период эмбрионального развития Эпигенетическая метка метилирования ДНК претерпевает репрограммирования: родительские метки стираются, а новые устанавливаются. В этот период часть белков аргонавты — PIWI-белки (Mili и Miwi2) — и некодирующие РНК, с ними взаимодействуют — пиРНК — играют ключевую роль в подавления de novo ретротранспозонов мышей путем метилирования ДНК, и пинг-понг-цикла амплификации пиРНК и подавления мишени. Если у мышей возникает нехватка белков Mili и Miwi2, это приводит к активации LINE-1 и LTR и остановки гаметогенеза и стерильности у самцов. Последние работы установили, что у мухи Drosophila melanogaster активным кофактором в Подавление является белок GTSF1 (англ. Gametocyte-specific factor 1, или Asterix). Механизм пиРНК-индуцированного подавления транспозонов окончательно не выяснено, но схематично его можно подать такой модели: первичное накопление одноцепочечных молекул РНК, пиРНК-прекурсоров созревания пиРНК и их амплификация с помощью PIWI-белков (пинг-понг-цикл) подавления целевого транспозонов, что может происходить несколькими путями: деградация РНК (с помощью РНКазнои активности H-образного домена белков-аргонавтов), подавление трансляции и привлечения хроматин-модифицирующих систем (таких, как белки SWI / SNF) и дальнейшее Эпигенетическое подавления транспозонов. В отличие от вирусов, которые используют организм хозяина для размножения и способны его оставить, мобильные генетические элементы существуют исключительно в организме хозяина. До некоторой степени транспозонов способны регулировать собственную активность. Примером этого является ДНК-транспозонов Ac — автономные мобильные элементы растений, кодирующих собственную транспозазы. Ac-элементы проявляют способность снижать активность транспозазы при увеличении ее копий. Также подавления растительных автономных ДНК-транспозонов MuDR может происходить с помощью Muk. Muk является вариантом MuDR и имеет в своей последовательности несколько палиндромный участков ДНК. Когда Muk транскрибируется, такая РНК формирует шпильку, что потом режется комплексом ферментов на малые интерферирующие РНК (миРНК), которые заглушают активность MuDR с помощью процесса РНК-интерференции. Болезни Следствием мобильных генетических элементов может быть изменение структуры транскрипции, что часто приводит к генетическим нарушениям, таким как иммунные нарушения, рак молочной железы, рассеянный склероз и боковой амиотрофический склероз. У людей стресс может привести к транзакционной активации MGEs, таких как эндогенные ретровирусы, и эта активация связана с нейродегенерацией. По состоянию на 2012 год задокументировано 96 различных заболеваний человека, причиной которых является встраивание de novo мобильных генетических элементов. Alu-повторы часто вызывают хромосомные аберрации и является причиной 50 разновидностей заболеваний. Так в нейрофиброматозе 1 типа было найдено 18 случаев, встраиваемых ретротранспозонов, 6 из которых происходят в 3 специфических местах. Активность мобильных элементов L1 в соматических тканях зафиксирована у пациентов с раком легких. Если транспозиция, вызывающий заболевание, происходит в гаметах, то следующие поколения наследуют болезни. Так гемофилия может возникать из-за встраивания ретротранспозона L1 в участок ДНК, кодирующий ген VIII фактора свертывания крови. У мышей были зафиксированы случаи онкогенеза, остановки развития и стерильность в связи с встраиванием мобильных элементов генома. Заключение Мобильными генетическими элементами (МГЭ) называют подвижные фрагменты генома клеток, способные к самостоятельным перемещениям внутри генома. Мобильные генетические элементы достаточно широко представлены в растительных растительных геномах. Их высокая активность является риском для стабильности генома, поэтому их экспрессия жестко регулируется, особенно в тех тканях, которые участвуют в формировании гамет и передачи наследственной информации потомкам. У растений и животных регуляция активности мобильных элементов генома происходит путем метилирования последовательности ДНК de novo и активности некодирующих РНК вместе с белковыми комплексами Аргонавт. Если транспозиция, вызывающий заболевание, происходит в гаметах, то следующие поколения наследуют болезни. Так гемофилия может возникать из-за встраивания ретротранспозона L1 в участок ДНК, кодирующий ген VIII фактора свертывания крови. У мышей были зафиксированы случаи онкогенеза, остановки развития и стерильность в связи с встраиванием мобильных элементов генома. Поскольку мобильные элементы генома способны к встраиванию в хроматин, они используются в генной инженерии для специального и контролируемого вставки генов или участков ДНК, которые изучают ученые. Транспозонов используются для мутагенеза и для определения регуляторных элементов генома в лабораториях. Список литературы: https://ru.wikipedia.org/wiki/Мобильные_генетические_элементы https://helpiks.org/1-33312.html https://elementy.ru/genbio/synopsis/354/Evolyutsionno_nedavnie_vstavki_mobilnykh_elementov_i_ikh_vklad_v_strukturu_genoma_cheloveka https://ru.wikipedia.org/wiki/Транспозоны https://info-farm.ru/alphabet_index/t/transpozon.html |
