ინფორმაცია

როგორ წარმოიშვა რეკომბინაციის მოლეკულური მექანიზმი?

როგორ წარმოიშვა რეკომბინაციის მოლეკულური მექანიზმი?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

მე მაინტერესებს გენეტიკური რეკომბინაციის წარმოშობა. კროსვორდის დროს იქმნება ახალი ქრომოსომა. მათ აქვთ განსხვავებული ალელური კომბინაციები ორიგინალური ორი ქრომოსომისგან. ეს პროცესი ბიოლოგიური მრავალფეროვნებისთვის საჭირო კომბინატორული აფეთქების საშუალებას იძლევა. გაოცებული ვარ ახლის გენერირების ამ ძალიან რთული პროცესის სიზუსტით გენეტიკური ინფორმაცია.

ერთუჯრედიდან დაწყებული, როდის გაჩნდა პირველი გენეტიკური რეკომბინაცია? როგორ გაჩნდა იგი? ჩემი გაგებით, ეს არ შეიძლებოდა ყოფილიყო ევოლუციური პროცესის შედეგი, რადგან გენეტიკური რეკომბინაცია უნდა განხორციელდეს პირველივე მცდელობისას.


საბოლოოდ ასახული ვირუსული „მანქანის“ არქიტექტურა

ნახევარი საუკუნის განმავლობაში ბიოლოგები სწავლობდნენ ლამბდა ვირუსის დნმ-ის პარკირებას მასპინძლის ქრომოსომაში. E. coli ბაქტერიას და მოგვიანებით ექსტრაქტებს, როგორც გენეტიკური რეკომბინაციის მოდელის რეაქციას. მაგრამ მთელი ამ დროის განმავლობაში, მათ ვერასოდეს წარმოადგენდნენ ცილოვან-დნმ-ის აპარატების საერთო გამოსახულებას, რომლებიც ასრულებენ სამუშაოს. წყვილი უკანა მხარეს ქაღალდებში მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის შრომები, მეცნიერები ქმნიან იმ დიდი ხნის ნანატრი რენდერებს და აღწერენ, თუ როგორ გაარკვიეს, როგორ უნდა გამოიყურებოდნენ.

უკვე მცოდნე ადამიანებისთვის, აი, წინსვლა წინადადებაში: ბრაუნის უნივერსიტეტისა და პენსილვანიის უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფმა შეადგინა კონკრეტული გზები, რომლითაც მანქანებში რეკომბინირებული ცილები ახდენენ ცალკეულ უბნებს მასპინძლისა და ვირუსის დნმ-ის გასწვრივ. მაგრამ ყველა დანარჩენისთვის, იმის გაგება, თუ რას ნიშნავს ეს, ნიშნავს ლამბდა ვირუსის განვითარებული „გამომგონებლობის“ შეფასებას, რამაც იგი 50 წლიანი დამაინტრიგებელი კვლევის საგანი გახადა. საბედნიეროდ, ლამბდა არის კეთილთვისებიანი, თუმცა მას ჰყავს სამედიცინო უსიამოვნო ბიძაშვილები, რომლებიც თითქმის იგივენაირად მუშაობენ.

ლამბდა, ამბობს თანაკორესპონდენტი ავტორი და ბრაუნის დამსახურებული ბიოლოგიის პროფესორი არტურ ლანდი, არ არის ერთ-ერთი იმ ეშმაკის მოვლის ვირუსიდან, რომელიც უბრალოდ ანადგურებს მასპინძელ უჯრედს და იტაცებს დაუყოვნებლივ გამრავლებისთვის. ამის ნაცვლად ის გრძნობს მის ფიზიოლოგიას E. coli მასპინძელი და ელოდება უჯრედის გაჯანსაღებას დარტყმამდე, შესაძლოა, უჯრედების გაყოფის რამდენიმე თაობის შემდეგ. ამ უფრო დახვეწილი სტრატეგიის განსახორციელებლად, იგი აგროვებს ცილების ანსამბლს, ან „მანქანას“, რათა ჩასვას მისი დნმ ზუსტ ადგილას მასპინძლის დნმ-ში (უზრუნველყოს, რომ მისი დნმ შენარჩუნდება მასპინძელი უჯრედების მრავალი თაობისთვის) და სხვა. მანქანა დნმ-ის ამოსაღებად, როდესაც მასპინძლის იდეალური ჯანმრთელობის არჩეული მომენტი მოვა.

„ვირუსები იღებენ „გადაწყვეტილებას“, როდესაც აინფიცირებენ უჯრედს, არის თუ არა ეს კარგი დრო უჯრედის ლიზისა და მეტი ვირუსის შესაქმნელად, თუ უფრო ხელსაყრელი იქნება მათი ქრომოსომის ინტეგრირება. E. coli ქრომოსომა, გამორთეთ მათი გენები და დაჯექით იქ თაობების განმავლობაში", - თქვა ლანდიმ. "მაშინ, როდესაც ყველაფერი ისევ კარგად გამოიყურება, ისინი იყენებენ განსხვავებულ, მაგრამ დაკავშირებულ გზას თავიანთი ქრომოსომის ამოკვეთისთვის, რათა მეტი ვირუსი შექმნან და უჯრედი მოკლან."

ის, თუ როგორ ლამბდა გრძნობს მასპინძლის ჯანმრთელობის მდგომარეობას, ჩაშენებულია უშუალოდ მანქანებში. მანქანები აერთიანებს დნმ-ის მომხრელ ძირითად პროტეინებს, რომლებიც მზადდება E. coli საკუთარი გენების გამოხატვის რეგულირება. ამიტომ ამ ცილების დონე ასევე ასახავს უჯრედის ფიზიოლოგიურ მდგომარეობას, თქვა ლენდიმ. მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთი რეკომბინირებული ცილა აკავშირებს მხოლოდ ერთ ადგილს თითოეულ დნმ-ში, ლამბდა და მისი მსგავსი დნმ-ის ორ შორეულ ადგილას შეკვრის პრობლემას განიცდიან. მიზეზი არის ის, რომ მთელი რეაქცია დამოკიდებული იყოს დნმ-ის ამ საკვანძო ცილების არსებობაზე, რათა მოხდეს ადგილები უფრო ახლოს. ამ ცილების გარეშე მანქანები ვერ იმუშავებენ.

"ეს სისტემას უსასყიდლოდ დამოკიდებულს ხდის უჯრედის ცილებზე, რომლებიც ემსახურებიან როგორც რეპორტიორებს იმის შესახებ, თუ რამდენად კარგად მუშაობს უჯრედი და სად არის ის მის სასიცოცხლო ციკლში", - თქვა ლენდიმ. ."

რუკების ხიდები

ბიოლოგებმა უკვე იცოდნენ ეს ყველაფერი, მაგრამ მათ ვერასოდეს გაარკვიეს, როგორ ახდენენ მანქანებში არსებული რეკომბინაციის პროტეინები დნმ-ის ორ ადგილს, (ანუ რომელი ადგილები იყო შეკრული ან ხიდი ერთი და იგივე რეკომბინაციის პროტეინით). ამიტომ მათ ნამდვილად ვერ გაარკვიეს, როგორ გამოიყურებოდა მთელი მანქანები. პირდაპირი გამოსახულების ხელსაწყოები, როგორიცაა კრისტალოგრაფია, არასოდეს მუშაობდა მთელ მანქანებზე, რადგან მას ძალიან ბევრი ფორმა აქვს, თქვა ლენდიმ, და ბირთვული მაგნიტური რეზონანსი არასოდეს მუშაობდა, რადგან ძალიან რთული იყო მანქანების საკმარისად მაღალი კონცენტრაციის დამზადება.

ასე რომ, გუნდმა ჩაატარა რამდენიმე სხვა ექსპერიმენტი, რათა გაერკვია ხიდი. ერთი იყენებდა ქიმიკატებს, მეორეს იყენებდა გენეტიკას, მაგრამ თითოეულ შემთხვევაში ისინი არსებითად აფიქსირებდნენ სხვადასხვა წყვილ ადგილს ცილებსა და დნმ-ზე, რათა დაენახათ, გამოიმუშავებდა თუ არა რომელიმე ამ წყვილს, დაკავშირებისას, წარმოშობის ეფექტს: ქიმიის მითითება იყო კომპლექსის სტრუქტურული თვისებების ცვლილება გენეტიკის შემთხვევაში, ეს იყო წარმატებული ინტეგრაციის ან ამოკვეთის რეაქცია.

ეს ცოტათი ჰგავს ბატარეის შეერთების მცდელობას ნათურის წრეში, სადაც არის ბევრი წყვილი ფხვიერი მავთული, მაგრამ მხოლოდ ორია, რომელიც რეალურად აკავშირებს ნათურას. როდესაც საბოლოოდ დააკავშირებს (ან "ხიდი") მარჯვენა ორ ფხვიერ მავთულს ბატარეის ელექტროდებთან, ნათურა ანათებს და შემდეგ ასახავს იმას, თუ სად არის ეს სწორი ორი მავთული.

მათ გააერთიანეს თავიანთი ახალი რუქები, მათ შორის მანძილის გაზომვები ცილა-დნმ-ის კომპლექსებში ფლუორესცენტური ტეგების გამოყენებით, ყველა სხვა ბიოქიმიურ და სტრუქტურულ ინფორმაციას, რომელიც ბიოლოგებმა ისწავლეს ბოლო 50 წლის განმავლობაში, კომპიუტერულ მოდელში, რათა წარმოედგინათ მანქანების საერთო გამოსახულებები.

მათ შემდგომ კვლევებში დაადასტურეს, რომ მათ მიერ შექმნილმა მოდელებმა ახსნა და ეთანხმება მანქანების დაკვირვებულ ქცევას.

ასე რომ, ახლა, მას შემდეგ, რაც მათ დაიწყეს იმის გაგება, თუ რამდენად ღირებული იყო ლამბდა ვირუსის შესწავლა, მკვლევარებს შეუძლიათ საბოლოოდ დაინახონ, როგორ გამოიყურება ეს მოდელი დნმ-ის ჩასმისა და მოცილების მანქანები. ეს ინფორმაცია ემსახურება ლამბდას კიდევ უფრო მძლავრ მოდელს კვლევისა და სწავლებისთვის, თქვა ლენდიმ.


კორონავირუსების მოლეკულური ბიოლოგია

ეს თავი განიხილავს კოროვირუსის კლონებით და დამატებითი დნმ-ებით (cDNA) დეფექტურ-ინტერფერენტული (DI) რნმ-ებით მანიპულირებას კოროვირუსის რნმ-ის რეპლიკაციის, ტრანსკრიპციის, რეკომბინაციის, ცილების დამუშავებისა და ტრანსპორტირების, ვირიონის შეკრების, უჯრედული რეცეპტორების იდენტიფიკაციის შესასწავლად კოროვირუსებისთვის. და პოლიმერაზას დამუშავება. კორონავირუსის გენომის ბუნება არის არასეგმენტირებული, ერთჯაჭვიანი და დადებითი რნმ. მისი ზომა მერყეობს 27-დან 32 კბ-მდე, რაც საგრძნობლად დიდია სხვა რნმ ვირუსებთან შედარებით. გენი, რომელიც აკოდირებს დიდი ზედაპირის გლიკოპროტეინს, არის 4,4 კბ-მდე, რომელიც აკოდირებს შთამბეჭდავ ტრიმერულ, მაღალგლიკოზილირებულ პროტეინს. ეს ადის დაახლოებით 20 ნმ-ით ვირიონის გარსიდან, რაც ვირუსს აძლევს გვირგვინის ან გვირგვინის იერს - მცირე წარმოსახვით. კორონავირუსის კვლევამ ხელი შეუწყო ზოგადად მოლეკულური ბიოლოგიის მრავალი ასპექტის გაგებას, როგორიცაა რნმ-ის სინთეზის მექანიზმი, ტრანსლაციის კონტროლი და ცილების ტრანსპორტირება და დამუშავება. ის რჩება საგანძურად, რომელსაც შეუძლია წარმოქმნას მოულოდნელი შეხედულებები.


მოლეკულური მუტაცია: მახასიათებლები, მიზეზები და ტიპები | გენეტიკა

1. ეს არის გენის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის რაოდენობის ან განლაგების ცვლილება.

2. ეს არის მემკვიდრეობითი ცვლილება დნმ-ის თანმიმდევრობაში.

3. ეს არის მემკვიდრეობითი მასალის [დნმ] მუდმივი სტრუქტურული ცვლილება.

4. მუტაციები შეიძლება იყოს მავნე, სასარგებლო ან არავითარი ეფექტი.

5. ძირითადად მუტაციები საზიანოა და ძალიან იშვიათად მომგებიანი.

6. მუტაციები შეიძლება გამოწვეული იყოს უჯრედების გაყოფის დროს შეცდომით, ან შეიძლება გამოწვეული იყოს გარემოში არსებული დნმ-ის დამაზიანებელი აგენტების ზემოქმედებით, როგორიცაა რადიაცია და მუტაგენური ქიმიკატები.

7. ეს არის გენის ცვლილება მისი ბუნებრივი მდგომარეობიდან. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გენის ერთი ალელი იცვლება სხვა ალელში.

8. ეს შეიძლება იყოს უჯრედის დნმ-ის სპონტანური ან გამოწვეული ცვლილება.

9. მუტაცია იწვევს ინდივიდში ახალი მემკვიდრეობითი მახასიათებლის გამოჩენას.

10. მუტაციებს ზოგჯერ შემთხვევით შემთხვევით მოვლენებს მიაწერენ.

მოლეკულური მუტაციის მიზეზები:

მოლეკულური თვალსაზრისით მუტაციები გამოწვეულია დნმ-ის დონეზე ორი ტიპის ცვლილებით, კერძოდ:

(ii) ბაზის დამატებები ან წაშლა.

1. ბაზის ჩანაცვლება:

ერთი ბაზის წყვილის მეორეთი ჩანაცვლებას ბაზის ჩანაცვლება ეწოდება. ზოგიერთი მუტაცია გავლენას ახდენს ნუკლეოტიდის მხოლოდ ნაწილზე, რაც იწვევს ბაზის წყვილის ჩანაცვლებას. ბაზის წყვილის ჩანაცვლება შეიძლება მოხდეს დნმ-ის რეპლიკაციის დროს დარღვევის გარეშე. ეს ბაზის წყვილის ჩანაცვლება ორი ტიპისაა, ე.ი. გადასვლები და გადასვლები.

ერთი პურინის მეორე პურინით ან ერთი პირიმიდინის სხვა პირიმიდინით ჩანაცვლება ცნობილია როგორც გარდამავალი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის ფუძის ჩანაცვლება იმავე ქიმიური ჯგუფის სხვა ბაზით [პურინი ჩანაცვლებულია პურინით: ან A-დან G-მდე, ან G-დან A-მდე პირიმიდინით შეცვლილი პირიმიდინით: ან C-დან T-მდე ან T-დან C-მდე].

ეს ნიშნავს, რომ შეიძლება მოხდეს ორივე ცვლილება პურინებს [A და G] და პირამიდინებს შორის [C და T] შორის. ასეთი ტიპის ცვლილება იძლევა ნორმალურ ბაზას.

პურინის ჩანაცვლებას პირიმიდინით და პირიქით ეწოდება ტრანსვერსია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის ერთი ქიმიური კატეგორიის ფუძის ჩანაცვლება მეორის ფუძით [პირიმიდინი ჩანაცვლებულია პურინით: C-დან A-მდე, C-დან G-მდე, T-მდე A-მდე, T-დან G- პურინით შეცვლილი პირიმიდინით: A-დან C-მდე. , A-მდე T, G-მდე C, G-მდე T].

ტრანსვერსიის დროს ან ფუძე გარდაიქმნება არანორმალურ ფუძედ, ან ჩანაცვლებულია ასეთი ფუძით. ეს ცვლილებები ხდება ან არასწორი ინკორპორაციის ან არასწორი რეპლიკაციის გამო. უფრო მეტიც, გადასვლები ზოგადად უფრო ხშირია, ვიდრე ტრანსვერსიები.

2. ბაზის დამატება ან წაშლა:

ასეთი მუტაციები გენეტიკური მასალის [დნმ] ხერხემლის ორ ან მეტ ადგილას გატეხვის შედეგია. ასეთი ცვლილებები მოიცავს, დამატებას, წაშლას, ჩანაცვლებას, ტრანსპოზიციას და ინვერსიას. ყველა ეს მუტაცია, გარდა ინვერსიებისა, შესაძლებელია ერთჯაჭვიანი დნმ-ის ან რნმ-ისთვის.

ინვერსიისთვის საჭიროა ორჯაჭვიანი ნუკლეინის მჟავა. ასეთი მუტაციების უმარტივესი ფორმებია ერთბაზის წყვილის დამატება ან ერთი ფუძის წყვილის წაშლა. არსებობს მაგალითები, რომლებშიც მუტაციები წარმოიქმნება მრავალი ბაზის წყვილის ერთდროულად დამატების ან წაშლის შედეგად.

უაზრო მუტაციების მსგავსად, ერთბაზის დამატებას ან წაშლას აქვს შედეგები პოლიპეპტიდურ თანმიმდევრობაზე, რომელიც სცილდება თავად მუტაციის ადგილს.

რადგან mRNA-ს თანმიმდევრობა არის “წაიკითხე” მთარგმნელობითი აპარატის მიერ სამი ბაზის წყვილის ჯგუფებში (კოდონები), დნმ-ის ერთი ბაზის წყვილის დამატება ან წაშლა შეცვლის კითხვის ჩარჩოს დაწყებული დამატების ან წაშლის ადგილიდან და ვრცელდება ცილის კარბოქსის ტერმინალამდე.

მოლეკულური მუტაციის სახეები:

1. არასენსიური მუტაციები:

მუტაციებს, რომლებშიც ერთი ამინომჟავის კოდონი იცვლება მთარგმნელობითი დამთავრების (სტოპ) კოდონით, მოიხსენიება, როგორც უაზრო მუტაციები. უაზრო მუტაციის დროს გაჩერების კოდონი ცვლის ამინომჟავის კოდონს, რის შედეგადაც ხდება ნუკლეოტიდური ჯაჭვის ნაადრევი შეწყვეტა.

(მე) ჩართული კოდონი:

უაზრო მუტაციებს აქვთ უაზრო კოდონები, რომლებიც არ აკოდებენ რაიმე ამინომჟავას.

უაზრო მუტაციების სიხშირე გაცილებით დაბალია, ვიდრე არასენსიური მუტაციები.

არაგონივრული მუტაციები იწვევს პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ნაადრევ შეწყვეტას და, შესაბამისად, მათ ასევე უწოდებენ ჯაჭვის შეწყვეტის მუტაციებს. მათ აქვთ მნიშვნელოვანი გავლენა ცილების ფუნქციონირებაზე. საერთოდ, უაზრო მუტაციები წარმოქმნის სრულიად არააქტიურ ცილოვან პროდუქტებს. როდესაც ისინი ჩნდებიან ღია წაკითხვის ჩარჩოს 3′ ბოლოსთან ძალიან ახლოს, წარმოიქმნება მხოლოდ ნაწილობრივ ფუნქციონალური შეკვეცილი პოლიპეპტიდი.

უაზრო მუტაციები წარმოიქმნება უაზრო კოდონების წარმოქმნის გამო, ჩარჩოს ცვლის მუტაციების წარმოშობის შემდეგ.

2. Missense მუტაციები:

მუტაციებს, რომლებშიც ერთი ამინომჟავის კოდონი ჩანაცვლებულია სხვა ამინომჟავის კოდონით, უაზრო მუტაციებს უწოდებენ. Missense მუტაციების შედეგად წარმოიქმნება ცილა, რომელშიც ერთი ამინომჟავა ანაცვლებს მეორეს.

(მე) ჩართული კოდონები:

Missense მუტაციებს აქვთ missense კოდონები, რომლებიც კოდირებენ სხვადასხვა ამინომჟავას. Missense მუტაციები ჩვეულებრივ იწვევს პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში ერთი ამინომჟავის ჩანაცვლებას.

უაზრო მუტაციების სიხშირე უფრო მეტია, ვიდრე უაზრო მუტაციები.

ასეთი მუტაციების შედეგები განსხვავებულია. მაგალითად, თუ არასასიამოვნო მუტაცია იწვევს ქიმიურად მსგავსი ამინომჟავის ჩანაცვლებას, რომელსაც სინონიმური ჩანაცვლება ეწოდება, მაშინ სავარაუდოა, რომ ცვლილება ნაკლებად მძიმე გავლენას მოახდენს ცილის სტრუქტურასა და ფუნქციაზე.

თუ არასასიამოვნო მუტაცია იწვევს ქიმიურად განსხვავებული ამინომჟავის ჩანაცვლებას, რომელსაც უწოდებენ არასინონიმურ ჩანაცვლებას, მაშინ უფრო სავარაუდოა, რომ გამოიწვიოს მძიმე ცვლილებები ცილის სტრუქტურასა და ფუნქციაში.

Missense მუტაციები წარმოიქმნება უაზრო კოდონების წარმოქმნის გამო, ჩარჩოს ცვლის მუტაციების წარმოშობის შემდეგ.

3. ჩუმი მუტაციები:

მუტაციები, რომლებიც კოდირებულია იგივე ან მსგავსი ამინომჟავისთვის, ცნობილია როგორც ჩუმი მუტაციები. ასეთი მუტაციები ცვლის ერთ კოდონს ამინომჟავისთვის მეორე კოდონში იმავე ამინომჟავისთვის. ამიტომ ასეთი მუტაციები არასოდეს ცვლის პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ამინომჟავების თანმიმდევრობას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მათ არანაირი ეფექტი არ აქვთ.

4. კადრების ცვლის მუტაციები:

არსებობს წერტილის მუტაციის კიდევ ერთი კატეგორია, რომელშიც იცვლება ბაზის ტრიპლეტის [კოდონის] ნორმალური წაკითხვის ჩარჩო. ასეთი მუტაციები ცნობილია როგორც ჩარჩოს ცვლის მუტაციები. ამ მუტაციებში, ბაზის ტრიპლეტების [კოდონების] ნორმალური წაკითხვის ჩარჩო იცვლება mRNA-ში ერთი ბაზის წყვილის ან ნუკლეოტიდების დამატების ან წაშლის გამო. მათ ჩვეულებრივ მოსდევს გაჩერების კოდონი.

ჩარჩოს ცვლის მუტაციები წარმოიქმნება ერთი ბაზის წყვილის დამატების ან წაშლის გამო.

ისინი წარმოიქმნება ორი გზით, კერძოდ:

(i) შეცდომით დნმ-ის შეკეთების ან რეპლიკაციის დროს და

ნუკლეოტიდების დამატება ან წაშლა ხდება რიცხვებში, გარდა სამი ან მრავლობითი სამი. წაკითხვის ჩარჩო ასეთ შემთხვევაში გადაინაცვლებს დამატების ან წაშლის წერტილიდან.

ბაზის წყვილების დამატება ან წაშლა ხდება ინტერსტიციულ ან შუალედურ მდგომარეობაში. ზოგჯერ, დამატება და წაშლა ხდება იმავე პოზიციაზე, ისინი ცნობილია როგორც ორმაგი ჩარჩოს ცვლა. ასეთმა ცვლილებებმა შეიძლება აღადგინოს ნორმალური კითხვის ჩარჩო mRNA-ში.

ჩარჩოს ცვლის მუტაციები, როგორც წესი, ავლენს ნორმალური ცილის სტრუქტურისა და ფუნქციის სრულ დაკარგვას.

ჩარჩოს ცვლის მუტაციების შემდეგ წარმოიქმნება სამი ტიპის კოდონი, ესენია:

სენსორული კოდონები არის ნორმალური კოდონები, რომლებიც იკითხება ისევე, როგორც ჩარჩოს ცვლის მუტაციებამდე. მუტაციები ასევე მოქმედებს გენის რეგულაციაზე როგორც ევკარიოტებში, ასევე პროკარიოტებში.

5. ინდუცირებული და სპონტანური მუტაცია:

ზოგადად მუტაციები კლასიფიცირდება როგორც ინდუცირებული და სპონტანური. ინდუცირებული მუტაციები განისაზღვრება, როგორც მუტაგენებით მიზანმიმართული მკურნალობის შემდეგ. სპონტანური მუტაციები არის მუტაციები, რომლებიც წარმოიქმნება ცნობილი მუტაგენური მკურნალობის არარსებობის შემთხვევაში. სიხშირე, რომლის დროსაც ხდება სპონტანური მუტაციები, დაბალია, ჩვეულებრივ, 10 5-დან 10 8-მდე ერთი უჯრედის დიაპაზონში.

ამიტომ, თუ გენეტიკური ანალიზისთვის საჭიროა მუტანტების დიდი რაოდენობა, უნდა მოხდეს მუტაციების გამოწვევა. მუტაციების ინდუქცია მიიღწევა უჯრედების მუტაგენებით დამუშავებით. ყველაზე ხშირად გამოყენებული მუტაგენები არის მაღალი ენერგიის გამოსხივება ან სპეციფიკური ქიმიკატები. ინდუცირებული და სპონტანური მუტაციები წარმოიქმნება ზოგადად განსხვავებული მექანიზმებით.

ინდუქციური მუტაციის მექანიზმები :

ინდუცირებული მუტაციები ვითარდება მუტაგენური აგენტების გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება მუტაგენები.

მუტაგენების გამოყენებით მუტაციის ინდუქციის სამი განსხვავებული მექანიზმია, ე.ი. ავტორი:

(iii) ბაზის დაზიანება დნმ-ში.

ეს მოკლედ განიხილება შემდეგნაირად:

1. ბაზის გამოცვლა:

ზოგიერთი ქიმიური ნაერთი ცვლის დნმ-ში ფუძეს, რადგან ისინი ძალიან ჰგავს დნმ-ის ბაზებს. ასეთ ქიმიურ ნაერთებს ბაზის ანალოგებს უწოდებენ. ისინი ზოგჯერ დნმ-ში შედის ნორმალური ბაზების ნაცვლად.

ამგვარად, მათ შეუძლიათ მუტაციების წარმოება არასწორი ბაზის დაწყვილებით. ბაზის არასწორი დაწყვილება იწვევს გადასვლებს ან ტრანსვერსიებს დნმ-ის რეპლიკაციის შემდეგ. ყველაზე ხშირად გამოყენებული ბაზის ანალოგებია 5 ბრომო ურაცილი [5BU] და 2 ამინო პურინი [2AP].

5 ბრომო ურაცილი თიმინის მსგავსია, მაგრამ მას აქვს ბრომიდი C5 პოზიციაზე, ‘ ხოლო თიმინს აქვს C3 ჯგუფი C5″ პოზიციაზე. ბრომის არსებობა 5BU-ში აძლიერებს მის ტავტომერულ გადასვლას კეტო ფორმიდან ენოლის ფორმაში. კეტო ფორმა არის ჩვეულებრივი და უფრო სტაბილური ფორმა, ხოლო ენოლის ფორმა იშვიათია და ნაკლებად სტაბილური ან ხანმოკლე. ტავტომერული ცვლილება ხდება დნმ-ის ოთხივე ბაზაზე, მაგრამ ძალიან დაბალი სიხშირით.

წყალბადის ატომების ცვლილება ან გადანაცვლება ერთი პოზიციიდან მეორეზე, როგორც პურინის, ისე პირიდინის ბაზაში, ცნობილია, როგორც ტავტომერული ცვლა და ასეთი პროცესი ცნობილია როგორც ტაუტომერიზაცია. ბაზა, რომელიც წარმოიქმნება ტაუტომერიზაციის შედეგად, ცნობილია როგორც ტავტომერული ფორმა ან ტავტომერი.

ტავტომერიზაციის შედეგად ამინოჯგუფი [-NH2ციტოზინის ] გარდაიქმნება იმნო ჯგუფად [-NH], ანალოგიურად, თიმინის კეტო ჯგუფი [C=O] იცვლება ენოლის ჯგუფში [-OH].

5BU თიმინის მსგავსია, შესაბამისად, ის წყვილდება ადენინთან [თიმინის ნაცვლად], 5BU ტავტომერი წყვილდება კვანინთან და არა ადენინთან. ვინაიდან ტავტომერული ფორმა ხანმოკლეა, ის შეიცვლება კეტო ფორმაში დნმ-ის რეპლიკაციის დროს, რომელიც დაწყვილდება ადენინთან გუანინის ნაცვლად.

ამ გზით, ეს იწვევს A-დან G-ზე ან G-ზე A-ზე და C-ზე T-ზე ან T-ზე C-ზე გადასვლაზე. მუტაგენი 2AP მოქმედებს ანალოგიურად და იწვევს A-დან G-ზე ან G-ზე A-ზე და T-ზე C ან C-ზე T-ზე გადასვლას. ეს არის ადენინის ანალოგი, რომელსაც შეუძლია დაწყვილდეს თიმინთან, მაგრამ ასევე შეიძლება არასწორი შეხამება ციტოზიმთან და გამოიწვიოს გადასვლები.

2. ბაზის შეცვლა:

ზოგიერთი ქიმიური ნაერთი ცვლის დნმ-ის ბაზას ისე, რომ ის კონკრეტულად არასწორად წყვილდება სხვა ბაზასთან. ასეთი მუტაგენები არ შედის დნმ-ში, არამედ ცვლის ფუძეს, რაც იწვევს სპეციფიკურ არასწორ დაწყვილებას.

ზოგიერთი ალკილატორული აგენტი, როგორიცაა ეთილის მეთანის სულფონატი (EMS) და ფართოდ გამოყენებული ნიტროსოგუანიდინი (NG), მოქმედებს ამ გზით:

ისინი იწვევენ მუტაციებს, განსაკუთრებით გადასვლებს და ტრანსვერსიებს ალკილის ჯგუფის [ან ეთილის, ან მეთილის] დამატებით დნმ-ის სხვადასხვა პოზიციებზე. ალკილაცია იწვევს მუტაციას წყალბადის კავშირის შეცვლით სხვადასხვა გზით.

ალკილატორმა აგენტებმა შეიძლება გამოიწვიონ ბაზის სტრუქტურის სხვადასხვა დიდი და მცირე დეფორმაციები, რაც გამოიწვევს ბაზის წყვილის გადასვლებს და გადახვევებს. ტრანსვერსიები შეიძლება მოხდეს ან იმის გამო, რომ პურინი იმდენად შემცირდა ზომით, რომ მას შეუძლია მიიღოს სხვა პურინი მის კომპლემენტად, ან იმიტომ, რომ პირიდინი იმდენად გაიზარდა ზომით, რომ მას შეუძლია მიიღოს სხვა პირიმიდინი მისი დაწყვილებისთვის.

ორივე შემთხვევაში მუტანტის ბაზის წყვილის დიამეტრი უახლოვდება ჩვეულებრივი ბაზის წყვილის დიამეტრს.

ზოგიერთი მუტაგენი აზიანებს დნმ-ის ბაზას ისე, რომ ნორმალურ პირობებში ის ვეღარ დაწყვილდება რომელიმე ბაზასთან. მუტაგენების დიდი რაოდენობა აზიანებს დნმ-ის ერთ ან მეტ ბაზას, რის შედეგადაც შეუძლებელია კონკრეტული ბაზის დაწყვილება. შედეგი არის რეპლიკაციის ბლოკი, რადგან დნმ-ის სინთეზი არ გაგრძელდება იმ ბაზის მიღმა, რომელიც ვერ განსაზღვრავს მის დამატებით პარტნიორს წყალბადის კავშირით.

ბაქტერიულ უჯრედებში ასეთი რეპლიკაციის ბლოკების გვერდის ავლით შესაძლებელია არასპეციფიკური ბაზების ჩასმა. პროცესი მოითხოვს სპეციალური სისტემის გააქტიურებას, SOS სისტემა სახელწოდებით SOS მომდინარეობს იმ იდეიდან, რომ ეს სისტემა გამოწვეულია როგორც გადაუდებელი რეაქცია, რათა თავიდან აიცილოს უჯრედების სიკვდილი დნმ-ის მნიშვნელოვანი დაზიანების არსებობისას.

SOS ინდუქცია არის უკანასკნელი საშუალება, რომელიც საშუალებას აძლევს უჯრედს გაცვალოს სიკვდილი მუტაგენეზის გარკვეულ დონეზე. ბუნებაში დნმ შეიძლება დაზიანდეს ორი ძირითადი წყაროთ, ე.ი. ულტრაიისფერი შუქი და აფლატოქსინი გვხვდება სოკოთი ინფიცირებულ არაქიში.

ულტრაიისფერი (UV) სინათლე წარმოქმნის დნმ-ში რამდენიმე ფოტოპროდუქტს. ორი განსხვავებული დაზიანება, რომელიც აერთიანებს მიმდებარე პირიმიდინებს ერთსა და იმავე ჯაჭვში, ყველაზე მჭიდროდ იყო დაკავშირებული მუტაგენეზთან. ეს დაზიანებები არის ციკლობუტანის პირიმიდინის ფოტოდიმერი და 6-4 ფოტოპროდუქტი.

ეს დაზიანებები ხელს უშლის ბაზის ნორმალურ დაწყვილებას, ამიტომ მუტაგენეზისთვის საჭიროა SOS სისტემის ინდუქცია. არასწორი ბაზების ჩასმა UV ფოტოპროდუქტების გასწვრივ არის დიმერის 3′ პოზიციაზე და უფრო ხშირად 5′-CC-3′ და 5′- TC-3′ დიმერებისთვის.

C -> T გადასვლა ყველაზე ხშირი მუტაციაა, მაგრამ ბაზის სხვა ჩანაცვლება (ტრანსვერსიები) და ჩარჩოს გადანაცვლება ასევე გამოწვეულია ულტრაიისფერი შუქით, ისევე როგორც უფრო დიდი დუბლირება და წაშლა.

აფლატოქსინი B1 (AFB1) არის ძლიერი კანცეროგენი, რომელიც თავდაპირველად იზოლირებულია სოკოთი ინფიცირებული არაქისგან. აფლატოქსინი ქმნის დამატებით პროდუქტს გუანინის N-7 პოზიციაზე. ეს პროდუქტი იწვევს ფუძესა და შაქარს შორის კავშირის გაწყვეტას, რითაც ათავისუფლებს ფუძეს და იწვევს აპურინულ ადგილს.

in vitro გენერირებულ აპურინულ უბნებთან ჩატარებულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ამ ადგილების SOS შემოვლება იწვევს ადენინის შეღავათიან შეყვანას აპურინული ადგილის გასწვრივ. ეს პროგნოზირებს, რომ აგენტებმა, რომლებიც იწვევენ დეპურაციას გუანინის ნარჩენებში, უპირატესად უნდა გამოიწვიონ G C à TA ტრანსვერსიები.

ინდუცირებული მუტაციის როლი მოსავლის გაუმჯობესებაში:

გამოწვეული მუტაციები სასარგებლოა მოსავლის გასაუმჯობესებლად შემდეგი ხუთი ძირითადი გზით:

1. გაუმჯობესებული ჯიშების შემუშავებისას:

2000-ზე მეტი გაუმჯობესებული ჯიშის მინდვრის და მებაღეობის კულტურები მაღალი მოსავლიანობით, გაუმჯობესებული ხარისხით, ადრეულობით, ბიოტური და აბიოტური სტრესებისადმი გამძლეობით განვითარდა გამოწვეული მუტაციებით.

2. მამრობითი სტერილობის ინდუქცია:

მამრობითი უნაყოფობა გამოწვეულია ბევრ კულტურაში, როგორიცაა მარგალიტის ფეტვი, რომელიც გამოიყენება ჰიბრიდული თესლის წარმოებაში.

3. ჰაპლოიდების წარმოება:

რენტგენის სხივებით გამოწვეული ჰაპლოიდები შემუშავებულია მრავალ კულტურაში, რომლებიც გამოიყენება ქრომოსომული გაორმაგების შემდეგ სუფთა ხაზების განვითარებისთვის.

4. გენეტიკური ცვალებადობის შექმნა:

ინდუცირებული მუტაციები იწვევს პოპულაციაში უზარმაზარი გენეტიკური ცვალებადობის შექმნას, რაც საფუძველს იძლევა შერჩევისთვის.

5. რიგ შემთხვევებში გამოიყენებოდა ინდუცირებული მუტაციები თვითშეუთავსებლობის პრობლემის დასაძლევად.

სპონტანური მუტაციის მექანიზმები:

ახლა ცნობილია, რომ სპონტანური მუტაციები წარმოიქმნება სხვადასხვა წყაროდან.

არსებობს სპონტანური მუტაციების სამი მნიშვნელოვანი მექანიზმი, ესენია:

(i) შეცდომები დნმ-ის რეპლიკაციაში,

(ii) სპონტანური დაზიანებები და

(iii) ტრანსპონირებადი გენეტიკური ელემენტები.

ისინი მოკლედ განიხილება ქვემოთ:

1. შეცდომები დნმ-ის რეპლიკაციაში:

რეპლიკაციის დროს არასწორი დაწყვილება არის ბაზის სპონტანური ჩანაცვლების წყარო. (არასწორად დაწყვილება ადრე იყო გაშუქებული 5-BU-ს განხილვისას.) არასწორი დაწყვილების მუტაციების უმეტესობა გადასვლებია.

ეს სავარაუდოდ იმიტომ ხდება, რომ A. C ან G. T არასწორი შეჯვარება არ დეფორმირებს დნმ-ის ორმაგ სპირალს ისე, როგორც A. G ან C. T ბაზის წყვილები აკეთებენ. თუმცა, გადასვლები ასევე შეიძლება მოხდეს არასწორი დაწყვილების გამო. რეპლიკაციის შეცდომებმა ასევე შეიძლება გამოიწვიოს ჩარჩოს ცვლის მუტაციები.

2. სპონტანური დაზიანებები:

დნმ-ის ბუნებრივმა დაზიანებამ, რომელსაც სპონტანურ დაზიანებებს უწოდებენ, ასევე შეიძლება გამოიწვიოს მუტაციები.

სპონტანური დაზიანებები სამი ტიპისაა, კერძოდ:

(iii) ოქსიდაციურად დაზიანებული ფუძეები. პირველი უფრო გავრცელებულია.

როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, აფლატოქსინი იწვევს დეპურაციას. თუმცა, დეპურაცია ასევე ხდება სპონტანურად. ძუძუმწოვრების უჯრედი სპონტანურად კარგავს დაახლოებით 10000 პურინს დნმ-დან 20-საათიანი უჯრედების წარმოქმნის პერიოდში 37°C ტემპერატურაზე.

თუ ეს დაზიანებები გაგრძელდება, ისინი გამოიწვევს დნმ-ის მნიშვნელოვან დაზიანებას, რადგან რეპლიკაციის დროს აპურინულ უბნებს არ შეუძლიათ რაიმე სახის ბაზის განსაზღვრა. თუმცა, გარკვეულ პირობებში, ბაზის ჩასმა შესაძლებელია აპურინული ადგილის გასწვრივ, რაც ხშირად იწვევს მუტაციას.

ციტოზინის დეამინირების შედეგად წარმოიქმნება ურაცილი. გამოუსწორებელი ურაცილის ნარჩენები რეპლიკაციის პროცესში წყვილდება ადენინთან, რის შედეგადაც G-C წყვილი გარდაიქმნება AT წყვილად (G-C —> A-T გადასვლა). ციტოზინის გარკვეულ პოზიციებზე დეამინაცია აღმოჩნდა მუტაციური ცხელი წერტილის ერთ-ერთი სახეობა.

ცხელი წერტილების დნმ-ის თანმიმდევრობის ანალიზმა G-C A-T გადასვლებისთვის lacl გენში აჩვენა, რომ 5-მეთილციტოზინის ნარჩენები იმყოფება თითოეული ცხელი წერტილის პოზიციაზე.

ფერმენტი ურაცილ-დნმ გლიკოზილაზა [უჯრედში ერთ-ერთი აღმდგენი ფერმენტი], ამოიცნობს ურაცილის ნარჩენებს დნმ-ში, რომლებიც წარმოიქმნება დეამინაციის შედეგად და ასუფთავებს მათ, ტოვებს უფსკრული, რომელიც შემდგომში ივსება.

თუმცა, 5-მეთილციტოზინის დეამინირების შედეგად წარმოიქმნება თიმინი (5-მეთილურაცილი), რომელიც არ არის აღიარებული ფერმენტის ურაცილ-დნმ გლიკოზილაზას მიერ და, შესაბამისად, არ აღდგება. ამიტომ, დეამინაციის შედეგად წარმოქმნილი C —> T გადასვლები უფრო ხშირად ჩანს 5-მეთილციტოზინის უბნებზე, რადგან ისინი გაურბიან ამ სარემონტო სისტემას.

(iii) ოქსიდაციურად დაზიანებული ფუძეები:

ამ ტიპის დაზიანება აქტიური ჟანგბადის სახეობებით, როგორიცაა სუპეროქსიდის რადიკალები (02დ), წყალბადის ზეჟანგი (H202) და ჰიდროქსილის რადიკალები (OHD), რომლებიც წარმოიქმნება ნორმალური აერობული მეტაბოლიზმის ქვეპროდუქტებად.

ჟანგბადის ამ სახეობებმა შეიძლება გამოიწვიოს დნმ-ის ოქსიდაციური დაზიანება, ისევე როგორც დნმ-ის წინამორბედები (როგორიცაა GTP), რამაც გამოიწვია მუტაცია. ასეთი მუტაციები დაკავშირებულია ადამიანის უამრავ დაავადებაში. ასეთი პროდუქტი ხშირად არასწორად ერწყმის A-ს, რაც იწვევს G —> T ტრანსვერსიების მაღალ დონეს.

3. ტრანსპონირებადი გენეტიკური ელემენტები:

ასევე ცნობილია, რომ ტრანსპოტენციური ელემენტები თამაშობენ მნიშვნელოვან როლს სხვადასხვა ორგანიზმში სპონტანური მუტაციების ინდუქციაში.

სპონტანური მუტაციის ბიოლოგიური აღდგენის მექანიზმები:

ცოცხალმა უჯრედებმა განავითარეს ფერმენტული სისტემების სერია, რომლებიც აღადგენს დნმ-ის დაზიანებას სხვადასხვა გზით. დაბალი სპონტანური მუტაციის მაჩვენებელი მიუთითებს ამ სარემონტო სისტემების ეფექტურობაზე. ამ სისტემების უკმარისობამ შეიძლება გამოიწვიოს მუტაციის მაღალი მაჩვენებელი.

დნმ-ის აღდგენის მექანიზმები შეიძლება დაიყოს ოთხ კატეგორიად, კერძოდ:

(iv) რეპლიკაციის შემდგომი შეკეთება.

ეს მოკლედ განიხილება შემდეგნაირად:

1. შეცდომების პრევენცია:

ზოგიერთი ფერმენტული სისტემა ანეიტრალებს პოტენციურად დამაზიანებელ ნაერთებს, სანამ ისინი რეაგირებენ დნმ-თან. ერთ-ერთი ასეთი სისტემა ახდენს სუპეროქსიდის რადიკალების დეტოქსიკაციას, რომლებიც წარმოიქმნება დნმ-ის ჟანგვითი დაზიანების დროს. ფერმენტი სუპეროქსიდის დისმუტაზა ახდენს სუპეროქსიდის რადიკალების წყალბადის ზეჟანგად გარდაქმნას, ხოლო ფერმენტი კატალაზა, თავის მხრივ, წყალბადის ზეჟანგს წყალში გარდაქმნის.

2. ზიანის პირდაპირი შებრუნება:

დაზიანების აღდგენის ყველაზე სწორი გზაა მისი პირდაპირ ნორმალურ ბაზაზე დაბრუნება. შებრუნება ყოველთვის არ არის შესაძლებელი, რადგან ზოგიერთი სახის დაზიანება არსებითად შეუქცევადია. თუმცა, ზოგიერთ შემთხვევაში, დაზიანებები შეიძლება გამოსწორდეს ამ გზით.

ერთი შემთხვევა არის მუტაგენური ფოტოდიმერი, რომელიც გამოწვეულია ულტრაიისფერი შუქით. ციკლობუტანის პირიმიდინის ფოტოდიმერის შეკეთება შესაძლებელია ფოტოლიზით, რომელიც ნაპოვნია ბაქტერიებსა და ქვედა ევკარიოტებში, მაგრამ არა ადამიანებში.

ფერმენტი აკავშირებს ფოტოდიმერს და ყოფს მას ხილული სინათლის გარკვეული ტალღის სიგრძის თანდასწრებით, რათა წარმოქმნას ორიგინალური ბაზები. ეს ფერმენტი ვერ მუშაობს სიბნელეში, ამიტომ საჭიროა სხვა სარემონტო გზები ულტრაიისფერი დაზიანების მოსაშორებლად. ფოტოლიზა, რომელიც ცვლის 6-4 ფოტოპროდუქტს, ასევე აღმოჩენილია მცენარეებში და დროზოფილაში.

ალკილ ტრანსფერაზები არის ფერმენტები, რომლებიც პირდაპირ აბრუნებენ დაზიანებებს. ისინი აშორებენ გარკვეულ ალკილის ჯგუფებს, რომლებიც დაემატა გუანინის 0-6 პოზიციებს ისეთი მუტაგენებით, როგორიცაა ნიტროსოგუანიდინი და ეთილის მეთან სულფონატი.

მეთილის ტრანსფერაზა E. coli-დან კარგად არის შესწავლილი. ეს ფერმენტი გადააქვს მეთილის ჯგუფს 0-6-მეთილ-გუანინიდან ცისტეინის ნარჩენზე ცილაზე. როდესაც ეს მოხდება, ფერმენტი ინაქტივირებულია, ამიტომ ეს სარემონტო სისტემა შეიძლება იყოს გაჯერებული, თუ ალკილაციის დონე საკმარისად მაღალია.

3. ამოკვეთა-აღდგენითი გზები:

ზოგადი ამოკვეთა-აღდგენის სისტემა არღვევს ფოსფოდიესტერულ კავშირს დაზიანების ორივე მხარეს, იმავე ძაფზე, რის შედეგადაც ხდება ოლიგონუკლეოტიდის ამოკვეთა. ეს ტოვებს უფსკრული, რომელიც ივსება სარემონტო სინთეზით და ლიგაზა აფერხებს რღვევებს. პროკარიოტებში 12 ან 13 ნუკლეოტიდი ამოღებულია, ხოლო ევკარიოტებში 27-დან 29 ნუკლეოტიდამდე.

ზოგიერთი დაზიანებები ძალიან მსუბუქია და იწვევს მცირე დამახინჯებას, რომელიც არ არის ამოცნობილი ზოგადი ამოკვეთა-აღდგენის სისტემის მიერ და მისი ანალოგი უფრო მაღალ უჯრედებში. ამრიგად, საჭიროა დამატებითი სპეციფიკური ამოკვეთის გზები.

ბაზის ამოკვეთის შეკეთება ხორციელდება დნმ გლიკოზილაზებით, რომლებიც არღვევენ N-გლიკოზიდურ (ფუძე-შაქარის) ობლიგაციებს, რითაც ათავისუფლებენ შეცვლილ ბაზებს და წარმოქმნიან აპურინულ ან აპირიმიდინურ ადგილებს (AP ადგილები). შედეგად მიღებული ადგილი შემდეგ გარემონტდება AP საიტის სპეციფიკური ენდონუკლეაზას სარემონტო გზით.

არსებობს მრავალი დნმ გლიკოზილაზა. ერთი, ურაცილი-დნმ გლიკოზილაზა, შლის ურაცილს დნმ-დან. ურაცილის ნარჩენები, რომლებიც წარმოიქმნება ციტოზინის სპონტანური დეამინაციის შედეგად, შეიძლება გამოიწვიოს C —> T გარდამავალი, თუ არ გამოსწორდება.

შესაძლებელია, რომ დნმ-ში ადენინის ბუნებრივი დაწყვილების პარტნიორი იყოს თიმინი (5-მეთილურაცილი) და არა ურაცილი, რათა მოხდეს ამ ურაცილის ნარჩენების ამოცნობა და ამოკვეთა. ურაცილი რომ იყოს დნმ-ის ნორმალური შემადგენელი კომპონენტი, ასეთი აღდგენა შეუძლებელი იქნებოდა.

ყველა უჯრედს აქვს ენდონუკლეაზები, რომლებიც თავს ესხმიან პურინის ან პირიმიდინის ნარჩენების სპონტანური დაკარგვის შემდეგ დარჩენილ უბნებს. AP ენდონუკლეაზები სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია უჯრედისთვის, რადგან სპონტანური დეპურაცია შედარებით ხშირი მოვლენაა.

ეს ფერმენტები ახდენენ ჯაჭვის წყვეტას AP უბნებზე ფოსფოდიესტერული ბმების გაწყვეტით. ეს იწვევს ამოკვეთა-აღდგენის პროცესს, რომელსაც შუამავლობს კიდევ სამი ფერმენტი - ეგზონუკლეაზა, დნმ პოლიმერაზა I და დნმ. ლიგაზა.

AP ენდონუკლეაზას აღდგენის გზის ეფექტურობის გამო, ეს შეიძლება იყოს სხვა სარემონტო გზების საბოლოო ნაბიჯი. ამრიგად, თუ დაზიანებული ბაზის წყვილების ამოკვეთა შესაძლებელია, დატოვებს AP ადგილს, AP ენდონუკლეაზებს შეუძლიათ დაასრულონ აღდგენა ველურ ტიპზე. ეს არის ის, რაც ხდება დნმ გლიკოზილაზას აღდგენის გზაზე.

4. პოსტ რეპლიკაციის შეკეთება:

ზოგიერთ სარემონტო გზას შეუძლია შეცდომების ამოცნობა მაშინაც კი, როცა დნმ უკვე განიცადა რეპლიკაცია. ერთ მაგალითს, რომელსაც უწოდებენ შეუსაბამობის-აღდგენის სისტემას, შეუძლია აღმოაჩინოს ასეთი შეუსაბამობები.

შეუსაბამობის შეკეთების სისტემებმა უნდა გააკეთონ მინიმუმ სამი რამ:

1. ამოიცნოთ შეუსაბამო ბაზის წყვილები.

2. დაადგინეთ შეუსაბამობის რომელი ფუძეა არასწორი.

3. არასწორი ფუძის ამოკვეთა და სარემონტო სინთეზის ჩატარება.

მეორე თვისება გადამწყვეტია ასეთი სისტემისთვის. შეუსაბამო საიტის ‘ იდენტიფიცირების შემდეგ, შეუსაბამობის შეკეთების სისტემა ასწორებს შეცდომას.

თუ მას არ შეუძლია განასხვავოს სწორი და არასწორი ბაზები, შეუსაბამობის შეკეთების სისტემა ვერ განსაზღვრავს რომელი ბაზის ამოკვეთას მუტაციის წარმოშობის თავიდან ასაცილებლად. მაგრამ რეპლიკაციის შეცდომები წარმოქმნის შეუსაბამობას ახლად სინთეზირებულ ძაფზე, ამიტომ სწორედ ამ ჯაჭვის საფუძველი უნდა იყოს აღიარებული და ამოკვეთილი.


მოლეკულური ბიოლოგიის ისტორია

გრეგორ მანდელის შესწავლამ საფუძველი ჩაუყარა მეცნიერების წინსვლას. შემდეგ ნუკლეინის მჟავის აღმოჩენამ მკვლევარებს საშუალება მისცა დაენახათ საგნები სხვადასხვა კუთხით. მოგვიანებით კარი მალისმა უზრუნველყო ძირითადი გარღვევა PCR-ის გამოგონებით.

როდესაც სწავლობდა, თუ როგორ აკონტროლებდნენ გენები კონკრეტული ცილების გამომუშავებას, ბერგ ასევე ცდილობდა გაეგო, თუ როგორ ჩანდა ნორმალური უჯრედები სპონტანურად კიბოსკენ. მან გამოთქვა ჰიპოთეზა, რომ უჯრედები კიბოდ გადაიქცა გენებსა და უჯრედულ ბიოქიმიას შორის უცნობი ურთიერთქმედების გამო.
ამ საკითხების შესასწავლად მან გადაწყვიტა SV40-ის დნმ-ის გაერთიანება, რომელიც ცნობილია, რომ ზოგიერთ ცხოველში კიბოს გამომწვევი იყო, ნაწლავის საერთო ბაქტერიაში Escherichia coli (E. coli). მას ეგონა, რომ შესაძლოა შესაძლებელი იყოს SV40 დნმ-ის ბაქტერიაში კონტრაბანდული შეყვანა ვირუსის დნმ-ში შეყვანით, რომელსაც ეწოდება ბაქტერიოფაგი, რომელიც ბუნებრივად აინფიცირებს E. coli-ს.

კოენის კვლევა:
აჩვენა გზა, რათა E.coli-მ შეიძინოს pCS101
ანტიბიოტიკების წინააღმდეგობა
ბოიერის კვლევა:
აღმოაჩინეს EcoR1 წებოვანი ბოლოები

Celera არის Quest Diagnostics-ის შვილობილი კომპანია, რომელიც ფოკუსირებულია გენეტიკურ თანმიმდევრობასა და მასთან დაკავშირებულ ტექნოლოგიებზე


‘The Purge’ by Big Tech მიზნად ისახავს კონსერვატორებს, მათ შორის ჩვენც

სწორედ მაშინ, როცა გვეგონა, რომ Covid-19-ის ჩაკეტვა სრულდებოდა და ჩვენი შესაძლებლობა, რომ დავრჩენილიყავით მტკნარი, უმჯობესდებოდა, ცენზურამ თავის მახინჯი თავი წამოიწია.

ბოლო რამდენიმე თვის განმავლობაში, NOQ Report, კონსერვატიული Playbook და ამერიკული კონსერვატიული მოძრაობა მიმართეს ჩვენს მკითხველებს დახმარებისთვის, რათა დარჩეს Covid-19 ჩაკეტვის დროს. ეკონომიკის ვარდნამ შეზღუდა ჩვენი შესაძლებლობა, გამოგვემუშავებინა სათანადო სარეკლამო შემოსავლები, ისევე როგორც ჩვენი ტრეფიკი ცაში იზრდებოდა. ნოემბერში, დეკემბერსა და იანვარში გვქონდა ჩვენი პირველი მდგრადი სამი თვის მონაკვეთი მილიონზე მეტი ვიზიტორით, მაგრამ თებერვალში ვარდნა იყო.

ეს არ იყო მხოლოდ შემცირებული თვე. ჩვენ ამას ველოდით. ჩვენ ასევე ველოდით ტრაფიკის შემცირების გაგრძელებას “wake” დიდი ტექნიკური კომპანიებისგან, როგორიცაა Google, Facebook და Twitter, მაგრამ სინამდვილეში ეს ბევრად უარესი იყო, ვიდრე მოსალოდნელი იყო. ჩვენი Twitter ანგარიში აიკრძალა. ჩვენი ორივე YouTube ანგარიში აიკრძალა. Facebook “ფაქტების შემოწმება” ყველაფერს, რასაც ჩვენ ვაქვეყნებთ. Spotify-მა გააუქმა. საშუალომ გააუქმა. Apple-მა გააუქმა. რატომ? იმიტომ, რომ ჩვენ გვჯერა სიმართლის გაბატონების და ეს ნიშნავს, რომ ჩვენ გავაგრძელებთ “ტაბუ” თემების განხილვას.

2020 წლის საპრეზიდენტო არჩევნები მოიპარეს. თქვენ არ შეგიძლიათ ამის თქმა Big Tech პლატფორმებზე გაუქმების რისკის გარეშე, მაგრამ ჩვენ უფრო მეტად გავაუქმებთ სიმართლის თქმის გამო, ვიდრე ვიყოთ გარშემო, რათა გავიმეოროთ ძირითადი მედიისა და #8217s სიცრუე. ისინი არჩევნებამდე მალავდნენ ამას და’დაარწმუნეს კონსერვატიული საინფორმაციო გამოშვებების დიდი უმრავლესობა, რომ ისინი დაზარალდებიან, თუ გააგრძელებენ ამომრჩეველთა გაყალბების შესახებ განხილვას. ჩვენ უარს ვამბობთ უკან დახევაზე. სიმართლე სიმართლეა.

Covid-19-თან დაკავშირებული ტყუილი მხოლოდ ოდნავ უფრო გავრცელებულია, ვიდრე მოქმედი სამეცნიერო ინფორმაციის ჩახშობა, რომელიც ეწინააღმდეგება დადგენილ ნარატივს. ჩვენ უნდა მივცეთ უფლება დავსვათ კითხვები ვაქცინების შესახებ, მაგალითად, რადგან არსებობს შეშფოთების საკმარისი მტკიცებულება. არ არის აუცილებელი იყო იყოს “ანტივაქსერი” იმისთვის, რომ გვსურს პასუხი ვაქცინების შესახებ, რომლებიც ჯერ კიდევ ექსპერიმენტულად ითვლება და რომლებსაც აქვთ გვერდითი ეფექტების, მათ შორის სიკვდილის ჩათვლით, გამოცდილება მოკლე დროში. ერთ-ერთი ჩვენი ისტორია Johnson & Johnson “ვაქცინის” გამომწვევი სისხლის შედედების შესახებ იყო “ფაქტებით შემოწმებული” და ამოღებულია ერთი დღით ადრე, სანამ მთავრობამ დაამუხრუჭა. ეს კითხვები და სიახლეები დაუშვებელია Big Tech-ზე, რაც არის კიდევ ერთი მიზეზი, რის გამოც ჩვენ ვაუქმებთ.

კიდევ არის თემები, რომლებზეც უარს ამბობენ. თავის მხრივ, ჩვენ უარს ვამბობთ მათზე განხილვის შეწყვეტაზე. სწორედ ამიტომ გვჭირდება თქვენი დახმარება. NOQ, CP და ACM მკითხველების დახმარების საუკეთესო გზა არის შემოწირულობა. ჩვენი საწვავის გვერდის მიცემა აადვილებს შემოწირულობას ერთჯერადი ან ყოველთვიურად. ალტერნატიულად, შეგიძლიათ შემოწირულობა PayPal-ის საშუალებით როგორც. ოპერაციების შესანარჩუნებლად თვეში დაახლოებით 4100 აშშ დოლარით გვიჭირს.

დახმარების მეორე გზა არის პარტნიორი გახდე. ჩვენ მტკიცედ განვიხილავდით წარსულში ანგელოზი ინვესტორების ძებნას, მაგრამ რადგან გადასახადებს ვიხდიდით, ეს აუცილებელი არ ჩანდა. ახლა ჩვენ’გვიჭირს გადასახადების გადახდა. ჩვენ გვქონდა 5,657,724 სესია ჩვენს ვებსაიტზე 2020 წლის ნოემბრიდან 2021 წლის თებერვლამდე. ჩვენი განზრახვაა ამ წლის ამაღლება უფრო მაღალ დონეზე ფოკუსირებით სტრატეგიაზე, რომელიც ეყრდნობა სიტყვის თავისუფლებას და არა პროგრესულ დიდ ტექნოლოგიურ კომპანიებს.

ამ ოთხთვიანი მონაკვეთის განმავლობაში Twitter და Facebook შეადგენდნენ ჩვენი ტრაფიკის დაახლოებით 20%. ჩვენ აქტიურად ვმუშაობთ მუშაობაზე ისე, თითქოს ეს ტრაფიკი ნულის ტოლია, ვცვლით მას უფრო თავისუფლად მოქმედი პლატფორმებით, როგორიცაა Gab, Parler და სხვა. მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ არასდროს ვიყავით ისე დამოკიდებული Big Tech-ზე, როგორც უმეტესი კონსერვატიული საიტები, ჩვენ გვსურს სრულიად თავისუფალი ვიყოთ მათგან. ეს არ ნიშნავს, რომ ჩვენ დავბლოკავთ მათ, მაგრამ ჩვენ უარს ვამბობთ კომპანიებზე, რომლებიც აბსოლუტურად გვძულს მხოლოდ ჩვენი პოლიტიკური იდეოლოგიის გამო.

ჩვენ სწორი მიმართულებით მივდივართ და გვჯერა, რომ მზად ვართ ვესაუბროთ პატრიოტ ინვესტორებს, რომელთაც სურთ არა მხოლოდ “ ჩაერთონ აქციაში”, არამედ, რაც მთავარია, სურთ დაეხმარონ ამერიკას სიმართლის გაგებაში. დაინტერესებულმა ინვესტორებმა პირდაპირ უნდა დამიკავშირდნენ საკონტაქტო ღილაკით ზემოთ.

რამდენადაც მსოფლიო მიისწრაფვის რადიკალური პროგრესივიზმისკენ, ჭეშმარიტი ჟურნალისტიკის მოთხოვნილება არასოდეს ყოფილა ასეთი დიდი. მაგრამ ამ დროს ჩვენ გვჭირდება რაც შეიძლება მეტი კონსერვატიული მედია ხმა. გთხოვთ დამეხმაროთ NOQ ანგარიშის გაგრძელებაში.


დნმ-ის რეპლიკაციისა და ტრანსკრიფციის წარმოშობა

უჯრედული ორგანიზმებისა და ვირუსების პოლიმერაზებს შორის ევოლუციური კავშირები შეიძლება გადანაწილდეს სიცოცხლის ევოლუციურ ხეზე, რომელიც დაფუძნებულია უნივერსალური ცილების ფილოგენეებზე, კერძოდ, ტრანსლაციის სისტემის კომპონენტებზე და დიდ RNAP ქვედანაყოფებზე. ეს სუპერპოზიცია გვთავაზობს სარწმუნო ევოლუციურ სცენარს რეპლიკაციული დნპ-ების ევოლუციისთვის, რომელიც გადახლართულია RNAP-ების და RdRP-ების ევოლუციასთან (ნახ. 2). თუ გავითვალისწინებთ RNAP-ების საყოველთაო სიმრავლეს ორი DPBB-ის შემცველი ქვედანაყოფებით სიცოცხლის სამივე დომენში, ეს ფერმენტი, ცხადია, სცილდება LUCA-ს (ნახ. 2a). არსებული RNAP-ები ადვილად იღებენ RdRP აქტივობას, რაც აჩვენა eRdRP-ის აშკარა ევოლუციური წარმოშობით ფაგის RNAP-ის კატალიზური ქვედანაყოფიდან [27], მცენარის RNAP II-ის ჩართვით ვიროიდის რეპლიკაციაში [66, 67] და ცხოველის RNAP II ჰეპატიტის დელტა ვირუსში. რეპლიკაცია [68] და ექსპერიმენტული მონაცემები რნპ-ების უნარზე გამოიყენონ რნმ შაბლონად in vitro გარკვეულ პირობებში, როგორიცაა მოლეკულური ხალხმრავლობა [69].

შემოთავაზებული სცენარი დნმ-ის რეპლიკაციისა და ტრანსკრიფციის წარმოშობისა და ადრეული ევოლუციისთვის. ფიჭური (ზედა) და ვირუსული (ქვედა) პოლიმერაზების ევოლუცია ორმაგი psi ბეტა-ლულის (DPBB) და რნმ-ის ამოცნობის მოტივის (RRM) შემცველი პროტეინებიდან, შესაბამისად. პირველი DPBB- და RRM-ზე დაფუძნებული პოლიმერაზები, სავარაუდოდ, წარმოიშვა პროტოცელებში ევოლუციის ადრეულ ეტაპებზე, რაც წინ უძღოდა ბოლო უნივერსალური უჯრედული წინაპარის (პრე-LUCA) პოლიმერაზას გაჩენას, რომელიც პასუხისმგებელია LUCA-ს გენომის რეპლიკაციაზე და ტრანსკრიფციაზე, რომელიც წარმოიშვა საერთო წინაპრისგან. DPBB-ზე დაფუძნებული RNAP-ები გაცვალეს უჯრედულ და ვირუსულ სამყაროებს შორის ორივე მიმართულებით. დნმ-ის რეპლიკაციის მექანიზმების ევოლუციის სცენარი სიცოცხლის 3 დომენში. PolB-ის მრავალი ფორმა, რომელიც გვხვდება როგორც არქეებში, ასევე ევკარიოტებში, არ არის ნაჩვენები სიმარტივისთვის. სხვადასხვა დომენები და ქვედანაყოფები მითითებულია სხვადასხვა ფორმებითა და ფერებით. ყვითელი ვარსკვლავი მიუთითებს აქტიურ ეგზონუკლეაზაზე. გაითვალისწინეთ, რომ DP1 ქვეერთეული ევკარიოტულ დნპ-ებში არის ინაქტივირებული ეგზონუკლეაზა. DPBB მითითებულია სამმაგი ჰეშთეგის სიმბოლოთი, ხოლო პალმის (RRM) დომენები მითითებულია ისრებით. (ე) RdRP, (ევკარიოტული) რნმ-დამოკიდებული რნმ პოლიმერაზა (ss)RNAP, (ერთ ქვეგანყოფილება) დნმ-დამოკიდებული რნმ პოლიმერაზა RT, საპირისპირო ტრანსკრიპტაზა PolA, B, C და D, A, B, C ოჯახების დნმ პოლიმერაზები და D DP1, PolD-ის მცირე ქვედანაყოფი ეგზონუკლეაზას აქტივობით DP2, PolD-ის დიდი ქვეგანყოფილება დნმ პოლიმერაზას აქტივობით RH, რიბონუკლეაზა H დომენი exo, ეგზონუკლეაზა დომენი CTD, C-ტერმინალური დომენი PIP, PCNA-ინტერაქციული მოტივი MGE, მობილური გენეტიკური ელემენტები

ამდენად, როგორც ჩანს, წინაპარი DPBB პოლიმერაზა იყო RdRP, რომელიც უწინასწარმეტყველებდა დნმ-ის რეპლიკაციის წარმოშობას (ანუ დნმ-ის, როგორც გენეტიკური მასალის გამოჩენა) [8, 21] და შეიძლება ყოფილიყო რნმ-ზე პასუხისმგებელი ფერმენტებიდან მაინც. რეპლიკაცია (იხ. ქვემოთ). იმის გათვალისწინებით, რომ ამ ხაზის ყველა არსებული პოლიმერაზა შეიცავს ორ DPBB დომენს, როგორც ჩანს, როგორც ჩანს, პირველყოფილი რეპლიკაციური პოლიმერაზა უკვე ფლობდა DPBB დომენების ამ დამახასიათებელ წყვილს, რომლებიც ორივე ხელს უწყობს არსებითი ამინომჟავების ნარჩენებს კატალიზურ ადგილზე. ეს დომენები წარმოუდგენლად განვითარდა ერთი წინაპარი DPBB დომენის დუბლირების გზით (ერთი DPBB დომენები წარმოდგენილია სხვადასხვა მეტაბოლურ ფერმენტებში [21]) და შეიძლება არსებობდეს ერთ ან ორ ქვეერთეულში (ნახ. 2a). წინაპარი DPBB ფორმა, რომელმაც წარმოშვა პირველი ცილა RdRP, შესაძლოა დაწყებულიყო, როგორც არაკატალიზური რნმ-შემაკავშირებელი დომენი, რომელიც ფუნქციონირებდა როგორც კოფაქტორი რიბოციმისთვის RdRPs, მაგრამ დუბლირების შემდეგ, განავითარა პოლიმერაზას აქტივობა და გადაანაცვლა რიბოციმი. აღსანიშნავია, თუ გავითვალისწინებთ DPBB ნაკეცის აშკარა წარმოშობას ეგრეთ წოდებული RIFT ლულისგან, რომელიც გვხვდება ისეთ პროტეინებში, როგორიცაა EF-Tu მსგავსი მთარგმნელობითი ფაქტორები და რიბოსომური პროტეინი L3 [70], DPBB-ზე დაფუძნებული რეპლიკაციისა და ტრანსკრიფციის მექანიზმები შეიძლება იყოს ფესვგადგმული მთარგმნელობითი აპარატი, რომელიც წინ უსწრებდა დნმ-ის გენომებს.

დნმ-ზე დაფუძნებული უჯრედების წარმოშობა მოიცავდა პირველყოფილ ორ-DPBB RdRP-ის დიფერენციაციას ორ განსხვავებულ ხაზად: (1) პირველი რეპლიკაციური დნპ ჰომოლოგიური არსებული არქეალური PolD-ს და (2) RNAP, რომელიც პასუხისმგებელია ტრანსკრიფციაზე (ნახ. 2a). რეპლიკაციისა და ტრანსკრიფციის მექანიზმების განცალკევება შეიძლებოდა დაჩქარებულიყო დამატებითი დომენების შეგროვებით ფერმენტების ორივე კლასში. დნმ-ის გაჩენა, რომელსაც შეუძლია დნმ-ის პროცესური სინთეზი, რომელიც საჭიროა რეპლიკაციისთვის, შესაძლებელი გახდა DPBB პოლიმერაზას შერწყმა Zn-თითის შემცველ დნმ-თან და PCNA-შემაკავშირებელ პროტეინთან, რამაც გამოიწვია CTD და ცალკე შერწყმა. რნმ-ის დამაკავშირებელი KH დომენი, რომელიც გახდა დნპ-ის N-ტერმინალური დომენი [20]. მოცურების დამჭერის თავდაპირველი ფუნქცია ბუნდოვანი რჩება, მაგრამ მისი არსებითობის გათვალისწინებით ცხოვრების სამივე დომენში, დიდი ალბათობით, PCNA-ის მსგავსი მოცურების დამჭერი იყო LUCA-ს რეპლიზომის კომპონენტი. PIP მოტივის კონსერვაცია როგორც PolD-ში, ასევე ევკარიოტულ PolB-ში [52], მართლაც, მტკიცედ გვთავაზობს, რომ PCNA-ს შეკვრა და გამოყენება, როგორც მოცურების დამჭერი რეპლიკაციის დროს, წინაპრების მახასიათებელია. შესაბამისად, ამ სცენარის მიხედვით, LUCA-ს რეპლიკაციური დნპ-ი იყო DPBB-CTD ფერმენტი, რომელიც შემდგომში გადარჩა როგორც PolD და შეინარჩუნა თავისი როლი რეპლიკაციაში, ყველა არქეაში, გარდა Crenarchaeota-ისა (ნახ. 2b). გარდა ამისა, ან უკვე LUCA-ში ან არქეალური ევოლუციის ადრეულ ეტაპზე, PolD-მ შეიძინა მკაფიო მცირე ქვედანაყოფი, ფოსფოესტერაზა, რომელიც გახდა კორექტირების ეგზონუკლეაზა [20, 71]. თუ ვივარაუდებთ, რომ წინაპარი RdRP შეიცავდა ორ DPBB დომენს ერთ პოლიპეპტიდში, ტრანსკრიპციის ხაზში, წინაპრების ორი DPBB ფერმენტი გაიყო ორ ქვედანაყოფად, რომელთაგან თითოეულმა დაიპყრო მრავალი დამატებითი დომენი, მათ შორის clamp, რომელიც არ უკავშირდება PCNA-ს [21, 26]. ალტერნატიული შესაძლებლობა არის ორი წინაპარი DPBB შემცველი ქვედანაყოფის შერწყმა PolD-ში. RNAP-ების შემდგომი ევოლუცია მოიცავდა მრავალ, დამოუკიდებელ მეორად შერწყმას არქეაში და ბაქტერიებში, ისევე როგორც ერთ ან მეტ შერწყმა მოვლენას, რამაც წარმოშვა DPBB-ზე დაფუძნებული ერთსუბერთეულოვანი ბაქტერიოფაგის RNAPs, რომელთაგან ერთი დაკომპლექტდა eRdRP ფუნქციისთვის ევკარიოტულ რნმ-ში. სურ. 2ა) [72].

LUCA-ს შემდგომ, არქეებსა და ბაქტერიებს შორის განსხვავების წერტილში, წინაპრების DPBB-ის შემცველი რეპლიკაციური დნპ გადაადგილდა PolC-ით ბაქტერიულ საგვარეულოში (ნახ. 2b). ბაქტერიული დნპ, როგორც ჩანს, წარმოიშვა წინაპრების Polβ ოჯახის ნუკლეოტიდილტრანსფერაზასგან, თუმცა მაღალი დივერგენცია ბუნდოვანია მის სპეციფიკურ წარმომავლობას. არქეების ევოლუცია მოიცავდა მრავალი B ოჯახის დნპ-ების შეძენას (ნახ. 2b). ვირუსებში ამ DNAP ოჯახის ფართოდ გავრცელების გათვალისწინებით, არქეალური PolB-ების ვირუსული წარმოშობა ყველაზე სავარაუდოა. საბოლოო ჯამში, ძირითადი RRM დომენის კონსერვაციის გათვალისწინებით, რომელიც, სავარაუდოდ, წარმოიშვა რნმ-პროტეინების სამყაროში (ნახ. 2a), PolB, სავარაუდოდ, განვითარდა მობილური გენეტიკური ელემენტების აუზში, მათ შორის პირველყოფილ ვირუსებზე, რომლებიც პარაზიტებენ პროტოცელებზეც კი ლუკას წინა ეპოქა. კონკრეტულად, PolB შეიძლება წარმოიშვას პირველადი რეტროელემენტების RT-დან. PolBs ანალოგიურად იქნა შეძენილი ბაქტერიების რამდენიმე ჯგუფის მიერ, როგორც ჩანს, ევოლუციის შემდგომ ეტაპებზე (ნახ. 2b) და ამ შემთხვევებში, ცხადია, ბაქტერიოფაგებისგან. ამრიგად, PolB წარმოშობის ხაზი, როგორც ჩანს, წარმოადგენს მეორე, DPBB ხაზის შემდეგ, ევოლუციურ გზას პირველადი რნმ-დაკავშირების დომენიდან (ანუ RRM) როგორც რნმ-ის, ასევე დნმ პოლიმერაზებისკენ.

არქეების უმეტესობაში, PolBs ჩართულია არა რეპლიკაციაში, არამედ შეკეთებასთან დაკავშირებულ ფუნქციებში. თუმცა, კრენარქეოტაში, ორმა პარალოგურმა PolB ფორმამ შეცვალა წინაპარი PolD, როგორც რეპლიკაციული დნპ-ები. მსგავსი გადაადგილება მოხდა ევკარიოტების ევოლუციის დასაწყისში. ამ შემთხვევაში, PolB აშკარად ხელახლა კომბინირებულია PolD-თან, ჩაანაცვლა პოლიმერაზას დომენი, მაგრამ შეინარჩუნა CTD [40] (ნახ. 2b). PolB-ის შემდგომმა გაორმაგებამ ევკარიოტების ევოლუციის დაწყებისას გამოიღო დნპ-ები ε, δ, α და ξ, რომელთაგან პირველი ორი პასუხისმგებელია რეპლიკაციაზე. PolB-ის ევოლუცია ევკარიოტებში ასევე მოიცავდა მცირე ეგზონუკლეაზას ქვედანაყოფის (არქეალური DP1) ინაქტივაციას, რომელმაც შეინარჩუნა სტრუქტურული როლი. სავარაუდოა, რომ მცირე ქვედანაყოფის ეგზონუკლეაზური აქტივობა შეუცვლელი გახდა ევკარიოტებში მისი ფუნქციური სიჭარბის გამო PolB-ის ეგზონუკლეაზას დომენთან, რომელმაც შეცვალა PolD დიდი ქვედანაყოფი (არქეალური DP2) [71].

დნმ-დან რნმ-ის სინთეზზე გადასვლა ასევე მოხდა დნპ-ების A ოჯახის ევოლუციაში. PolA-ს წარმოშობა, რომელიც შენარჩუნებულია თითქმის ყველა ბაქტერიაში და აშკარად არის წინაპრები ბაქტერიულ დომენში, გაურკვეველი რჩება. ერთ-ერთი შესაძლებლობა არის ის, რომ PolA მიღებული იყო წინაპრების RRM პოლიმერაზადან, შესაძლოა, ვირუსში, და შემდეგ დატყვევებული იყო ბაქტერიის წინაპარმა. ბაქტერიებში PolA არის აღმდგენი ფერმენტი, რომელიც უშუალოდ არ მონაწილეობს რეპლიკაციაში, მაგრამ ის ფუნქციონირებს როგორც რეპლიკაციური პოლიმერაზა ზოგიერთ ვირუსში და ევკარიოტურ მიტოქონდრიაში. აღსანიშნავია, რომ PolA დაიპყრო ფაგების ჯგუფმა, როგორც ერთსუბერთეული RNAP და შემდგომში იმავე ტევადობით იქნა აყვანილი ევკარიოტული მიტოქონდრიებით, დიდი ალბათობით, ფაგიდან [73, 74]. ამრიგად, უჯრედული ორგანიზმების მიერ ვირუსული პოლიმერაზების რეკრუტირება, რომლებიც ხშირად უფრო კატალიზურად ეფექტურია, ვიდრე უჯრედული კოლეგები [75, 76], ევოლუციის განმეორებადი თემაა. (თუმცა ერთ-ერთი მთავარი).

და ბოლოს, რნმ-დან დნმ-ის სინთეზზე გადასვლის თვალსაჩინო შემთხვევაა არქეალურ-ევკარიოტული პრიმაზების ოჯახი (AEP), RRM (Palm) დომენის პოლიმერაზების სხვა ჯგუფი [77, 78]. AEP-ის ძირითადი ფუნქცია, როგორც ჩანს, არის რნმ პრაიმერების სინთეზი არქეებში, ევკარიოტებში და ბევრ დიდ ვირუსში, როგორიცაა NCLDV და ჰერპესვირუსები. თუმცა, პროკარიოტებში ბევრი პლაზმიდი და სხვა მოძრავი გენეტიკური ელემენტი, როგორც ჩანს, იყენებს AEP-ს (ასევე ცნობილია როგორც PrimPol), როგორც რეპლიკაციური დნპ [79].


ᲛᲐᲡᲐᲚᲐ ᲓᲐ ᲛᲔᲗᲝᲓᲔᲑᲘ

YACs და შტამები Saccharomyces cerevisiae

YAC99 (200 kb) და YAC100 (450 kb) შეიცავს დნმ-ს MHC კლასის III რეგიონიდან თაგვის მე-17 ქრომოსომაზე (Snoek და სხვ.1996, 1998). YAC109 (150 kb), YAC35 (370 kb) და YAC328 (500 kb) შეიცავს თაგვის 2 ქრომოსომის დნმ-ს. ხუთი YAC მიიღო მ. სასურველი რეგიონი. YACs მიღებული იყო პლაზმიდ pYAC4-დან (Burke and Olson, 1991) და ატარებენ საფუარის მარკერებს. URA3 (გრძელი მკლავის ბოლოს) და TRP1 (მოკლე მკლავზე, ცენტრომერის მახლობლად), თუ ტექსტში სხვა რამ არ არის მითითებული. YACs თავდაპირველად წარმოიქმნა AB1380-ის საფუარის შტამების წარმოებულებში MAT, ura3, trp1, ade2-l, his5, lys2, ile - , thr - , can1 (Burke and Olson, 1991) და გადაიყვანეს Kar1 - შეჯვარების მიერ (Hugerat და სხვ. 1994 სპენსერი და სხვ. 1994) SK1 გენეტიკური ფონის ჰაპლოიდებს. მეიოტური DSB-ების გამოკვლევისთვის, YAC-ების საბოლოო მიმღებები იყვნენ შემდეგი გენოტიპები: შტამი 2850: MAT, ho::hisG, ura3, lys2, trp1, rad50S::ura3, can-1 შტამი 2851: MATα, ho::hisG, ura3, lys2, trp1, rad50S::ura3, cyh2 და შტამი 2860: MATα, ho:LYS2, ura3Δ, lys2, leu2, rad50S::ura3, cyh2. YAC-ის მატარებელი ჰაპლოიდები შეწყვილდა საპირისპირო შეჯვარების ტიპის SK1 ჰაპლოიდებთან, რომლებიც ატარებენ rad50S მუტაცია, ან იგივე YAC-ით ან YAC-ის გარეშე.

ეფექტის შესამოწმებლად ბატონო მუტაციები მეიოტურ DSB-ებზე, ბატონო გენის შეფერხებები დაინერგა ერთსაფეხურიანი ტრანსფორმაციით შემდეგი პლაზმიდური ფრაგმენტებით: ჰინპლაზმიდის pJH540 dIII ფრაგმენტი დაშლისთვის SIR2 (ივი და სხვ. 1986), სალᲛᲔ-ხოპლაზმიდის pKL12 II ფრაგმენტი დაშლისთვის SIR3 (ქვა და სხვ. 1991) და სმაᲛᲔ-პვუpBe200-ის II ფრაგმენტი დარღვევისთვის SIR4 (ივი და სხვ. 1986). The ბატონო წაშლა დამოწმებული იყო PCR ანალიზით და მათი ფენოტიპური ექსპრესიით (ეს ჰაპლოიდური შტამები არ წყვილდნენ და დაიწყეს სპორულაცია.)

მეიოტური რეკომბინაციის გენეტიკური ანალიზისთვის, YAC-ებზე ბოლო მარკერები უნდა შეიცვალოს სხვა მარკერებით. ამრიგად, ერთ YAC-ზე, TRP1 შეცვალა ADE2 ერთსაფეხურიანი ტრანსფორმაციის გზით ა არაᲛᲔ-საკპლაზმიდის pPHH2 I ფრაგმენტი (Hugerat and Simchen, 1993) და მეორეზე ჰომოლოგიური YAC, URA3 შეცვალა LEU2, ტრანსფორმაციის გზით ჰინdIII-პვუპლაზმიდის pPH3 II ფრაგმენტი. ეს უკანასკნელი მიღებული იქნა ჩასმით LEU2 სალᲛᲔ-ხომე ფრაგმენტი (2.3 კბ) YEp13-დან სალpBR322-ის I საიტი. ამ ორმა ჩანაცვლებამ მოგვაწოდა ორი ჰომოლოგიური YAC, რომელთა შორის რეკომბინაცია ადვილად შეისწავლებოდა ტეტრადის ანალიზით. ერთი YAC იყო მონიშნული ADE2-URA3 და სხვა TRP1-LEU2. ორი YAC გადატანილი იქნა თანმიმდევრულად Kar1 - შეჯვარებით (Hugerat and Simchen, 1993) შტამში NE29 (MAT, ura3, lys2, leu2, trp1, ade2, his4, can1), რომელიც მოგვიანებით შეუერთდა NE30-ს (MATα, ura3, lys2, leu2, trp1, ade2, HIS4), რათა შეიქმნას დიპლოიდები, რომლებიც იყო სპორული და რომელთაგან ტეტრადები იყო გაკვეთილი.

მედია, ზრდა და სპორების პირობები

საფუარის კულტურები გაიზარდა მდიდარ (YEPD), სინთეტიკურ განსაზღვრულ (SD) გარემოზე (Sherman, 1991), ან SPO ფირფიტებზე (Kassir and Simchen, 1991). იმისთვის, რომ YAC-ები არ დაიკარგონ, უჯრედები გაიზარდა SD ფირფიტებზე, რომლებსაც აკლდათ საკვები ნივთიერებები, რომლებსაც მოწოდებული იყო YAC-ების მარკერები (მაგ. LEU2-URA3 გარემოს აკლდა ლეიცინი და ურაცილი).

მეიოტური DSB-ების განსაზღვრისა და რუკებისთვის (Zenvirth და სხვ. 1992), უჯრედები გაიზარდა ღამით თხევად YEPD-ში, ხელახლა სუსპენდირებულ YEPA-ში განზავებით 1:400, და გაიზარდა ენერგიული აგიტაციით უჯრედის სიმკვრივემდე 1–2 × 107/მლ და შემდეგ გარეცხილი იყო წყალში და ხელახლა შეჩერდა იგივე უჯრედის სიმკვრივით სითხეში. SPM.

YAC სეგრეგაციისა და რეკომბინაციის ტეტრადული ანალიზისთვის, უჯრედები სპორულირებული იყო თეფშებზე, ჯერ ისინი გაიზარდა 2-3 დღის განმავლობაში YEPD ფირფიტებზე და შემდეგ კულტურა გავრცელდა SPO ფირფიტებზე (Kassir and Simchen, 1991).

მეიოტური DSB-ების იდენტიფიკაცია სპორულ კულტურებში

ქრომოსომის სიგრძის დნმ მომზადდა ნიმუშებიდან, ამოღებული დაუყოვნებლივ (დრო 0) და 6 სთ SPM სპოროულ გარემოში გადატანიდან და გაანალიზებული პულსირებული ველის გელის ელექტროფორეზით (PFGE) CHEF DR აპარატში (Bio-Rad, Richmond, CA), როგორც ადრე აღწერილი (Zenvirth და სხვ. 1992). სამხრეთის ლაქები ჰიბრიდირებული იყო 32 P-მონიშნული ზონდების სერიასთან და ავტორადიოგრამები შეადარეს.

ამ სამუშაოში გამოყენებული ზონდები მომზადდა მონელებული დნმ-ის ფრაგმენტებისგან ან PCR პროდუქტებისგან: pBR322: აღნიშნავს ყველა YAC-ს YAC ბოლოებთან ჰიბრიდიზაციის გზით B2: თაგვის გენომის სპეციფიკური განმეორებადი თანმიმდევრობები, რომლებიც გამოიყენება თაგვის დნმ-ის იდენტიფიცირებისთვის YAC-ებში. გენის ფრაგმენტი YCR48w გამოიყენებოდა მეიოტური DSB-ების შესამოწმებლად საფუარის III ქრომოსომაზე. ზონდები ეტიკეტირებული იყო შემთხვევითი პრაიმინგის პროტოკოლით (როში, მანჰეიმი, გერმანია) [α-32 P]dCTP.


1. თერმული ციკლერების ისტორია PCR-ის ადრეულ დღეებში

1980-იანი წლების დასაწყისში ტექნოლოგიის დაწყებისას დნმ-ის გაძლიერება PCR-ით იყო შრომატევადი და შრომატევადი პროცესი. თერმული ციკლის საფეხურები შესრულდა ხელით, რაც მოიცავდა დნმ-ის ნიმუშების განმეორებით გადატანას სამ დიდ წყლის აბაზანას შორის, რომლებიც დაყენებულია სხვადასხვა ტემპერატურაზე დენატურაციის, ანეილირებისა და გაფართოებისთვის. იმის გამო, რომ სითბოსადმი მდგრადი დნმ-პოლიმერაზები იმ დროს არ იყო საყოველთაოდ ხელმისაწვდომი, ფერმენტი უნდა შეავსო ყოველი რაუნდის შემდეგ.

ამიტომ, ინჟინრებმა დაიწყეს ყოვლისმომცველი ინსტრუმენტის გამოგონება (თერმული ციკლერი), რომელიც დაეხმარება PCR პროცესის ავტომატიზაციას. შემუშავებულმა პირველმა ავტომატიზებულმა მანქანამ, სახელწოდებით "მისტერ ციკლი", გადაჭრა ახალი ფერმენტის ხელით დამატების აუცილებლობა ყოველი ციკლის შემდეგ სითხის დამმუშავებლებისა და წყლის აბაზანების გამოყენებით [1]. 1987 წელს პირველი კომერციული თერმოციკლერი, TC1 დნმ თერმოციკლერი Perkin Elmer Cetus-ისგან, ხელმისაწვდომი გახდა ნიმუშების გათბობისა და გაგრილების დაპროგრამების უნარით ლითონის ბლოკის გამოყენებით (ფიგურა 1). 1988 წელს პირველად გამოიყენეს თერმოსტაბილური ფერმენტი -ტაქ დნმ პოლიმერაზა - PCR-ში, TC1 თერმოციკლერის გამოყენებით, მოხსენებული იყო [2]. ამან გზა გაუხსნა PCR-ის გამოყენებას სამეცნიერო სფეროების ფართო სპექტრში, ისევე როგორც ინოვაციებს თერმული ციკლერებში, რამაც რევოლუცია მოახდინა მოლეკულური ბიოლოგიის კვლევაში.


ლაბორატორიის წევრები

მე ვსწავლობ ქრომოსომების დაწყვილებისა და სინაფსისის მექანიზმებს მეიოზის დროს Pristionchus pacificus-ში. ამ პროცესის C. elegans-თან შედარებით, მე ვაშუქებ სქესობრივი გამრავლების ევოლუციას ევკარიოტების ხაზებში. რენცო ადილარდი
პოსტდოქტორანტი მკვლევარი
მე ვიკვლევ NPP-21-ის როლს, ბირთვული ფორების ცილას და მეიოზის დროს მისი რეორგანიზაციის მიზეზებსა და შედეგებს. შაიან ამოიო
ბაკალავრიატი
ჩემი კვლევა ფოკუსირებულია მეიოზის დროს ორჯაჭვიანი რღვევების და კროსვორდის წარმოქმნის რეგულირებაზე. ლორა ბოლდუინი
სატელიტური მოდელის ნემატოდის Pristionchus pacificus-ის გამოყენებით, მე გამოვიკვლიე, თუ როგორ მიიღწევა მეიოტური რეკომბინაცია, როგორ უკავშირდება ის ჰომოლოგიურ სინაფსისს და როგორ ხდება ეს გზები ევოლუციის დროს. რეგინა ბონი
სპეციალისტი
ჩემი ნამუშევარი არის იმის გამოკვლევა, თუ როგორ გადადიან ჩანასახები უჯრედები პროლიფერაციიდან მეიოზურ შემოსვლაზე და როგორ ცნობენ ერთმანეთს ჰომოლოგიური ქრომოსომა მეიოზის დროს. ამ კითხვების გადასაჭრელად მე ვავითარებ ახალ მეთოდებს ქრომატინისა და ქრომოსომის სტრუქტურის შესამოწმებლად C. elegans ჩანასახში. ჯინა კალდასი
დეიმონ რუნიონის პოსტდოქტორანტი
პიუს ლათინური ამერიკელი თანამშრომელი
მე დაინტერესებული ვარ Auxin Inducible Degradation (AID) სისტემის შემუშავებით Pristionchus pacificus-ისთვის ნემატოდების გენომის რედაქტირების სხვადასხვა ხელსაწყოების მეშვეობით, მათ შორის CRISPR cas9 და MiniMos სისტემის. საბრინა ლინი
ბაკალავრიატი
მინდა განვმარტო, როგორ წყვილდება ქრომოსომა და იწყებს SC დაწყვილების შემდეგ. მე ვარ დაინტერესებული სინთეზური ხელსაწყოების გამოყენებით C. elegans-სა და D. melanogaster-ში ქრომოსომების დაწყვილების აღდგენისა და მანიპულირებისთვის. ჰიუნგ ჯუნ კიმ
კურსდამთავრებული
ჩემი მიზანია გავიგო, როგორ უწყობს ხელს ქრომოსომებს, ნუკლეოსკლეტსა და ციტოჩონჩხს შორის ურთიერთქმედება მეიოზის დროს ჰომოლოგიურ სინაფსისს. ჩენშუ ლიუ
სიცოცხლის მეცნიერებათა კვლევის ფონდის თანამშრომელი
ჩემი ერთ-ერთი მთავარი მიზანია შევინარჩუნო ლაბორატორიის მექანიზმები კარგად ზეთიანი, რათა ჩვენს ლაბორატორიის წევრებს საშუალება მივცეთ ფოკუსირება მეცნიერებაზე. ჰოანგ ფამი
ლაბორატორიის მენეჯერი
ცოცხალი გამოსახულების ტექნიკისა და ანალიზის გამოყენებით, მე ვიკვლევ სიგნალებს, რომლებიც არეგულირებენ მეიოტურ რეკომბინაციას. ვესტონ სტაუფერი
კურსდამთავრებული
მე განვსაზღვრავ სინაპტონემური კომპლექსის მოლეკულურ შემადგენლობას სიახლოვე-ეტიკეტირების მეთოდების გამოყენებით და ვმუშაობ ამ დინამიური მასალის რეკონსტიტუციაზე in vitro. ფანი ვუ
პოსტდოქტორანტი მკვლევარი
მე ვსწავლობ, თუ როგორ არეგულირებს უჯრედული ციკლის სიგნალები და დნმ-ის დაზიანების რეაქცია ქრომოსომის არქიტექტურასა და მეიოტურ რეკომბინაციას. ჟულიან იუ
პოსტდოქტორანტი მკვლევარი
მოლეკულური მექანიზმების გამოკვლევით, რომლებიც საფუძვლად უდევს კროსოვერის რეგულირებას, ვიმედოვნებ, რომ გავიგებ, როგორ უწყობს ხელს ეს გზები ქრომოსომის არასწორ სეგრეგაციას და ანევპლოიდიას. Liangyu Zhang
პოსტდოქტორანტი მკვლევარი
    Baris Avsaroglu
    Postdoctoral Scholar, University of California, San Francisco
    Simone Kohler
    Group Leader, European Molecular Biology Laboratory
    Yumi Kim
    Assistant Professor, John Hopkins University
    Christina Whittle
    Head of Analytics, NerdWallet
    Ofer Rog
    Assistant Professor, University of Utah
    Joshua Bayes
    Product Manager, Delta Dental of California
    Chitra Kotwaliwale
    Senior Global Product Manager, Agilent Technologies
    Anne Allison
    Sara Jover Gil
    Assistant Professor, Miguel Hernández University of Elche
    Berith Isaac
    Needhi Bhalla
    Associate Professor, University of California, Santa Cruz
    Peter Carlton
    Associate Professor, Kyoto University
    Keith Cheveralls
    Bioinformatics Data Scientist, JUST, Inc.
    Christina Glazier
    Manager, BioMarin Pharmaceutical, Inc.
    Ericca Stamper
    Postdocotral Resarcher, University of Cambridge
    Aya Sato
    Postdoctoral Resarcher, Kyoto University
    Nicola Harper
    Instructor/Senior Research Associate, University of Oregon
    Ekaterina Zelenova
    Jacqueline Chretien
    Team Manager, Research Square
    David Wynne
    Assistant Professor, University of Oregon
    Roshni Kasad
    Director, AnitaB.org
    Stacia Rodenbusch
    Director, University of Texas at Austin
    Caroyln Phillips
    Assistant Professor, University of Southern California
    Jannes Hopman
    Graduate Student, University of Groningen
    Kayla Baskevitch
    Research Associate, University of California, San Francisco
    Leticia Meza
    Graduate Student, University of California, Riverside
    Amogh Jalihal
    Graduate Student, Virgina Tech
    Jiangze Huang
    Software Engineer, Tableau Software
    Gilbert Garcia
    Graduate Student, University of California, Berkeley
    Elisa Wasson
    Graduate Student, Virginia Tech
    Christine Tartaglia
    Quality Engineer, Nypro
    Kimberly Pham
    Rebecca Park
    Graduate Student, Stanford University
    Yunshu Fan
    Graduate Student, University of Pennsylvania
    Christina Welch
    Edward Jung
    Scientist, Aerospace Corporation
    Dinara Azimova
    Graduate Student, University of California, San Francisco
    James Xing
    Bisrat Debebe
    Graduate Student, Imperial College London
    Thanh Tran
    Pan Hu
    Sarah Afzal
    Medical Student, Chicago Medical School
    Zoe Assaf
    Senior Bioinformatician, Natera
    David Zhang
    Resident, Icahn School of Medicine at Mt. Sinai
    Miles Pfaff
    Resident, School of Medicine at University of California, Los Angeles
    Alfonso Farrugio
    Postdoctoral Fellow, Stanford University
    Chihunt Wong
    Clinical Scientist, Immune Design
    Christie Chang
    Curator, BioGrid


Უყურე ვიდეოს: ბიოლოგია IX კლასი - ალელური გენები. ვარჯიში გენეტიკურ ამოცანებსა და სქემებზე #ტელესკოლა (აგვისტო 2022).