We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Kodėl dauguma eukariotinių ląstelių mutacijų yra neutralios? y., neturi įtakos fenotipui.
Jūsų prielaida, kad dauguma eukariotinių ląstelių mutacijų yra neutralios, priklauso nuo to, kurioje genomo vietoje mutacijos atsiranda. Dauguma eukariotų genomo nekoduoja, todėl mutacijos dažnai būna neutralios, nebent jos įvyktų kokiame nors signalizacijos regione. Baltymus koduojančiuose genuose visos mutacijos 2-ojo kodono pozicijose ir maždaug pusė mutacijų 3-ojo ir 1-ojo kodono padėtyse pakeičia aminorūgštį, o tai dažniausiai yra žalinga. Tai informatyvu, norint atskirti mutacijas ir pakaitus. Daugelis mutacijų niekada nepastebi, nes jos yra mirtinos. Pakeitimai yra mutacijos, kurios pakankamai ilgai išgyveno atrankos filtrą, kad būtų pastebėtos. Mirtinos mutacijos niekada nepastebimos, nes jos nužudo embrioną prieš jam gimstant. Ir labai žalingos mutacijos taip pat greitai pašalinamos iš populiacijos. Taigi atranka skatina neutralių pakaitų stebėjimą, tačiau dauguma mutacijų yra žalingos.
Anglies nanodalelės genų transfekcijai eukariotinių ląstelių linijose
Pirmą kartą buvo susintetintos deguonies baigtos celiuliozės anglies nanodalelės (CCN) ir pritaikytos pIRES plazmidės genų transfekcijai. CCN buvo pagamintas iš polianilino katalizatoriaus cheminio nusodinimo garais metodais. Šioje plazmidėje yra vienas genas, koduojantis žalią fluorescencinį baltymą (GFP) eukariotinėse ląstelėse, todėl jos yra fluorescuojančios. Ši nauja nanomedžiaga ir pIRES plazmidė sudarė π-stacką, kai buvo išsklaidyta vandenyje magnetiniu maišymu. Dzeta potencialo dažnių poslinkis patvirtino, kad plazmidė stipriai jungiasi su nanomedžiaga. In vitro bandymai parodė, kad šią konjugaciją fagocitavo NG97, NIH-3T3 ir A549 ląstelių linijos, todėl jos fluorescuoja, o tai buvo vizualizuota fluorescencine mikroskopija. Prieš transfekcijos testą ištyrėme CCN ląstelių gyvybingumą. MTT ir Neutral Red įsisavinimo testai buvo atlikti naudojant NG97, NIH-3T3 ir A549 ląstelių linijas. Be to, mes naudojame metabolomiką, kad patikrintume, ar mažų nanomedžiagų kiekių pakaktų, kad NG97 ląstelėse būtų pažeistos ląstelės. Mes parodėme du CCN-DNR komplekso veikimo mechanizmus, gaminančius egzogeninį baltymą transfekuotoje ląstelėje ir metabolinius pokyčius, kurie padėjo geriau suprasti glioblastomą, o tai yra pagrindinis šio darbo atradimas. Mūsų rezultatai rodo, kad ši nanomedžiaga turi didelį potencialą kaip genų nešiklis ne virusinėje terapijoje, pasižymi mažu citotoksiškumu, geru transfekcijos efektyvumu ir mažu ląstelių pažeidimu nedideliuose nanomedžiagų kiekiuose atliekant metabolominius tyrimus.
Raktiniai žodžiai: Anglies nanomedžiaga Ląstelių gyvybingumas Genų transfekcija Metabolinis testas.
DU GENOMAI, VIENA LĄSTELĖ
1,5 milijardo metų mitochondrijų ir branduolio genomai vystėsi kartu. Per tą laiką mitochondrijų genomas sumažėjo, daugumoje gyvūnų rūšių išliko tik 37 genai ir vis labiau priklausė nuo branduolinio genomo, kad atliktų pagrindinę organelių funkciją – gaminti ATP oksidacinio fosforilinimo būdu. Mitochondrijų genų produktai sąveikauja su tais, kurie yra užkoduoti branduoliniuose genuose, o kartais ir su pačiu branduolio genomu. Kadangi mitochondrijų genomas mutuoja greičiau nei branduolinis genomas, jis pirmauja mitobranduolio evoliucijos šokyje, o branduolinis genomas seka, vystydamas kompensacines mutacijas, kad išlaikytų suderintus genų kompleksus. Mokslininkai dabar pradeda suprasti, kad tai turi pasekmių fiziologijai ir net makroevoliucijai.
Santrauka
- Mutacijos yra būtinos evoliucijai, nes jos padidina genetinę variaciją ir individų skirtumus.
- Dauguma mutacijų yra neutralios savo poveikiu organizmams, kuriuose jos atsiranda.
- Naudingos mutacijos gali tapti dažnesnės dėl natūralios atrankos.
- Žalingos mutacijos gali sukelti genetinius sutrikimus arba vėžį.
[Priskyrimai ir licencijos]
Šis straipsnis yra licencijuotas pagal CC BY-NC-SA 4.0 licenciją.
Atminkite, kad šios pamokos vaizdo įrašas (-ai) suteikiami pagal standartinę „YouTube“ licenciją.
Mitochondrijų DNR
Mitochondrijų DNR atradimas
Kai kurios koncepcijos užklumpa mokslo pasaulį, bet kitos jį užkariauja tik po daugelio susirėmimų. Mitochondrijų DNR (mtDNR) atradimas priklauso šiai antrajai kategorijai. Biochemikai, histologai ir elektronų mikroskopininkai daugelį metų matė DNR mitochondrijose, tačiau dauguma jų nebuvo pasiruošę manyti, kad DNR tikrai ten priklauso. Tai gali paaiškinti, kodėl mtDNR vadovėliuose beveik niekada nepasakoma, kaip ši DNR buvo atrasta.
Po to, kai šeštojo dešimtmečio pradžioje Palade, Sjöstrand ir kitų elektroninės mikrografijos atskleidė pagrindinį eukariotinės ląstelės pastatymo planą, biochemikai priėmė de Duve'o dogmą, kad kiekviena makromolekulė turi vieną ir tik vieną vietą tarpląstelėje. Analizuojant ląstelių frakcijas, citochromo oksidazė buvo laikoma mitochondrijų žymekliu, nikotianamido adenino dinukleotido fosfatu (NADPH) – citochromu. c reduktazė – endoplazminiam tinklui, o DNR – branduoliui. Atsižvelgiant į tai, nesunku suprasti, kodėl DNR buvimas mitochondrijų frakcijose paprastai buvo priskiriamas užteršimui branduoliniais fragmentais. Histocheminės DNR dėmės, tokios kaip Feulgeno reakcija, taip pat nudažo trypanosomų kinetoplastus ir vabzdžių spermatozoidų „Nebenkerną“, tačiau tuo metu dar nebuvo pripažinta, kad šios struktūros iš tikrųjų yra neįprastos mitochondrijos. Varliagyvių oocitų citoplazmoje taip pat buvo aptikti didžiuliai kiekiai ekstranuklearinės DNR, tačiau prireikė daug metų, kol suprato, kad ši DNR iš tikrųjų buvo mtDNR, kurios gausa atspindi didžiulį mitochondrijų kiekį šiose didelėse ląstelėse. 1961 m. penktajame metiniame Amerikos ląstelių biologijos draugijos susirinkime Čikagoje Hansas Risas parodė elektronines mitochondrijų mikrografijas su inkliuzais, panašiais į DNR turinčius bakterijų nukleoidus, ir pateikė eretišką pasiūlymą, kad mitochondrijose (taip pat ir chloroplastuose) yra savų. DNR. Kitais metais pasirodžiusiame dokumente Ris ir Walter S Plaut toliau dokumentavo ir išplėtė šiuos pastebėjimus. Netrukus po to kelių grupių biocheminiai ir morfologiniai įrodymai patvirtino DNR buvimą chloroplastuose.
Chloroplastų DNR atradimas privertė biochemikus naujai pažvelgti į ankstyvąsias Margaret Mitchell ir Boriso Ephrussi išvadas, kad tam tikros mutacijos turi įtakos mitochondrijų funkcijai pelėsiuose. Neurospora crassa ir mielės Saccharomyces cerevisiae nebuvo paveldimi pagal Mendelio įstatymus. Atrodė pagunda spėlioti, kad nežinomi „ekstrachromosominiai veiksniai“, susiję su šiomis mutacijomis, iš tikrųjų buvo mtDNR.
Taigi iki 1962 m. mtDNR koncepcija buvo gerai paruošta, tačiau pati koncepcija nebuvo visuotinai priimta. Žvelgiant atgal, atrodo, kad mokslo bendruomenė laukė įtikinamų tyrimų, kuriuose buvo užfiksuotas mtDNR egzistavimas keliais skirtingais metodais.
Vieną iš šių tyrimų atliko elektroniniai mikroskopininkai Margit MK Nass ir Sylvan Nass, kurie tuo metu dirbo Stokholmo universiteto Wenner Gren institute. Jie parodė, kad osmiu fiksuotų viščiukų embriono mitochondrijų matricoje buvo į siūlus panašių inkliuzų, kurių išvaizda po skirtingų fiksavimo procedūrų buvo labai panaši į bakterijų DNR be histono nukleoido išvaizdą: po fiksacijos osmio tetroksidu inkliuzai atrodė sulipę ir kaip juostelės su skersmuo
400 Å audinių fiksavimas osmio tetroksidu ir po to apdorojimas uranilo acetatu prieš dehidrataciją, todėl jie atrodė kaip 15–30 Å ploni pluoštai. Dar įtikinamesnis DNR buvimo šiuose inkliuzuose įrodymas buvo pastebėjimas, kad inkliuzus galima pašalinti apdorojant lengvai fiksuotą embriono audinį DNaze. Gydymas pepsinu, RNaze arba buferio be DNazės kontrole buvo neveiksmingas. Šių elektroninių mikrografijų aiškumas ir kruopšti kontrolė turėjo įtikinamą poveikį ląstelių biologams. MMK Nassas ir S Nassas paskelbė savo darbus dviejuose straipsniuose 1963 m. Ląstelių biologijos žurnalas. Tačiau tuo metu ląstelių biologija ir biochemija vis dar buvo gana skirtingos disciplinos ir dauguma biochemikų nenagrinėjo žurnalų, skirtų ląstelių biologijai. Todėl prireikė šiek tiek laiko, kol MMK Nass ir S Nass išvados pateko į biocheminės bendruomenės sąmonę.
Maždaug tuo pačiu metu Ellen Haslbrunner, Hansas Tuppy ir Schatzas Vienos universiteto Biochemijos institute bandė rasti biocheminį pagrindą ekstrachromosominėms mutacijoms, kurios panaikino mielių kvėpavimo funkciją. S. cerevisiae. Septintojo dešimtmečio pradžioje daugelis biochemikų vis dar nenorėjo mielių „kvėpavimo granules“ laikyti bona fide mitochondrijomis, todėl Haslbrunner ir kt. gerokai nepatenka į pagrindinę mitochondrijų biochemijos kryptį JAV ir kitur.
Norint ieškoti DNR mitochondrijose, buvo pasirinktas biocheminis metodas. Mielių mitochondrijos buvo išgrynintos geriausiais turimais metodais, o jų DNR kiekis buvo matuojamas pagal seną „Diesche“ spalvų reakciją. Prieš kelerius metus de Duve'as ir bendradarbiai parodė, kad centrifuguojant tarpląstelines frakcijas iki pusiausvyros tankio gradiente, dažnai buvo aiškiai atskirtos skirtingos organelės. Keista, kad įprasti sacharozės gradientai neatskyrė mielių mitochondrijų nuo branduolio fragmentų, tačiau pakeitus sacharozę rentgeno kontrastine medžiaga „Urografin“, mitochondrijose susidarė itin aštri juosta, o DNR buvo tik dviejose frakcijose: dauguma centrifugos mėgintuvėlio apačioje, o labai mažas kiekis, bet atskiras smailės lygis tiksliai sutapo su mitochondrijų smailėmis. Apatinėje frakcijoje esanti DNR buvo lengvai virškinama DNaze ir, matyt, buvo branduolinė DNR. Mitochondrijų frakcijoje esanti DNR nebuvo lengvai virškinama DNaze, nebent organelės pirmą kartą buvo suardytos trichloracto rūgštimi, matyt, tai buvo DNR, uždaryta mitochondrijų membranomis. Jo koncentracija buvo labai pastovi tarp skirtingų eksperimentų – nuo 1 iki 4 μg mg −1 mitochondrijų baltymo. Urografine – išgrynintomis žiurkės kepenų, žiurkės inkstų ir galvijų širdies mitochondrijomis – buvo beveik 10 kartų mažiau DNR – nuo 0,2 iki 0,6 μg DNR vienam mg baltymo. Apskaičiuota, kad tipiškoje žinduolių mitochondrijoje yra 3 × 10–17 g DNR. Darant prielaidą, kad DNR buvo dvigrandė, ji gali koduoti ne daugiau kaip 1,2 MDa polipeptidinių grandinių. Šis rezultatas buvo laikomas svarbiu, nes jis tvirtai atmetė galimybę, kad mtDNA koduoja visus mitochondrijų baltymus. Šiandien šis ankstyvas Haslbrunnerio ir kt. gali būti užginčytas dėl kelių priežasčių, tačiau jis labai priartėjo prie tikrovės: 13 žinduolių mtDNR koduojamų polipeptidų bendra masė yra 0,423 MDa, o likusią kodavimo potencialo dalį daugiausia sudaro ribosomų ir pernešimo RNR genai, taip pat dėl to, kad mitochondrijos paprastai turi daugiau nei vieną savo DNR genomo kopiją.
Išvados
Pagrindinis šios apžvalgos tikslas buvo parodyti, kad DNR-baltymų paradoksas išlieka toks pat spygliuotas kaip ir anksčiau ir kad tai tik vienas iš daugelio paradoksų, kamuojančių ląstelių ir molekulinę biologiją natūralistinės kilmės požiūriu. Šie devyni „kiti“ paradoksai apima įvairias ląstelių funkcijas, o daugelis jų yra funkciškai tarpusavyje susiję, o tai dar labiau pabrėžia natūraliai besivystančių šių sistemų problemas. Nepaisant to, iš literatūros matyti, kad evoliucionistų šie paradoksai nejaudina, nes evoliucijos tiesa niekada neabejojama. Vietoj to, ištisos studijų sritys buvo sukurtos tiriant šių sistemų evoliuciją, o tai dar labiau sustiprina įsipareigojimą teorijai, net ir esant dideliam sudėtingumui. Daugelis šių paradoksų paneigimų yra išradingi, tačiau dažnai pagrįsti teorinėmis konstrukcijomis ir daugiausia paremti filogenomine analize, kuri yra moksliškai priimtina tik tuo atveju, jei pirmiausia daroma prielaida apie evoliuciją. Įdomu tai, kad dažnas šių filogenominių analizių rezultatas yra tai, kad dauguma svarbiausių sistemos komponentų išsivystė labai anksti evoliucijoje be jokių pastebimų ar teoriškai tikėtinų tarpinių formų. Labai nedaugelis evoliucinių siužetų netgi siūlo laipsnišką sistemos komponentų evoliuciją, tačiau remiamasi „stebuklingais žodžiais“ (Guliuzza 2010), kad evoliuciniai scenarijai atrodytų pagrįsti. Galų gale išryškėja fragmentiška siužetinė linija, kuri nepadeda pažangos mokslo ir nesuteikia jokio galutinio pasitenkinimo. Tačiau krikščioniui kiekvienas iš šių paradoksų akimirksniu išsprendžiamas, kai supranta, kad visas gyvas sistemas nepažeistas sukūrė išmintingas ir kūrybingas Kūrėjas.
Įvadas
2021
Lynchas, M., Z. Ye ir T. Maruki. 2021. Rekombinacinis peizažas Daphnia pulex. bioRxiv. PDF
Maruki, T., Z. Ye ir M. Lynch. 2021. Suskirstytos rūšies populiacijos genomika. bioRxiv.
Podagra, J.-F., P. Johri, O. Arnaiz, TG Doak, A. Couloux, K. Labadie, F. Guérin, S. Duharcourt, S. Malinsky, S. Bhullar, E. Meyer, L. Sperling , ir M. Lynchas. 2021 m. Universalios evoliucijos po dubliavimosi tendencijos, kurias atskleidė 14 genomai Paramecium rūšys, kurios dalijasi protėvių viso genomo dubliavimu. bioRxiv. PDF
Zheng, W., C. Wang, M. Lynch ir S. Gao. 2021. Kompaktiškas makrobranduolinis blakstienų Halteria grandinella genomas: į transkriptą panašus genomas su 29 000 nanochromosomų. mBio 12: e01964-20.
Behringer, M. G., W.-C. Ho, S. Miller, J. Meraz, G. Boyer ir M. Lynch. 2021. Skirtingi fenotipiniai ir genotipiniai atsakai į ilgalaikius išteklių prieinamumo svyravimus. Mol. Biol. Evol. (pateikta).
Kucukyildirim, S., S. F. Miller ir M. Lynch. 2021. Mažas bazės pakeitimo mutacijų greitis ir įterpimo-delecijos įvykių vyravimas acidofilinėje bakterijoje Acidobacterium capsulatum. mBio (pateikta).
Mahmoudabadi, G., R. Phillips, M. Lynch ir R. Milo. 2021. Ląstelių struktūrų energetinių sąnaudų apibrėžimas. Curr. Biol. (pateikta). PDF
Keithas, N., C. E. Jacksonas, K. Youngas, S. P. Glaholtas, M. Lynchas ir J. R. Shaw. 2021. Genomo masto kadmio sukeltų gemalo linijų mutacijų analizė per 1123 kartas. Genomo tyrimai (peržiūrima).
Lynch, M., W.-C. Ho ir C. P. Kempesas. 2021 m. Evoliucinis didžiausių augimo tempų keitimas naudojant dreifo barjerą. Gamta Ecol. Evol. (revizijoje).
Johri, P., B. Charlesworth, E. Howell, M. Lynch ir J. Jensen. 2021 m. Dar kartą peržiūrime žalingų šlavimo sąvoką. Genetika (pateikta). PDF
Taip, Z., E. Williams, C. Zhao, C. W. Burns ir M. Lynch. 2021 m. Sparti, masinė Šiaurės Amerikos invazija į Naująją Zelandiją Daphnia pulex/pulicaria. Limnol. Oceanogr. (spaudoje). PDF
2020
Zheng, W., C. Wang, M. Lynch ir S. Gao. 2020. Kompaktiškas blakstienų makrobranduolinis genomas Halteria grandinella: į transkriptą panašus genomas su 29 000 nanochromosomų. mBio (spaudoje).
Jensen, J. D., R. A. Stikeleather, T. F. Kowalik ir M. Lynch. 2020. Primestas mutacijų suirimas kaip antivirusinė strategija. Evolution 12: 2549-2559. PDF
Frisch, C., J.-F. Podagra, S. Haroon, A. Towheed, X. Zhang, Y. Song, S. Simpson, D. Wallace, K. Thomas, M. Lynch ir M. Vermulst. 2020. Transkripcijos klaidų, reaguojant į genotoksinį stresą, stebėjimas visame genome. Proc. Natl. Akad. Sci. USA 118: e2004077118. PDF
Pan, J., E. Williams, W. Sung, M. Lynch ir H. Long. 2020. Vabzdžius naikinanti bakterija Photorhabdus luminescens turi vieną mažiausių mutacijų tarp bakterijų. Marine Life Sci. Tech. doi.org/10.1007/s42995-020-00060-0. PDF
Nguyen, D. T., B. Wu, H. Long, N. Zhang, C. Patterson, S. Simpson, K. Morris, W. K. Thomas, M. Lynch ir W. Hao. 2020. Kintama spontaniška mutacija ir heterozigotiškumo praradimas tarp heterozigotinių mielių genomų. Mol. Biol. Evol. 37: 3118-3130. PDF
Kucukyildirim, S., W. Sung, M. Behringer, D. A. Brocke, T. G. Doak, H. Mergenb, D. C. Queller, J. E. Strassmann ir M. Lynch. 2020. Mažas bazinių pakaitų mutacijų greitis, bet didelis lippage mutacijų dažnis sekų kartojimo turtingame genome Dictyostelium discoideum. G3 (Bethesda) 10: 3445-3452. PDF
Kucukyildirim, S., M. Behringer, E. M. Williams, T. G. Doak ir M. Lynch. 2020. Archealinių rūšių mutacijų greičio ir spektro įvertinimas visame genome Haloferax ugnikalniai. Genetics 215: 1107-1116. PDF
Fritts, R. K., J. T. Bird, M. G. Behringer, A. Lipzen, J. Martin, M. Lynch ir J. B. McKinlay. 2020 m. Pakanka geresnio maistinių medžiagų įsisavinimo, kad sintetinėje bendruomenėje būtų skatinamas kryžminis bakterijų maitinimasis. ISME J. 14: 2816-2828. PDF
Li, W. ir M. Lynch. 2020. Visuotiškai aukšti transkripcijos klaidų procentai bakterijose. Elife 9: e54898. PDF
Lynch, M. 2020. Ląstelių savybių evoliucinis mastelis, kurį lemia dreifo barjeras. Proc. Natl. Akad. Sci. USA 117: 10435-10444. PDF
Jensen, J. D. ir M. Lynch. 2020 m. Manoma, kad mutacijų išnykimas yra galima SARS-CoV-2 gydymo strategija. Paveldimumas 124: 619-620. PDF
Lynch, M. ir W.-C. Ho. 2020 m. Populiacijos genetinių parametrų įvertinimo su laiko duomenimis ribos. Genome Biol. Evol. 12: 443-455. PDF
Lynchas, M. ir B. Trickovic. 2020. Evoliucinės ląstelių biologijos teorinis pagrindas. J. Mol. Biol.432: 1861-1879. PDF
Lynchas, M., B. Hauboldas, P. Pfaffelhuberis ir T. Maruki. 2020. Istorinių populiacijos dydžio pokyčių išvados naudojant alelių dažnio duomenis. G3 (Bethesda) 10: 211-223. PDF
2019
Taip, Z., C. Molinier, C. Zhao, C. R. Haag ir M. Lynch. 2019. Genetinė vyriškos produkcijos kontrolė in Daphnia pulex Proc. Natl. Akad. Sci. USA 116: 15602–15609. PDF
Johri, P., G. K. Marinov, T. G. Doak ir M. Lynch. 2019. Populiacijos genetika Paramecium mitochondrijų genomai: rekombinacija, mutacijų spektras ir atrankos efektyvumas. Genome Biol. Evol. 11: 1398-1416. PDF
Zabel, W. J., K. P. Hagner, B. J. Livesey, J. A. Marsh, S. Setayeshgar, M. Lynch ir P. G. Higgs. 2019. Baltymų sąsajų evoliucija multimeruose ir fibrilėse. J. Chem. Physics 150: 225102. PDF
Lynch, M. 2019. Joseph Shapiro, taikomosios limnologijos ikona. Limnol. Oceanogr. 28: 35-37. PDF
Jensen, J. D., B. A. Payseur, W. Stephan, C. F. Aquadro, M. Lynch, D. Charlesworth ir B. Charlesworth. 2019. Neutraliosios teorijos svarba 1968 m. ir po 50 metų: atsakas į Kern & Hahn 2018. Evolution 73: 111-114. PDF
2018
Hagneris, K., S. Setayeshgaras ir M. Lynchas. 2018. Stochastinė baltymų multimerizacija, aktyvumas ir kūno rengyba. Fizik. Rev. E 98: 062401.
Lynch, M. ir G. K. Marinov. 2018. Atsakymas Martinui ir kolegoms: mitochondrijos nedidina eukariotinių ląstelių bioenergetinio pajėgumo. „Biology Direct“ 13: 26.
McCully, A. L., M. G. Behringer, J. R. Gliessman, E. V. Pilipenko, J. L. Mazny, M. Lynch, D. A. Drummond, J. B. McKinlay. 2018. An Escherichia coli azoto bado reakcija yra svarbi abipusiam sambūviui su Rhodopseudomonas palustris. Appl. Aplinka. Microbiol. 84: e00404-18.
Long, H., T. G. Doak ir M. Lynch. 2018. Ribotas mutacijų greičio kitimas viduje Paramecium aurelijų rūšių kompleksas. G3: Genai|Genomai|Genetika 8: 2523-2526.
Jiang, X., H. Tang ir M. Lynch. 2018. Didžiausios tikimybės metodas vertinant perkeliamų elementų įterpimo dažnius iš populiacijos sekos duomenų. Mol. Biol. Evol. 35: 2560-2571.
Longas, H. ir M. Lynchas. 2018. DNR neatitikimo taisymo sistemos (MMR) specifiškumas ir bakterijų mutagenezės šališkumas. Mol. Biol. Evol. 35: 2414-2421.
Dillon, M., M. Lynch ir V. S. Cooper. 2018. Periodinis mutacijų dažnio kitimas bakterijų genomuose, susijęs su replikacijos laiku. mBio 9: e01371-18.
Bright, L. J. ir M. Lynch. 2018 m. Rab7 pošeimis skersai Paramecium aurelia rūšys: didelio išsaugojimo sekos ir funkcijos įrodymas. Mažos GTPazės. rugpjūčio 29 d.: 1-9.
Lynch, M. 2018. Ląstelių biologinių savybių filogenetinė diversifikacija. „Elife 7“: e34820.
Senra, M. V. X., W. Sungas, M. Ackermanas, S. F. Milleris, V. F. Vizzoni, M. Lynchas ir C. A. G. Soaresas. 2018. Nešališkas endosimbiotinės bakterijos mutacijų greičio ir spektro vaizdas visame genome Teredinibacter turnerae . Genome Biol. Evol. 10: 723-730.
Warren, WC, R. García-Pérez, S. Xu, KP Lampert, D. Chalopin, M. Stöck, L. Kuderna, P. Minx, MJ Montague, C. Tomlinson, LW Hillier, DN Murphy, J. Wang, Z. Wang, T. Marques-Bonet, C. Macias Garcia, GWC Thomas, MW Hahn, J.-N. Volffas, F. Farias, B. Akenas, K. D. Pruittas, S. Kneitzas, M. Lynchas ir M. Schartl. 2018. Celibatinis Amazonės molly genomas, Poecilia formosa . Gamta Ecol. Evol. 2: 669-679.
Kita kurso informacija
Numatomas užbaigimo laikas
Šis kursas yra panašus į vieną semestrą bendrojo lavinimo biologijos kurso bendruomenės kolegijoje.
Paskutinio atnaujinimo data
Autorius ir kiti kreditai
Dalis šio kurso yra parengta remiantis Merilendo universiteto universiteto koledžo sukurta ir dosniai pateikta medžiaga, prieinama gavus leidimą pagal CC-BY-NClicense. Viso kurso metu pastebimas tiesioginis konkrečios veiklos ir žiniasklaidos elementų naudojimas.
Neutralios genetinės mutacijos eukariotinėse ląstelėse – Biologija
Visi MDPI paskelbti straipsniai yra nedelsiant prieinami visame pasaulyje pagal atviros prieigos licenciją. Norint pakartotinai naudoti visą ar dalį MDPI paskelbto straipsnio, įskaitant paveikslus ir lenteles, specialaus leidimo nereikia. Straipsniams, paskelbtiems pagal atviros prieigos Creative Common CC BY licenciją, bet kuri straipsnio dalis gali būti pakartotinai naudojama be leidimo, jei originalus straipsnis yra aiškiai cituojamas.
Pagrindiniai dokumentai yra pažangiausi moksliniai tyrimai, turintys didelį potencialą turėti didelį poveikį šioje srityje. Pagrindiniai straipsniai pateikiami gavus individualų mokslinių redaktorių kvietimą arba rekomendaciją ir prieš paskelbiant juos peržiūrimi.
Pagrindinis straipsnis gali būti originalus mokslinis straipsnis, esminis naujas mokslinis tyrimas, dažnai apimantis keletą metodų ar požiūrių, arba išsamus apžvalginis dokumentas su glaustais ir tiksliais naujausios pažangos atnaujinimais šioje srityje, kuriame sistemingai apžvelgiami įdomiausi mokslo pasiekimai. literatūra. Šio tipo popieriuje pateikiama ateities tyrimų krypčių ar galimų pritaikymų perspektyva.
„Editor’s Choice“ straipsniai yra pagrįsti MDPI žurnalų iš viso pasaulio mokslinių redaktorių rekomendacijomis. Redaktoriai atrenka nedidelį skaičių neseniai žurnale paskelbtų straipsnių, kurie, jų nuomone, bus ypač įdomūs autoriams arba svarbūs šioje srityje. Tikslas yra pateikti kai kurių įdomiausių darbų, paskelbtų įvairiose žurnalo tyrimų srityse, vaizdą.
Genetinė mutacija yra didelė rizika gyvoms ląstelėms. Tiesioginis DNR pažeidimas arba procesų, kurie generuoja pasiuntinio RNR (mRNR) iš DNR šablono, klaidos gali sukelti mutacijas, kurios gali turėti žalingų pasekmių. „Nesąmonės“ mutacijos yra ypač problemiškos: jos yra susijusios su daugeliu genetiškai paveldimų ligų, tokių kaip kraujo sutrikimas β-talasemija, ir yra dažnos sergant vėžiu (Bhuvanagiri ir kt., 2010). Siekdamos sumažinti šių mutacijų poveikį, eukariotinės ląstelės sukūrė metodus, žinomus kaip nesąmoningas skilimas (arba trumpiau NMD), kad sunaikintų mutantines mRNR molekules. Dabar, į eGyvenimas, Ligang Wu ir bendradarbiai iš Šanchajaus biologijos mokslų institutų, įskaitant Ya Zhao kaip pirmąjį autorių, praneša apie naują nesąmonės sukelto skilimo mechanizmą, kurį skatina mikroRNR, svarbi reguliuojančių molekulių šeima (Zhao ir kt., 2014).
Genų ekspresija apima transkripciją, kurios metu mRNR nukopijuojama iš DNR šablono, o po to vyksta vertimas, kurio metu molekulinė mašina, vadinama ribosoma, interpretuoja mRNR seką, kad pagamintų jos koduojamą baltymą. iRNR esantys signalai, vadinami stop kodonais, nurodo ribosomai, kada nutraukti mRNR vertimą (1A pav.). Nesąmoningos mutacijos įveda stop kodoną „prieš srovę“ nuo teisingo signalo, todėl vertimas sustabdomas anksti ir susidaro sutrumpintas baltymas. Sutrumpinimas gali sutrikdyti normalią baltymų funkciją įvairiais būdais: jei prarandama reguliavimo sritis, baltymas gali būti pernelyg aktyvus, sutrumpinti nefunkciniai baltymai taip pat gali išstumti funkcines to paties baltymo versijas iš kelių baltymų kompleksų.
Scheminė diagrama, rodanti egzonų jungties kompleksą (EJC) ir mikroRNR valdomus nonsense-medied decay (NMD) mechanizmus.
(A) Įprastoje mRNR molekulėje (mėlynas ir violetinis stačiakampis) ribosoma (rudi ovalai) nuskaito palei kodavimo sritį (violetinė) ir paverčia baltymą (ruda linija), šis procesas sustoja, kai ribosoma susiduria su stop kodonu (stop ženklu). . MRNR po stop kodono vadinama 3′ netransliuota sritimi (3′UTR, mėlyna) ir nekoduoja baltymo. (B) Esant EJC nesąmoningam skilimui, jei nesąmoninga mutacija yra daugiau nei 50 nukleotidų prieš egzonų jungties kompleksą (EJC žali apskritimai), tai atpažįstama kaip nenormali ir mRNR suardoma. (C) Zhao ir kt. atrado naują nesąmonės sukeliamo skilimo metodą, kuris priklauso nuo mikroRNR molekulių reguliavimo veiksmų. Koduojanti sritis pasroviui nuo nesąmoningos mutacijos elgiasi kaip 3′UTR. Jei šiame regione yra mikroRNR surišimo vieta, mikroRNR prie jos prisijungia, o tai slopina transliaciją ir sukelia mRNR molekulės degradaciją.
Geriausiai suprantamas nesąmonės sukelto skilimo metodas remiasi procesu, vadinamu sujungimu, kuris pašalina mRNR segmentus, kai ji kuriama, ir sujungia likusias dalis, vadinamas egzonais, kad susidarytų brandi mRNR. Kai susijungia du egzonai, ląstelė nusėda baltymus, kurie sudaro egzonų jungties kompleksą (EJC) ant mRNR molekulės. Kai ši subrendusi mRNR verčiama, ribosoma matuoja atstumą tarp EJC ir stop kodono. Jei EJC randamas daugiau nei už 50 nukleotidų po stop kodono (arba „pasroviui“ nuo jo), ląstelė atpažįsta tai kaip nenormalų ir sunaikina mRNR (Popp ir Maquat, 2013, 1B pav.).
MRNR sritis pasroviui nuo stop kodono yra žinoma kaip 3′ netransliuota sritis (3′UTR). Nors ši sritis nekoduoja jokio baltymo, ji svarbi iRNR molekulės aktyvumui reguliuoti. MikroRNR yra trumpos nekoduojančios RNR molekulės (t. y. jos nekoduoja baltymų), kurios jungiasi prie 3′UTR vietų pagal seką. MikroRNR surišimas gali slopinti mRNR molekulės transliaciją ir paskatinti jos skaidymą, ir yra labai svarbus kontroliuojant, kaip ir kada genai ekspresuojami eukariotuose (Fabian ir Sonenberg, 2012).
Zhao ir kt. motyvavo, kad jei mRNR turi nesąmoningą mutaciją, koduojanti sritis pasroviui nuo mutacijos iš esmės bus paversta 3′UTR (Zhao ir kt., 2014). Šiame išplėstiniame 3′UTR gali būti surišimo vietų mikroRNR, kurios prisijungtų ir reguliuotų pasiuntinio RNR molekulę. Zhao ir kt. naudojo daugybę elegantiškų eksperimentų, kad patvirtintų šią hipotezę, ir tai darydami nustatė naują nesąmonių sukelto skilimo metodą, kurį nukreipia mikroRNR (1C pav.). Pirma, Zhao ir kt. įterpė mikroRNR surišimo vietą į koduojančią mRNR sritį. Tai neturėjo jokios įtakos mRNR, o tai patvirtina vyraujančią nuomonę, kad mikroRNR reguliavimas nevyksta efektyviai koduojančiuose regionuose (Gu ir kt., 2009). Tačiau kai Zhao ir kt. įvedė nesąmoningą kodoną, kad mikroRNR vieta dabar buvo 3′UTR, mikroRNR galėjo prisijungti prie jos, o tai sukėlė mRNR skilimą (Zhao ir kt., 2014).
Zhao ir kt. toliau parodė, kad mikroRNR taip pat daro įtaką natūraliai atsirandančių mRNR nesąmoningam skilimui. Jie sutelkė dėmesį į APC, naviką slopinantis genas, kuriame dažnai randama nesąmoningų mutacijų gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio navikuose. The APC genas buvo ypač geras pasirinkimas šiam tyrimui, nes dauguma jo nesąmoningų mutacijų įvyksta paskutinio egzono taške, todėl jos neatpažįstamos naudojant egzonų jungties kompleksinį nesąmoningo skilimo metodą (Miyoshi ir kt., 1992). Tačiau Zhao ir kt. nustatė, kad nesąmoningos mutacijos šiame regione atskleidžia mikroRNR surišimo vietas naujai suformuotame 3′UTR, o tai veda prie mRNR, nukopijuotos iš APC genas. Galiausiai Zhao ir kt. naudojo reporterių genus, pagrįstus su krūties vėžiu susijusiu naviko slopinimo genu BRCA1, kuris yra jautrus nesąmonės sukelto skilimo EJC formai, kad parodytų, kad nesąmonės sukelto skilimo egzonų jungties kompleksas ir mikroRNR mechanizmai gali veikti tą pačią mRNR (Zhao ir kt., 2014).
Zhao ir kt. išvados. atskleidžia intriguojančią naują mikroRNR funkciją ir naują nesąmonės sukelto skilimo mechanizmą. Jie taip pat kelia keletą svarbių klausimų. Koks yra santykinis EJC ir mikroRNR sukeliamo nesąmonės sukelto skilimo indėlis ląstelėse? Skirtingai nuo EJC nesąmoningo skilimo, mikroRNR reguliavimas yra gana silpnas (Leung ir Sharp, 2010). Tačiau kelios mikroRNR vietos veikia bendradarbiaujant, todėl mikroRNR nesąmoningo skilimo lygiui greičiausiai turės didelę įtaką mikroRNR vietų skaičius ir tapatybė, atskleista nesąmoningos mutacijos. Be to, mikroRNR ekspresija yra labai reguliuojama vystymosi metu ir tam tikruose audiniuose, taip pat sergant vėžiu, o tai rodo, kad mikroRNR sukeltas nesąmonės sukeltas skilimas taip pat gali būti griežtai reguliuojamas.
Taip pat buvo atrasti kiti nuo EJC nepriklausomi nesąmonių sukelto skilimo metodai (Metze ir kt., 2013), tad kaip mikroRNR metodas sąveikauja su šiais alternatyviais mechanizmais? Reguliuodami baltymus, dalyvaujančius egzonų jungties komplekso nesąmoningame skilime, mikroRNR gali turėti įtakos skilimo eigai (Bruno ir kt., 2011). Be to, naujas tyrimas parodė, kad mikroRNR surišimas gali sukurti tinkamą taikinį EJC nesąmoningam skilimui, pakeisdamas tai, kaip ribosoma skaito specifinę mRNR molekulę.CCR5, kuris koduoja baltymą, kurį naudoja daugelis ŽIV formų, kad įsiveržtų į ląsteles. Belew ir kt., 2014). Apskritai atrodo, kad tik pradeda atskleisti, kaip ląstelė susiduria su nesąmoningomis mutacijomis ir kaip dalyvauja mikroRNR, sudėtingumas.