ADN nedorit

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 8 septembrie 2020; verificările necesită 14 modificări .

ADN non-coding, sau junk DNA ( ing.  Non-coding DNA ing.  junk DNA ) - părți ale ADN-ului genomic al organismelor care nu codifică secvențe de proteine. Unele ADN necodificant este tradus în molecule funcționale de ARN necodante. Alte funcții ale ADN-ului necodificator includ reglarea secvențelor de codificare a proteinelor, centromerelor și telomerilor. Termenul „junk DNA” a devenit popular în anii 1960. [1] [2] Potrivit lui T. Ryan Gregory , un biolog genomic, prima discuție explicită despre natura ADN-ului nedorit a fost făcută de David Comings în 1972 și a aplicat termenul întregului ADN necodant. [3]Termenul a fost oficializat de Susumu Ohno în 1972 [4] , care a observat că încărcătura genetică a mutațiilor neutre este la limita superioară a valorilor pentru loci funcționali care ar fi de așteptat pe baza ratei tipice de mutație. Susumu a prezis că genomul mamiferelor nu ar putea conține mai mult de 30.000 de loci din cauza presiunii selecției naturale, deoarece „costul” încărcăturii cu mutații ar provoca o scădere inevitabilă a fitnessului și, în cele din urmă, dispariția. Această predicție rămâne corectă, genomul uman conține aproximativ 20.000 de gene. Un alt sprijin pentru teoria lui Ono este observația că chiar și speciile strâns înrudite pot avea dimensiuni ale genomului foarte diferite (ordine de mărime), care a fost numit paradoxul C (redundanța genomului) în 1971. [5]

În timp ce productivitatea termenului „junk DNA” a fost pusă la îndoială pe motiv că evocă, a priori, presupunerea unei lipse totale de funcție, și deși se recomandă un termen mai neutru precum „non-coding DNA”; [3] Termenul „ADN nedorit” rămâne numele acelei porțiuni dintr-o secvență genomică pentru care nu a fost găsită nicio funcție biologică semnificativă și în care compararea secvenței nu dezvăluie elemente conservate care indică faptul că poate conferi un avantaj adaptativ . La sfârșitul anilor 1970, a devenit evident că o mare parte din ADN-ul necodificator din genomurile mari provine din elemente mobile egoiste proliferante , pe care W. Ford Doolittle și Carmen Sapienza le-au descris în Nature în 1980 : „S-a demonstrat că, dacă un anumit ADN. sau clasă de ADN, cu expresie fenotipică nedovedită, a dezvoltat o strategie (cum ar fi transpunerea) care îi asigură supraviețuirea în genom, atunci nu este necesară nicio altă explicație pentru existența sa. [6] Se poate aștepta ca cantitatea de ADN nedorit să depindă de rata de amplificare a acestor elemente și de rata de pierdere a ADN-ului nefuncțional. [7] În același număr al revistei Nature , Orgel, Lesley Ilizer și Crick, Francis a scris că ADN-ul nedorit are „puțină specificitate și puțin sau deloc avantaj selectiv pentru organism”. [8] Termenul apare în principal în publicațiile științifice non -ficțiune și colocviale și s-a sugerat că conotațiile lui Template:Quantify pot înăbuși interesul în stabilirea funcțiilor biologice ale ADN-ului necodificator. [9]

Mai multe linii de dovezi arată că unele secvențe de ADN nefuncționale sunt probabil să aibă activitate funcțională necunoscută de noi și că procesul de exaptare a fragmentelor de ADN inițial egoist sau nefuncțional a fost obișnuit de-a lungul evoluției. [10] În 2012, proiectul ENCODE , un program de cercetare susținut de Institutul Național de Cercetare a Genomului Uman , a raportat că 76% din ADN-ul necodificator al genomului uman este supus transcripției și că aproximativ jumătate din genom se leagă cumva de reglementări. proteine ​​precum factorii de transcripție . [unsprezece]

Se credea anterior că aproximativ 95% din secvențele de ADN ale genomului uman pot fi atribuite ADN-ului nedorit. Astfel de secvențe includ secvențe de intron și regiuni de ADN între gene , precum și regiuni repetate. Totuși, în 2012, în publicațiile proiectului Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE), s-a arătat că proporția de ADN nedorit este mult supraestimată, iar până la 80% din genom are funcții biochimice [12] [13] .

Deși, mesajul ENCODE că peste 80% din genomul uman este funcțional biochimic a fost criticat de alți oameni de știință [14] care susțin că nici disponibilitatea secvențelor genomului pentru factorii de transcripție, nici transcripția acestora nu garantează că aceste secvențe au o funcție biochimică și că transcrierea lor confera un avantaj selectiv . Mai mult, scorurile semnificativ mai mici ale funcționalității pre-ENCODE s-au bazat pe scorurile de conservare a genomului mamiferelor. [5] [15] [16] [17]

Ca răspuns la această opinie, alți cercetători susțin că transcripția și îmbinarea pe scară largă care se observă în genomul uman direct în analizele biochimice sunt indicatori mai precisi ai funcției genetice decât conservatorismul genomului, deoarece estimarea conservatorismului este relativă datorită diferențelor incredibile în dimensiunile genomului chiar și în rândul speciilor strâns înrudite. [18] [19] Scorul de conservativitate poate fi utilizat pentru a facilita căutarea elementelor funcționale ale genomului, dar nu pentru a scădea sau reține atunci când se estimează numărul total de elemente funcționale care ar putea fi găsite în genom, deoarece elementele care fac ceva la nivel molecular poate fi omisă.metode de genomice comparativă. [18] Mai mult, cea mai mare parte a ADN-ului nedorit cunoscut este implicată în reglarea epigenetică , aparent necesară pentru dezvoltarea organismelor complexe. [20] [19] [21]

Într-o lucrare din 2014, cercetătorii ENCODE au încercat să răspundă „la întrebarea dacă regiunile neconservatoare, dar active din punct de vedere biochimic sunt într-adevăr funcționale”. Ei au observat că în literatură, părțile funcționale ale genomului au fost definite diferit în studiile anterioare, în funcție de abordările utilizate. Există trei abordări generale utilizate pentru a identifica părțile funcționale ale genomului uman: metode genetice (bazate pe variația fenotipică), abordări evolutive (bazate pe conservatorism) și metode biochimice (bazate pe studii biochimice și utilizate de ENCODE). Toate cele trei metode au limitele lor: metodele genetice pot pierde elemente funcționale care nu se manifestă fizic în organism, abordările evolutive au dificultăți în utilizarea alinierii precise de secvențe multiple, deoarece genomul chiar și al speciilor strâns înrudite diferă semnificativ, iar studiile biochimice, deși foarte reproductibile, dar un semnal biochimic nu înseamnă întotdeauna automat funcționalitate. [optsprezece]

Ei au observat că 70% dintre secvențele transcrise aveau mai puțin de 1 transcriere per celulă. Ei au remarcat că „este o sarcină dificilă să alegeți între ceea ce este un nivel reproductibil, dar scăzut de semnal biochimic, inerent unei mari proporții a genomului cu puțin conservatorism evolutiv, funcție specifică sau zgomot biologic”. În plus, rezoluția testului este adesea mult mai mare decât constituenții săi funcționali de bază, astfel încât unele dintre secvențele reproductibile „active biochimic, dar selectiv neutre” sunt puțin probabil să îndeplinească funcții semnificative, în special cele cu niveluri scăzute de semnal biochimic. La aceasta au adăugat: „Cu toate acestea, recunoaștem și limitări semnificative în delimitarea actuală a granițelor, având în vedere că unele funcții specifice omului sunt importante, dar nu conservatoare și că regiunile relevante pentru boală nu trebuie să fie selectate selectiv pentru a fi funcționale. ” .” Pe de altă parte, ei au susținut că 12-15% din ADN-ul uman limitat funcțional, estimat prin diferite metode evolutive de extrapolare, poate fi încă subestimat. Ei au ajuns la concluzia că, spre deosebire de datele evolutive și genetice, datele biochimice oferă o perspectivă atât asupra funcției moleculare pe care o servesc elementele de ADN subiacente, cât și asupra tipurilor de celule în care operează. În cele din urmă, abordările genetice, evolutive și biochimice pot fi utilizate ca abordări complementare pentru a identifica zonele care pot funcționa în biologia umană și boli. [optsprezece]

Unii critici susțin că funcționalitatea poate fi evaluată numai în raport cu o ipoteză nulă adecvată . În acest caz, ipoteza nulă ar fi că aceste părți ale genomului sunt nefuncționale și au proprietăți, fie că se bazează pe conservatorismul lor sau pe activitatea biochimică, care ar fi de așteptat de la ele pe baza înțelegerii noastre comune a evoluției moleculare și a biochimiei . Potrivit acestor critici, până când se demonstrează că zona în cauză are funcții suplimentare dincolo de ceea ce este de așteptat conform ipotezei nule, ar trebui să fie etichetată în mod convențional ca nefuncțională. [22]

Încă nu există un concept unificat al rolului evolutiv și al apariției ADN-ului „junk”, cu toate acestea, există o opinie că ADN-ul eucariotic necodificator este rămășițele secvențelor ADN necodificatoare care au apărut în timpul dezvoltării vieții. Procariotele au fost forțate să reducă dimensiunea genomului lor pentru a reduce cantitatea de ADN în care ar putea apărea mutații, în timp ce eucariotele „au mers pe calea diploidiei și a procesului sexual regulat ” .

ADN necodificator

Există, de asemenea, un nume alternativ pentru ADN-ul „junk”. Cu toate acestea, nu este în întregime adevărat, deoarece ADN-ul „necodificare” conține transpozoni care codifică proteine ​​a căror funcție nu a fost încă stabilită, precum și unele elemente de reglare.

Conform unei versiuni, ADN-ul necodificator, cel puțin parțial, este utilizat în producerea diferitelor tipuri de ARN , și anume ARNt , ARNr , microARN , ARN nuclear mic , ARN nucleolar mic . Toate aceste ARN-uri sunt implicate în procesele vitale critice ale celulelor și chiar ale organismelor multicelulare (vezi interferența ARN ).

În genomică și disciplinele conexe, secvențele ADN necodificante  sunt porțiunea ADN -ului unui organism care nu codifică secvențele de proteine . Unele secvențe de ADN necodificatoare sunt transcrise în molecule funcționale de ARN necodante (de exemplu, ARNt , ARNr și ARN reglator ). Alte funcții ale ADN-ului necodificator includ reglarea transcripțională și translațională a secvențelor care codifică proteine, secvențe SAR , originile replicării , centromerii și telomerii .

Cantitatea de ADN necodificator variază considerabil de la specie la specie. Acolo unde doar un mic procent din genom este responsabil pentru codificarea proteinelor, procentul de ADN genomic care îndeplinește funcții de reglare este în creștere. Dacă există o mulțime de ADN necodificator în genom, cea mai mare parte a acestuia nu pare să aibă nicio funcție biologică pentru organism, așa cum sa prezis teoretic în anii 1960. De atunci, această parte nefuncțională a fost adesea denumită „ADN nedorit”, un termen care a provocat multe reacții de ani de zile. [unsprezece]

Un proiect internațional ( ENCODE ) a constatat, prin studii biochimice directe, că cel puțin 80% din ADN-ul genomic uman are activitate biochimică. [23] Deși aceasta nu este o surpriză completă, deoarece multe regiuni funcționale necodificatoare au fost descoperite în deceniile anterioare de cercetare, [24] [20] unii cercetători au criticat concluzia că activitatea biochimică este legată de funcția biologică . [14] [5] [15] [16] [17] Pe baza metodelor de genomică comparativă , proporția părții semnificative biologic a genomului nostru este estimată a fi între 8 și 15%. [25] [18] [26] Cu toate acestea, alții au argumente împotriva bazarii exclusiv pe estimări ale genomicii comparative din cauza limitărilor sale, deoarece s-a demonstrat că ADN-ul necodificator este implicat în procesele epigenetice și într-un complex de interacțiuni genetice interconectate. . [20] [18] [19] [21]

Proporția de ADN genomic necodificator

Cantitatea de ADN genomic total variază foarte mult de la un organism la altul, iar proporția de ADN codant și necodificator din aceste genomi variază, de asemenea, foarte mult. De exemplu, s-a crezut inițial că peste 98% din genomul uman nu codifică pentru secvențe de proteine, inclusiv cele mai multe dintre secvențele din introni și secvențele intergenice , [27] în timp ce, pentru genomii procarioți , este tipic ca doar 20% din genomul este necodant. [24]

În timp ce dimensiunea genomului și o creștere a cantității de ADN necodificare se corelează cu complexitatea unui organism, există multe excepții. De exemplu, genomul unicelular Polychaos dubium (cunoscut și sub numele de Amoeba dubia ) conține de peste 200 de ori mai mult ADN decât un om. [28] Genomul peștelui-puffer Takifugu rubripes are doar aproximativ o opteme din dimensiunea genomului uman, dar pare să aibă același număr de gene; aproximativ 90% din genomul Takifugu rubripes este ADN necodificator. [27] Variația largă a mărimii genomului nuclear între speciile eucariote este cunoscută sub numele de C-paradox (redundanța genomului) . [29] Cele mai multe diferențe în dimensiunea genomului par să se datoreze ADN-ului necodant.

Cercetarea plantelor a dezvăluit o funcție cheie a unei părți a ADN-ului necodificator care anterior era considerată nesemnificativă și a adăugat un nou strat de cunoștințe pentru înțelegerea reglării genelor. [treizeci]

Tipuri de secvențe ADN necodificatoare

ARN funcțional necodificator

ARN-urile necodante  sunt molecule funcționale de ARN care nu sunt traduse în proteine. Exemple de ARN-uri necodificatoare includ ARNr , ARNt , piARN și microARN .

Se crede că microARN-urile controlează activitatea translațională a aproximativ 30% din toate genele care codifică proteine ​​la mamifere și pot fi vitale în dezvoltarea sau tratamentul diferitelor boli, inclusiv cancerul , bolile cardiovasculare și răspunsul imun la infecții . [31]

Elemente de reglementare Cis și Trans

Elementele de reglare cis  sunt secvențe care controlează transcripția unei gene din apropiere. Elementele cis pot fi localizate în regiunea 5' sau 3' netranslatată sau în introni . Elementele de reglare trans controlează transcripția genelor pe distanțe lungi.

Promotorii promovează transcrierea unei anumite gene și sunt de obicei localizați în amonte de regiunea codificatoare. Secvențele de amplificare pot influența, de asemenea, nivelul transcripției unei gene pe distanțe foarte mari. [32]

Introni

Intronii  sunt regiuni necodificatoare ale unei gene care sunt transcrise în secvențe precursoare de ARNm (pre-ARNm) , dar sunt complet îndepărtați în timpul îmbinării în timpul procesului de maturare a ARN- ului mesager . Mulți introni sunt elemente genetice mobile . [33]

Studiile despre intronii de tip I de la protozoarele Tetrahymena arată că unii introni sunt elemente transpozabile egoiste neutre de gazdă, deoarece se pot exciza de la exonii din jur în timpul modificării post-transcripționale a ARN și nu afectează raportul dintre nivelurile de expresie dintre alele și introni sau fără ei. . [33] Unii introni par să aibă funcții biologice similare, posibil prin funcționarea ca ribozime care pot regla activitatea ARNt și ARNr , precum și expresia genelor care codifică proteine, aparent în organismele care au devenit dependente de astfel de introni după o perioadă lungă de timp. timp; de exemplu, intronul trnL , găsit în toate plantele , pare să fi fost moștenit vertical de câteva miliarde de ani, inclusiv peste un miliard de ani în cloroplaste și încă 2-3 miliarde de ani înainte de aceasta, în strămoșii cloroplastelor din cianobacterii . [33]

Pseudogenes

Pseudogenele  sunt secvențe de ADN similare cu genele obișnuite care și-au pierdut capacitatea de a codifica o proteină sau nu mai sunt exprimate în celulă. Pseudogenele apar din retrotranspunerea sau duplicarea genelor funcționale și devin „gene fosile” nefuncționale din cauza mutațiilor care împiedică transcrierea genelor , precum și mutații în regiunea promotorului sau modifică complet traducerea genei, cum ar fi apariția un codon de oprire sau un frameshift . [34] Pseudogenele rezultate din retrotranspunerea intermediarilor ARN sunt cunoscute ca pseudogene trunchiate; pseudogenele rezultate din resturile de gene duplicate sau gene inactivate se numesc pseudogene neprocesate. [34]

În timp ce legea ireversibilității evoluției sugerează că pierderea funcției de către pseudogene trebuie să fie permanentă, genele silențioase își pot păstra de fapt funcția timp de câteva milioane de ani și se pot „reactiva” prin restaurarea secvenței de codificare a proteinei [35] și a unui număr semnificativ de foste pseudogene. .transcris activ. [34] [36] Deoarece pseudogenele se pot schimba, așa cum era de așteptat, fără restricții evolutive, ele pot servi ca model de lucru pentru diferitele mutații genetice spontane tipice și frecvente . [37]

Repetări, transpozoni și elemente virale

Transpozonii și retrotranspozonii  sunt elemente genetice mobile . Secvențele repetate de retrotranspozon , inclusiv repetări lungi dispersate (LINE) și repetări scurte dispersate (SINE), alcătuiesc cea mai mare parte a secvenței genomice la multe specii. Repetările Alu , clasificate ca repetări scurte dispersate, sunt cel mai comun element transpozabil din genomul uman. S-au găsit câteva exemple că SINE-urile afectează controlul transcripțional al unor gene care codifică proteine. [38] [39] [40]

Secvențele de retrovirus endogene sunt produse ale transcripției inverse a genomilor retrovirusului și ale inserției lor în genomul celulelor germinale . Mutațiile din aceste secvențe transcrise invers pot inactiva genomul viral. [41]

Mai mult de 8% din genomul uman provine din secvențe de retrovirus endogene (în cea mai mare parte degradate), dintre care peste 42% provin din retrotranspozoni, în timp ce celelalte 3% pot fi identificate ca rămășițe de ADN transpozon . Cea mai mare parte din jumătatea rămasă a genomului, care în prezent nu are o origine clară, este considerată a fi derivată din elemente transpozabile care au fost active în urmă cu mulți ani (>200 de milioane de ani), dar mutațiile aleatorii le-au făcut de nerecunoscut. [42] Diferențele în dimensiunea genomului la cel puțin două specii de plante sunt în principal rezultatul diferențelor în conținutul lor de secvențe de retrotranspozon. [43] [44]

Telomeres

Telomerii  sunt regiuni ale ADN-ului repetitiv la capetele cromozomilor care îi protejează de scurtarea în timpul replicării ADN-ului .

Semnificația ADN-ului necodificator

Există o opinie că prezența unei cantități mari de ADN necodant a stabilizat genomul în ceea ce privește mutațiile (frecvența unei mutații care „lovind” pe o genă activă a scăzut). Aceasta a fost condiția apariției organismelor pluricelulare [45] .

Multe secvențe de ADN necodificatoare au funcții biologice importante, așa cum demonstrează studiile de genomică comparativă , care raportează unele regiuni ale ADN-ului necodificant care sunt foarte conservate ( în engleză  . Secvență non-codificare conservată ), uneori pe o scară de timp de sute de milioane de ani . , ceea ce implică faptul că aceste regiuni necodante sunt supuse unei puternice presiuni evolutive și selecție pozitivă . [46] De exemplu, în genomul uman și al șoarecelui , care s-a separat de un strămoș comun în urmă cu 65-75 de milioane de ani, secvențele de ADN care codifică proteine ​​reprezintă doar aproximativ 20% din ADN-ul conservat, iar restul de 80% din ADN-ul conservat este în regiunile necodante. [47] Moștenirea legată dezvăluie adesea regiuni asociate bolii ale cromozomilor cărora le lipsesc variante funcționale ale genelor codificatoare din regiune, ceea ce indică faptul că variantele de secvență care cauzează boala se află în ADN-ul necodant. [47] Semnificația mutațiilor în ADN-ul necodant a fost studiată în aprilie 2013. [48] 

Polimorfismul genetic al secvenței necodificatoare s-a dovedit, de asemenea, că joacă un rol în susceptibilitatea la boli infecțioase, cum ar fi hepatita C. [49] În plus, s-a demonstrat că polimorfismul genetic al secvenței necodante contribuie la susceptibilitatea la sarcomul Ewing  , un virus extrem de agresiv. cancer osos în copilărie. [cincizeci]

Unele secvențe ADN specifice necodificatoare pot fi deosebit de importante pentru menținerea structurii cromozomilor, a funcției centromerului și recunoașterea cromozomilor omologi în meioză . [51]

Conform unui studiu comparativ cu peste 300 de genomi procarioți și peste 30 de genomi eucarioți , [52] eucariotele par să necesite cel puțin o cantitate minimă de ADN necodant. Acest minim poate fi prezis folosind un model de creștere pentru rețelele genetice de reglementare, ceea ce implică faptul că este necesar în scopuri de reglementare. La om, minimul prezis este de aproximativ 5% din genomul total.

Există dovezi că o proporție semnificativă (mai mult de 10%) din cei 32 de genomi de mamifere pot funcționa prin formarea unor structuri ARN secundare specifice. [53] Studiul a folosit tehnici de genomică comparativă pentru a identifica mutațiile ADN compensatorii care păstrează duplicarea ARN, un semn distinctiv al moleculelor de ARN . Peste 80% dintre regiunile genomului care oferă dovezi evolutive pentru păstrarea structurii ARN nu asigură o conservare fiabilă a structurii ADN.

Protecția genomului

ADN-ul necodificator separă genele la intervale lungi, astfel încât o mutație într-o genă sau o regiune a unui cromozom, cum ar fi o ștergere sau inserție, nu are ca rezultat „ mutații de schimbare a cadrelor ” în tot cromozom. Când complexitatea genomului este relativ mare, ca și genomul uman, nu numai genele individuale, ci și părțile individuale ale genei sunt separate prin regiuni necodificante - introni , protejând întreaga secvență de codificare a genei, minimizând modificările cauzate de mutaţie.

S-a sugerat că ADN-ul necodant poate reduce probabilitatea de deteriorare a genelor în timpul încrucișării cromozomilor . [54]

Comutatoare genetice

Unele secvențe ADN necodificatoare acționează ca „comutatoare” genetice care determină unde și când vor fi exprimate genele. [55] De exemplu, s-a demonstrat că o moleculă lungă de ARN necodificator ( lncRNA ) ajută la prevenirea dezvoltării cancerului de sân, împiedicând lipirea trecerii genetice. [56]

Reglarea expresiei genelor

Unele secvențe de ADN necodificatoare determină nivelul de expresie al diferitelor gene. [57]

Site-uri de legare a factorului de transcripție

Unele secvențe ADN necodante care determină locul de legare al factorilor de transcripție. [57] Factorii de transcripție sunt proteine ​​care se leagă de secvențe specifice de ADN necodificatoare, direcționând astfel transferul (sau transcripția) informațiilor genetice de la ADN la ARNm. Factorii de transcripție acționează în locuri complet diferite ale genomului la diferiți oameni.

Operatori

Un operator este o secțiune a ADN-ului de care se leagă represorii . Represorii  sunt proteine ​​care leagă ADN-ul care reglează expresia uneia sau mai multor gene prin legarea de un operator și blocarea atașării ARN polimerazei la un promotor, prevenind astfel transcripția genei. Această blocare a expresiei genelor se numește represiune.

Amplificatori

Un amplificator este o regiune a ADN-ului care se poate lega de proteine ​​( factori cu acțiune trans ), de obicei un set de factori de transcripție, crescând nivelul de transcripție al genelor dintr-un grup de gene.

Amortizoare

Un amortizor de zgomot este o întindere de ADN care inactivează expresia genelor atunci când proteinele reglatoare se leagă de el. Funcția sa este foarte asemănătoare cu cea a unui amplificator, dar cu diferența că inactivează o genă.

Promotori

Un promotor este o secțiune de ADN care asigură transcripția unei anumite gene. Promotorul este de obicei situat în apropierea genei, a cărei transcripție reglează.

Izolatoare

Un izolator genetic este un element de demarcație care joacă două roluri separate în exprimarea genelor, primul este de a bloca influența amplificatorului, dar cel mai adesea este o barieră în propagarea procesului de condensare a cromatinei în zonele învecinate. Un izolator dintr-o secvență de ADN este comparabil cu un caracter separator de cuvinte în lingvistică, cum ar fi virgula (,) într-o propoziție, deoarece izolatorul indică unde sunt granițele secvențelor cu niveluri de expresie activate sau reprimate.

Utilizarea ADN-ului necodificator

ADN necodificator și evoluție

Secvențele comune de ADN aparent necodificant sunt principalele dovezi ale descendenței dintr-un strămoș comun . [58]

Secvențele pseudogene par să acumuleze mutații într-un ritm mai rapid decât secvențele de codificare din cauza pierderii presiunii selective a selecției naturale. [37] Acest lucru vă permite să creați alele mutante care au funcții noi și care pot fi preluate prin selecție naturală; astfel, pseudogenele pot servi ca material pentru evoluție și pot fi considerate „protogene”. [59]

Corelație pe distanță lungă (pe distanță lungă)

S-a arătat o diferență semnificativă statistic între secvențele ADN codificatoare și necodificante. Se observă că nucleotidele din secvența ADN necodificatoare a ADN-ului prezintă o corelație putere-lege la scară lungă, în timp ce secvențele codificatoare nu. [60] [61] [62]

Criminalistica

Poliția ia uneori probe de ADN ca probe în scopul identificării . După cum este descris în Maryland v. King , decizia Curții Supreme din SUA din 2013: [63]

Standardul actual pentru identificarea criminalistică bazată pe ADN se bazează pe analiza cromozomilor localizați în nucleele tuturor celulelor umane. „Materialul ADN al cromozomilor este format din regiuni „codificatoare” și „necodificatoare”. Regiunile de codificare sunt cunoscute ca gene și conțin informațiile de care celula are nevoie pentru a produce proteine. . . . Regiuni care nu codifică proteine. . . nu sunt direct legate de producerea de proteine, [și] au fost clasificate ca ADN-ul „junk””. Adjectivul „gunoi” poate induce în eroare profanul, deoarece, de fapt, această parte a ADN-ului este folosită pentru identificarea aproape absolut exactă a unei persoane.

Vezi și

Note

  1. ↑ Ehret CF, De Haller G; DeHaller. Originea, dezvoltarea și maturarea organelelor și sistemelor de organite ale suprafeței celulare în Paramecium  //  Journal of Ultrastructure Research : jurnal. - 1963. - Vol. 9 Suplimentul 1 . - P. 1, 3-42 . - doi : 10.1016/S0022-5320(63)80088-X . — PMID 14073743 .
  2. ↑ Dan Graur, The Origin of Junk DNA: A Historical Whodunnit Arhivat 8 noiembrie 2020 la Wayback Machine
  3. ↑ 1 2 Evoluția genomului / Gregory, T. Ryan. - Elsevier , 2005. - S.  29 -31. — ISBN 0123014638 . . — „Comings (1972), pe de altă parte, a dat ceea ce trebuie considerat prima discuție explicită despre natura „ADN-ului nedorit” și a fost primul care a aplicat termenul tuturor ADN-ului necodificator.”; „Din acest motiv, este puțin probabil ca vreo funcție a ADN-ului necodificator să poată explica fie masa sa totală, fie distribuția sa inegală între taxoni. Cu toate acestea, respingerea acestuia ca fiind nu mai mult decât „junhuri” în sensul peiorativ de „inutil” sau „risipitor” nu face nimic pentru a avansa înțelegerea evoluției genomului. Din acest motiv, termenul mult mai puțin încărcat „ADN necodificare” este folosit în acest capitol și este recomandat în detrimentul „ADN nedorit” pentru tratamentele viitoare ale subiectului.””.
  4. ↑ Atât de mult ADN „junk” în genomul nostru, În evoluția sistemelor genetice; S. Ohno. / HH Smith. - Gordon și Breach, New York, 1972. - S. 366-370.
  5. ↑ 1 2 3 Sean Eddy (2012) Paradoxul valorii C, ADN nedorit și ENCODE Arhivat din original pe 23 octombrie 2013. , Curr Biol 22(21):R898-R899.
  6. ↑ Doolittle WF, Sapienza C; Sapienza. Genele egoiste, paradigma fenotipului și evoluția genomului  (engleză)  // Nature : journal. - 1980. - Vol. 284 , nr. 5757 . - P. 601-603 . - doi : 10.1038/284601a0 . — Cod . — PMID 6245369 .
  7. ↑ O altă sursă este duplicarea genomului urmată de o pierdere a funcției din cauza redundanței.
  8. ↑ Orgel LE, Crick FH; Crick. ADN egoist: parazitul suprem  (engleză)  // Natura. - 1980. - Aprilie ( vol. 284 , nr. 5757 ). - P. 604-607 . - doi : 10.1038/284604a0 . — Cod . — PMID 7366731 .
  9. ↑ Khajavinia A., Makalowski W; Makalowski. Ce este ADN-ul „junk” și ce valoare are?  (engleză)  // Scientific American . - Springer Nature , 2007. - Mai ( vol. 296 , nr. 5 ). - P. 104 . - doi : 10.1038/scientificamerican0307-104 . — PMID 17503549 . . — „Termenul „ADN nedorit” i-a respins pe cercetătorii obișnuiți să studieze materialul genetic necodificare timp de mulți ani.”
  10. ↑ Biémont, Christian; Vieira, C. Genetica: Junk DNA as an evolutionary force   // Nature . - 2006. - Vol. 443 , nr. 7111 . - P. 521-524 . - doi : 10.1038/443521a . — Cod . — PMID 17024082 .
  11. ↑ 1 2 Pennisi, E. Proiectul ENCODE scrie elogii pentru Junk DNA   // Science . - 2012. - 6 septembrie ( vol. 337 , nr. 6099 ). - P. 1159-1161 . - doi : 10.1126/science.337.6099.1159 . — PMID 22955811 .
  12. ↑ JR Ecker et al., Genomics: ENCODE explicat Arhivat 8 septembrie 2012 la Wayback Machine , Nature 489 , pp. 52-55, 06 septembrie 2012
  13. ↑ E. Pennisi, ENCODE Project Writes Eulogy for Junk DNA Arhivat 9 septembrie 2012 la Wayback Machine , Science 337 (6099) pp. 1159—1161, 7 septembrie 2012
  14. ↑ 12 Robin McKie . Oamenii de știință au atacat susținând că „ADN-ul nedorit” este vital pentru viață , The Observer  (24 februarie 2013). Arhivat din original la 1 iulie 2013. Preluat la 2 ianuarie 2019.
  15. ↑ 1 2 Doolittle, W. Ford. ADN-ul nedorit este un bun? O critică a ENCODE // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . - 2013. - T. 110 , Nr. 14 . - S. 5294-5300 . - doi : 10.1073/pnas.1221376110 . - Cod . — PMID 23479647 .
  16. ↑ 1 2 Palazzo, Alexander F.; Grigore, T. Ryan. Cazul ADN-ului nedorit // Genetica PLoS. - 2014. - T. 10 , Nr. 5 . — S. e1004351 . — ISSN 1553-7404 . - doi : 10.1371/journal.pgen.1004351 .
  17. ↑ 1 2 Dan Graur , Yichen Zheng, Nicholas Price, Ricardo BR Azevedo1, Rebecca A. Zufall și Eran Elhaik. Despre nemurirea televizoarelor: „funcționarea” în genomul uman conform evangheliei fără evoluție a lui ENCODE  // Biologia și evoluția  genomului : jurnal. - 2013. - Vol. 5 , nr. 3 . - P. 578-590 . - doi : 10.1093/gbe/evt028 . — PMID 23431001 .
  18. ↑ 1 2 3 4 5 6 Kellis, M. și colab. Definirea elementelor ADN funcționale în genomul uman  (engleză)  // Proceedings of the National Academy of Sciences  : journal. - 2014. - Vol. 111 , nr. 17 . - P. 6131-6138 . - doi : 10.1073/pnas.1318948111 . - Cod . — PMID 24753594 .
  19. ↑ 1 2 3 Mattick JS, Dinger ME Amploarea funcționalității în genomul uman // The HUGO Journal. - 2013. - T. 7 , Nr. 1 . - S. 2 . - doi : 10.1186/1877-6566-7-2 .
  20. ↑ 1 2 3 Carey, Nessa. Junk DNA: A Journey Through the Dark Matter of the Genome  (engleză) . - Columbia University Press , 2015. - ISBN 9780231170840 .
  21. ↑ 1 2 ARN non-codificatori și reglarea epigenetică a expresiei genelor: factori de selecție naturală  / Morris, Kevin. — Norfolk, Marea Britanie: Caister Academic Press, 2012. - ISBN 1904455948 .
  22. ↑ Palazzo, Alexander F.; Lee, Eliza S. ARN non-coding: ce este funcțional și ce este junk? (engleză)  // Frontiers in Genetics: journal. - 2015. - Vol. 6 . — P. 2 . - ISSN 1664-8021 . - doi : 10.3389/fgene.2015.00002 . — PMID 25674102 .
  23. ↑ Consorțiul Proiectului ENCODE. O enciclopedie integrată a elementelor ADN din genomul uman  (engleză)  // Nature : journal. - 2012. - Vol. 489 , nr. 7414 . - P. 57-74 . - doi : 10.1038/nature11247 . — . — PMID 22955616 . .
  24. ↑ 1 2 Costa, Fabrico. 7 ARN-uri necodificatoare, epigenomică și complexitate în celulele umane // ARN-uri necodificatoare și reglarea epigenetică a expresiei genelor: factori de selecție naturală  (engleză) / Morris, Kevin V.. — Caister Academic Press, 2012. - ISBN 1904455948 .
  25. ↑ Ponting, C.P.; Hardison, R. C. Ce fracție a genomului uman este funcțională?  // Cercetarea genomului. - 2011. - T. 21 . - S. 1769-1776 . - doi : 10.1101/gr.116814.110 . — PMID 21875934 .
  26. ↑ Chris M. Rands, Stephen Meader , Chris P. Ponting și Gerton Lunter. 8,2% din genomul uman este constrâns: variația ratelor de turnover între clasele de elemente funcționale din linia umană  //  PLoS Genet : jurnal. - 2014. - Vol. 10 , nr. 7 . — P. e1004525 . - doi : 10.1371/journal.pgen.1004525 . — PMID 25057982 .
  27. ↑ 1 2 Elgar G., Vavouri T; Vavouri. Acordarea la semnale: conservarea secvenței necodificatoare în genomul vertebratelor  // Trends Genet  . : jurnal. - 2008. - iulie ( vol. 24 , nr. 7 ). - P. 344-352 . - doi : 10.1016/j.tig.2008.04.005 . — PMID 18514361 .
  28. ↑ Gregory TR, Hebert PD; Hebert. Modularea conținutului de ADN: cauze proxime și consecințe finale  // Genome Res  . : jurnal. - 1999. - Aprilie ( vol. 9 , nr. 4 ). - P. 317-324 . - doi : 10.1101/gr.9.4.317 . — PMID 10207154 .
  29. ↑ Wahls, W. P. și colab. ADN-ul minisatelit hipervariabil este un punct fierbinte pentru recombinarea omoloagă în celulele umane  (engleză)  // Cell  : journal. - Cell Press , 1990. - Vol. 60 , nr. 1 . - P. 95-103 . - doi : 10.1016/0092-8674(90)90719-U . — PMID 2295091 .
  30. ↑ Waterhouse, Peter M.; Hellens, Roger P. Plant biology: Coding in non-coding ARNs   // Nature . - 2015. - 25 martie ( vol. 520 , nr. 7545 ). - P. 41-42 . - doi : 10.1038/nature14378 .
  31. ↑ Li M., Marin-Muller C., Bharadwaj U., Chow K.H., Yao Q., Chen C.; Marin-Muller; Bharadwaj; Mâncare; Yao; Chen. MicroARN: Control și pierdere a controlului în fiziologia umană și boli  // World J  Surg : jurnal. - 2009. - Aprilie ( vol. 33 , nr. 4 ). - P. 667-684 . - doi : 10.1007/s00268-008-9836-x . — PMID 19030926 .
  32. ↑ Visel A; Rubin EM; Pennacchio L.A.Vizualizări genomice ale amplificatoarelor cu acțiune la distanță  // Natura . - 2009. - septembrie ( vol. 461 , nr. 7261 ). - P. 199-205 . - doi : 10.1038/nature08451 . — . — PMID 19741700 .
  33. ↑ 1 2 3 Nielsen H., Johansen SD; Johansen. Introni grupului I: Mișcare în direcții noi   // ARN Biol : jurnal. - 2009. - Vol. 6 , nr. 4 . - P. 375-383 . doi : 10.4161 / rna.6.4.9334 . — PMID 19667762 .
  34. ↑ 1 2 3 Zheng D., Frankish A., Baertsch R. și colab. Pseudogenes în regiunile ENCODE: adnotare consens, analiza transcripției și evoluție  // Genome Res  . : jurnal. - 2007. - iunie ( vol. 17 , nr. 6 ). - P. 839-851 . - doi : 10.1101/gr.5586307 . — PMID 17568002 .
  35. ↑ Marshall CR, Raff EC, Raff RA; Raff; Raff. Legea lui Dollo și moartea și învierea genelor  (engleză)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1994. - Decembrie ( vol. 91 , nr. 25 ). - P. 12283-12287 . - doi : 10.1073/pnas.91.25.12283 . - Cod biblic . — PMID 7991619 .
  36. ↑ Tutar, Y. Pseudogenes // Comp Funct Genomics. - 2012. - T. 2012 . - S. 424526 . - doi : 10.1155/2012/424526 . — PMID 22611337 .
  37. ↑ 1 2 Petrov DA, Hartl DL; Hartl. Evoluție pseudogenă și selecție naturală pentru un genom compact  //  Journal of Heredity : jurnal. - Oxford University Press , 2000. - Vol. 91 , nr. 3 . - P. 221-227 . doi : 10.1093 / jhered/91.3.221 . — PMID 10833048 .
  38. ↑ Ponicsan SL, Kugel JF, Goodrich JA; Kugel; Goodrich. Pietre prețioase genomice: ARN-urile SINE reglează producția de ARNm  //  Opinia curentă în genetică și dezvoltare. — Elsevier , 2010. — Februarie ( vol. 20 , nr. 2 ). - P. 149-155 . - doi : 10.1016/j.gde.2010.01.004 . — PMID 20176473 .
  39. ↑ Häsler J., Samuelsson T., Strub K; Samuelsson; strub. „Nedorită” utilă: ARN-uri Alu în transcriptomul uman   // Celulă . Mol. viata sci.  : jurnal. - 2007. - iulie ( vol. 64 , nr. 14 ). - P. 1793-1800 . - doi : 10.1007/s00018-007-7084-0 . — PMID 17514354 .
  40. ↑ Walters RD, Kugel JF, Goodrich JA; Kugel; Goodrich. Nedorit inestimabil: impactul celular și funcția ARN-urilor Alu și B2  (engleză)  // IUBMB Life : jurnal. - 2009. - august ( vol. 61 , nr. 8 ). - P. 831-837 . - doi : 10.1002/iub.227 . — PMID 19621349 .
  41. ↑ Nelson, P. N.; Hooley, P.; Roden, D.; Davari Ejtehadi, H.; Rylance, P.; Warren, P.; Martin, J.; Murray, P.G. Retrovirusuri endogeni umane: elemente transpozabile cu potențial? (ing.)  // Clin Exp Immunol : jurnal. - 2004. - octombrie ( vol. 138 , nr. 1 ). - P. 1-9 . - doi : 10.1111/j.1365-2249.2004.02592.x . — PMID 15373898 .
  42. ↑ Consorțiul Internațional de Secvențiere a Genomului Uman. Secvențierea și analiza inițială a genomului uman  //  Nature : journal. - 2001. - Februarie ( vol. 409 , nr. 6822 ). - P. 879-888 . - doi : 10.1038/35057062 . — . — PMID 11237011 .
  43. ↑ Piegu, B.; Guyot, R.; Picault, N.; Roulin, A.; Sanyal, A.; Saniyal, A.; Kim, H.; Collura, K.; Brar, D.S.; Aripă, R.A.; Panaud, O. Dublarea mărimii genomului fără poliploidizare: dinamica expansiunilor genomice determinate de retrotranspoziție în Oryza australiensis, o rudă sălbatică a orezului  // Genome  Res : jurnal. - 2006. - octombrie ( vol. 16 , nr. 10 ). - P. 1262-1269 . - doi : 10.1101/gr.5290206 . — PMID 16963705 .
  44. ↑ Hawkins, J.S.; Kim, H.; Nason, JD.; Aripă, R.A.; Wendel, JF. Amplificarea diferențială specifică filiației a elementelor transpozabile este responsabilă pentru variația dimensiunii genomului în Gossypium   // Genome Res : jurnal. - 2006. - octombrie ( vol. 16 , nr. 10 ). - P. 1252-1261 . - doi : 10.1101/gr.5282906 . — PMID 16954538 .
  45. ↑ Gene Expression, 2000 .
  46. ↑ Ludwig MZ Evoluția funcțională a ADN-ului noncoding  //  Current Opinion in Genetics & Development. - Elsevier , 2002. - Decembrie ( vol. 12 , nr. 6 ). - P. 634-639 . - doi : 10.1016/S0959-437X(02)00355-6 . — PMID 12433575 .
  47. ↑ 1 2 Cobb J., Büsst C., Petrou S., Harrap S., Ellis J; busst; Petrou; Harrap; Ellis. Căutarea variantelor genetice funcționale în ADN-ul necodant   // Clin . Exp. Pharmacol. fiziol. : jurnal. - 2008. - Aprilie ( vol. 35 , nr. 4 ). - P. 372-375 . - doi : 10.1111/j.1440-1681.2008.04880.x . — PMID 18307723 .
  48. ↑ E Khurana; Fu; Colonna; Mu; Kang; Lappalainen; Sboner; Lochovsky; Chen; Harmanci; Das; Abizov; balasubraman; beal; Chakravarty; Challis; Chen; Clarke; Clarke; Cunningham; Evani; Flicek; Fragoza; Garnizoană; Gibbs; Gumus; Herrero; Kitabayashi; Kong; Lage. Adnotare integrativă a variantelor de la 1092 de oameni: aplicare la genomica cancerului  (engleză)  // Science : journal. - 2013. - Aprilie ( vol. 342 , nr. 6154 ). - P. 372-375 . - doi : 10.1126/science.1235587 . — PMID 24092746 .
  49. ↑ Lu, Yi-Fan; Mauger, David M.; Goldstein, David B.; Urban, Thomas J.; Săptămâni, Kevin M.;  Bradrick , Shelton S. Structura ARNm IFNL3 este remodelată de un polimorfism funcțional necodant asociat cu eliminarea virusului hepatitei C  // Rapoarte științifice : jurnal. - 2015. - 4 noiembrie ( vol. 5 ). — P. 16037 . - doi : 10.1038/srep16037 . — PMID 26531896 .
  50. ↑ Grünewald, Thomas G.P.; Bernard, Virginie; Gilardi-Hebenstreit, Pascale; Raynal, Virginie; Surdez, Didier; Aynaud, Marie-Ming; Mirabeau, Olivier; Cidre-Aranaz, Florencia; Tirode, Frank. EWSR1-FLI1 himeric reglează gena de susceptibilitate a sarcomului Ewing EGR2 prin intermediul unui microsatelit GGAA  (engleză)  // Nature Genetics  : jurnal. — Vol. 47 , nr. 9 . - P. 1073-1078 . - doi : 10.1038/ng.3363 . — PMID 26214589 .
  51. ↑ Subirana JA, Messeguer X; mesager. Cele mai frecvente secvențe scurte în ADN necodant  // Nucleic Acids Res  . : jurnal. - 2010. - martie ( vol. 38 , nr. 4 ). - P. 1172-1181 . doi : 10.1093 / nar/gkp1094 . — PMID 19966278 .
  52. ↑ SE Ahnert; TMA Fink Cât de mult ADN necodant au nevoie eucariotele?  // J. Theor. Biol.. - 2008. - T. 252 , nr. 4 . - S. 587-592 . - doi : 10.1016/j.jtbi.2008.02.005 . — PMID 18384817 .
  53. ↑ Smith M.A. și colab. Selecție purificatoare pe scară largă asupra structurii ARN la mamifere  // Cercetarea acizilor  nucleici : jurnal. - 2013. - iunie ( vol. 41 , nr. 17 ). - P. 8220-8236 . doi : 10.1093 / nar/gkt596 . — PMID 23847102 .
  54. ↑ Dileep, V. Locul și funcția ADN-ului necodant în evoluția variabilității  //  Ipoteza : jurnal. - 2009. - Vol. 7 , nr. 1 . — P.e7 _ - doi : 10.5779/hypothesis.v7i1.146 .
  55. ↑ Carroll, Sean B. și colab. Reglementarea evoluției  // Scientific American  . - Springer Nature , 2008. - Mai ( vol. 298 , nr. 5 ). - P. 60-67 . - doi : 10.1038/scientificamerican0508-60 . — PMID 18444326 .
  56. ↑ Stojic, L Reducerea transcripțională a ARN-ului lung necodificare GNG12-AS1 decuplează funcțiile sale transcripționale și cele legate de produs . natura.com . Natură. Consultat la 21 februarie 2016. Arhivat din original pe 16 februarie 2016.
  57. ↑ 1 2 Callaway, Ewen. Junk DNA primește credit pentru că ne-a făcut ceea ce suntem  // New Scientist  : revistă  . - 2010. - Martie.
  58. ↑ „Plagiarized Errors and Molecular Genetics” Arhivat 12 noiembrie 2020 la Wayback Machine , talkorigins , de Edward E. Max, MD, Ph.D.
  59. ↑ Balakirev ES, Ayala FJ; Ayala. Pseudogenes: sunt ADN-ul „junk” sau funcțional? (engleză)  // Ann. Rev. Genet.  : jurnal. - 2003. - Vol. 37 . - P. 123-151 . - doi : 10.1146/annurev.genet.37.040103.103949 . — PMID 14616058 .
  60. ↑ C.-K. Peng, SV Buldyrev, A.L. Goldberger, S. Havlin , F. Sciortino, M. Simons, H.E. Stanley; Buldyrev, SV; Goldberger, A.L.; Havlin, S; Sciortino, F; Simons, M; Stanley, H.E. Corelații pe distanță lungă în secvențele de nucleotide   // Nature . - 1992. - Vol. 356 , nr. 6365 . - P. 168-170 . - doi : 10.1038/356168a0 . — Cod . — PMID 1301010 .
  61. ↑ W. Li și, K. Kaneko; Kaneko, K. Corelația pe distanță lungă și spectrul alfa 1/f parțial într-o secvență de ADN non-   codante // Europhys . Lett: jurnal. - 1992. - Vol. 17 , nr. 7 . - P. 655-660 . - doi : 10.1209/0295-5075/17/7/014 . - Cod biblic .
  62. ↑ SV Buldyrev, A.L. Goldberger, S. Havlin , R.N. Mantegna, M. Matsa, C.-K. Peng, M. Simons și H.E. Stanley; Goldberger, A.; Havlin, S.; Mantegna, R.; Matsa, M.; Peng, C.-K.; Simons, M.; Stanley, H. Proprietăți de corelații pe distanță lungă ale secvențelor ADN codificatoare și noncodante: analiza GenBank  (engleză)  // Physical Review E  : journal. - 1995. - Vol. 51 , nr. 5 . - P. 5084-5091 . - doi : 10.1103/PhysRevE.51.5084 . - Cod .
  63. ↑ Slip opinion Arhivat 21 aprilie 2017 la Wayback Machine for Maryland v. Rege de la Curtea Supremă a SUA

Literatură

Patrushev L.I.  Expresia genelor. - M. : Nauka, 2000. - 830 p. — ISBN 5-02-001890-2 .

Bennett, Michael D.; Leitch, Ilia J. Genome size evolution in plants // The Evolution of the Genome / Gregory, T. Ryan. - San Diego: Elsevier , 2005. - S. 89-162. - ISBN 978-0-08-047052-8 . Gregory, TR Evoluția mărimii genomului la animale // Evoluția genomului / TR Gregory (ed.). - San Diego: Elsevier , 2005. - ISBN 0-12-301463-8 . Shabalina SA, Spiridonov NA; Spiridonov. Transcriptomul mamiferelor și funcția secvențelor ADN necodificatoare  (engleză)  // Genome Biol. : jurnal. - 2004. - Vol. 5 , nr. 4 . — P. 105 . - doi : 10.1186/gb-2004-5-4-105 . — PMID 15059247 . Castillo-Davis CI Evoluția ADN-ului necodificator: câtă gunoi, câtă funcție? (engleză)  // Trends Genet. : jurnal. - 2005. - octombrie ( vol. 21 , nr. 10 ). - P. 533-536 . - doi : 10.1016/j.tig.2005.08.001 . — PMID 16098630 .

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii