Молекулярная структура и наследование аллельных вариантов микросателлитных локусов у партеногенетического вида ящериц Darevskia Unisexualis - Биология и естествознание дипломная работа

Главная

Биология и естествознание
Молекулярная структура и наследование аллельных вариантов микросателлитных локусов у партеногенетического вида ящериц Darevskia Unisexualis

Партеногенетические виды позвоночных и их особенности размножения. Структура микросателлитных повторов эукариотических геномов. Монолокусный анализ микросателлитсодержащих локусов. Электрофорез дезоксирибонуклеиновой кислоты в полиакриламидном геле.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА И НАСЛЕДОВАНИЕ АЛЛЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ У ПАРТЕНОГЕНЕТИЧЕСКОГО ВИДА ЯЩЕРИЦ DAREVSKIA UNISEXUALIS
Размножение облигатно-партеногенетических рептилий исключает рекомбинацию с мужским геномом и активацию яйцеклетки сперматозоидом являются уникальной моделью для изучения генотипической изменчивости в локусах с повышенной мутационной активностью [1], а также факторов, определяющих вариабельность микросателлитных повторов. Проблема нестабильности участков, в частности микросателлитов, очень важна, так как, целый ряд заболеваний человека связан с изменением числа мономерных звеньев в локусах, содержащих такие повторы [2]. Мутации в микросателлитах разнородны и зависят от вида организма, типа повторов, локусов, аллелей, равно как и от возраста и пола [3].
Тема сущности генетической нестабильности, аллельной структуры и мутаций гипервариабельных тандемно организованных последовательностей, активно исследуемая на человеке, а также на двуполых видах, почти не изучена на видах с клональным типом размножения. Открытие однополых видов ящериц [4] поставило ряд общебиологических вопросов по происхождению и эволюции этих видов. Одно из главных достижений работ по однополым таксонам - это доказательство их гибридного происхождения, а также подтверждение теории сетчатого видообразования однополых позвоночных. Для этого использовали методы аллозимного анализа и митохондриальной ДНК. В частности, этими методами установлены родительские двуполые виды для всех партеногенетических видов рода Darevskia . Было установлено, что семь партеногенетических вида рода Darevskia образованы в результате различных комбинаций межвидовых гибридизаций 4 двуполых видов. С помощью анализа полиморфизма белков и митохондриальной ДНК было также показано, что большинство партеновидов характеризуются небольшим внутривидовым генетическим и клональным разнообразием. Использование методов геномного фингерпринтинга выявило необычно высокий уровень популяционного и видового полиморфизма у этих ящериц по некоторым микросателлитам, которые содержат нуклеотидные последовательности (ТСС/ТСТ)n[5], (GACA)n [6] и (GATA)n [7]. Предполагается, что полиморфические фрагменты образуются в результате мутаций и являются новыми аллельными вариантами. Показано, что партеногенетические виды ящериц рода Darevskia сформировались на Кавказе в постледниковую эпоху и представляют собой молодые виды, в теории, обладающие одинаковыми возможностями для возникновения новых клонов [8]. Микросателлитный анализ оказался наиболее эффективным для изучения вопросов генетического и клонального разнообразия партеновидов. Предполагается, что генетическое разнообразие определяется дивергенцией двуполых родительских видов и конкретных популяций, участвующих в межвидовой гибридизации, множественными актами межвидовой гибридизации, мутациями и возможной рекомбинацией генетического материала.
Уникальные биологические свойства ящериц рода Darevskia дают возможность описать механизмы молекулярной эволюции геномов при переходе от двуполого типа размножения к партеногенетическому; выяснить механизмы, роль и значение микросателлитной нестабильности в общей изменчивости геномов; изучить влияние экологических, популяционных и абиотических факторов на молекулярные механизмы изменения геномов; показать и охарактеризовать взаимовлияние популяционных и внутригеномных процессов на динамику генофондов. Всё это требует наиболее полной характеристики популяций и особей, их составляющих - как для однополых, так и для двуполых видов.
Результаты, полученные при изучении геномной вариабельности микросателлитных локусов у рептилий рода Darevskia , могут быть использованы при создании молекулярных тест-систем для широкого круга фундаментальных биологических исследований, в таких областях, как генетика, селекция, экология, охрана окружающей среды и эффективное природопользование. Это откроет новые направления исследований в популяционной, эволюционной и экологической генетике партеногенетических видов рептилий. В дальнейшем, создание единой математической модели генетико-популяционной структуры партеновидов, из которой на основании данных генетического маркирования части особей популяций будет возможно получить аналитическую модель генетико- популяционной структуры партеновидов, позволяющей количественно оценить генетический вклад популяций в генофонд вида.
Выделение и исследование индивидуальных микросателлитсодержащих локусов требуется для понимания природы мутационных изменений, идущих в геномах партеногенетических видов. В этой связи представляется важным изучение дочерних партеновидов и их популяций, выявление и сравнительный анализ их генотипов с таковыми у родительских двуполых видов. Степень дивергенции видов в дальнейшем можно оценить на основании полученных данных.
Целью настоящей работы является исследование молекулярной структуры и наследования аллельных вариантов микросателлитных локусов у партеногенетического вида ящериц Darevskia unisexualis .
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
1. Изучить внутривидовой полиморфизм четырех микросателлитных локусов (Du215, Du281, Du323 и Du47G) в популяциях партеновида
D . unisexualis и двуполых родительских видов D . raddei и D . valentini .
2. Определить наследование аллельных вариантов исследованных локусов партеновидом D . unisexualis от двуполых родительских видов D . raddei и
Партеногенетические виды позвоночных и особенности их размножения
Среди живых организмов группы клонально размножающихся позвоночных выделяются виды с партеногенетическим типом полового размножения. Более 80 таксонов рыб, амфибий и рептилий воспроизводятся путем партеногенеза или его вариантов, и представляют собой полностью женские линии [9].
Партеногенез - тип полового размножения, при котором развитие новой особи происходит из неоплодотворенной мужской гаметой яйцеклетки. Половые клетки формируются посредством нарушенных премейотических или мейотических механизмов, предотвращающих генетическую рекомбинацию и приводящих к возникновению генетически сходных потомков, также в популяциях возможно появление полиплоидов [10]. Поколения, возникшие с помощью партеногенетического размножения, представлены в большинстве случаев самками. Размножение с помощью партеногенеза позволяет избежать энергетических затрат на развитие самцов, которых требует двуполое половое размножение, что позволяет каждой женской особи независимо получать потомство [9]. Партеногенетические виды позвоночных лучше адаптируются к внешним условиям, чем двуполые виды. Благодаря тому, что все половозрелые члены популяции способны к откладке яиц, повышается скорость размножения в благоприятных условиях среды, что способствует быстрому росту численности популяции [11]. В результате, каждая особь теоретически способна к образованию популяции в новом месте обитания [9]. Малое число особей, попавших в благоприятные условия обитания, образовали новую популяцию, это было показано для ряда островных видов [8].
Партеновиды часто называют «эволюционными тупиками», потому что в клонально размножающихся родах возможность к рекомбинирации, а также генерации новых комбинаций признаков отсутствует [13]. Следовательно, партеногенетические виды более подвержены паразитам, болезням, а также хищникам из-за их слабой способности к адаптациям в условиях изменяющейся окружающей среды [14]. Однако, тот факт, что некоторые бесполые таксоны развиваются в течение длительного периода времени [15], ставит под сомнение общность данного [16] предположения. С помощью методов молекулярной биологии и геномики, исследователи начали раскрывать основные молекулярные механизмы партеногенеза [17] и показали, какое поразительное генетическое разнообразие формируется в партеногенетических популяциях саламандры [18].
Партеногенетический способ размножения встречается как в царстве растений, так и животных, особенно характерен для насекомых. Для теплокровных животных, в частности птиц, обнаружен зачаточный естественный партеногенез, в результате которого развитие зародыша прекращается на начальных этапах эмбриогенеза [19]. В тоже время, известны случаи получения взрослых партеногенетических особей индеек [20].
Партеногенез бывает облигатным, то есть постоянным, и циклическим или факультативным. Партеногенетические поколения чередуются с половыми у таких живых организмов, как дафний, тли, коловратки [21], приводя к генетическому разнообразию популяции в результате рекомбинации [11].
Среди позвоночных, облигатный партеногенез встречается у многих видов чешуйчатых рептилий [9]. Гекконы рода Hemidactylus (Даревский, 1993), американские тейидные ящерицы рода Cnemidophorus , ящерицы рода Leiolepis [22] и рода Darevskia [12] являются партеногенетическими видами в классе рептилии.
Ящерицы рода Darevskia , как партеногенетические виды позвоночных, - удобный модельный объект для исследований, вследствие того, что их клоны с точки зрения сочетания генов постоянны из поколения в поколение, что исключено среди животных, размножающихся путем слияния половых клеток. Клональные виды, а также их разведение в лабораториях даст возможность не проводить скрещивания, для получения линий животных, например, мышей, хомяков, с установленным и неизменным генотипом [23]. Партеногенез как явление интересен в качестве модели для анализа проблем биологии развития, изменчивости и образования новых видов [24].
Партеногенетические виды Кавказских скальных ящериц рода Darevskia (семейство Lacertidae)
На сегодняшний день известно порядка 40 видов однополых ящериц родов Darevskia, Cnemidophorus, Hemidactylus, для которых характерен облигатный партеногенез [12].
Особенно интересны партеновиды Кавказские скальные ящерицы рода Darevskia , которые входят в saxicola -комплекс, которые ранее принадлежали к Lacerta [25]. В Закавказье и близлежащих районах Турции клонально размножающиеся ящерицы представлены бисексуальными и партеногенетическими видами. Их характеристика была дана на основе исследования электрофореза полиморфизма белков, а также исследования митохондриальной ДНК [26].
Род Darevskia представлен 17 двуполыми и 7 однополыми видами ящериц [25]. Партеногенетические ящерицы были открыты на территории Армении И. С. Даревским. Было установлено, что популяции Darevskia armeniaca состоят только из самок, которые откладывают жизнеспособные неоплодотворенные яйца [4]. Особи в популяциях партеновидов генетически идентичны между собой, так как происходят от единого предка. При размножении партеногенезом отсутствует комбинаторная изменчивость, следовательно, все изменения случайны и показывают процессы мутаций или рекомбинаций, идущие в геномах партеногенетических особей [24].
Изредка (приблизительно 1: 1000) среди потомков партеногенетических ящериц встречаются мужские особи, их большая часть погибает на различных стадиях эмбриогенеза. Единицы из этих самцов доживают до половозрелого состояния, но в тоже время их фертильность сильно понижена. Цитологические механизмы, отвечающие за появление в популяциях партеногенетических ящериц мужских особей, неустановленны [12]. Самки партеновидов рода Darevskia могут скрещиваться с самцами
«отцовского» вида, с образованием стерильных триплоидных гибридов. В тоже время, триплоидные самки рода Cnemidophorus оставляют плодовитое потомство, обуславливая появление триплоидных клонов [27].
Происхождение партеногенетических Кавказских скальных ящериц рода Darevskia
Во всех известных случаях у костистых рыб однополые виды возникли вследствие межвидовой гибридизации [28]. Точно также и у саламандр и лягушек однополые виды возникали путем гибридизации двуполых разновидностей, одно из возможных исключений, гибридизация между двуполыми видами, которая дала начало всем партеногенетическим видам ящериц [29]. Из-за их гибридного происхождения, каждый из однополых видов позвоночных сочетает большую часть генетического разнообразия двух различных двуполых видов. Многие локусы у особей родительских двуполых видов являются гомозиготными по конкретному аллелю. В тех случаях, когда два родительских двуполых вида имеют различные аллели, оба аллеля обнаружены у особей партеногенетических видов. Высокий уровень гетерозиготности у большинства видов партеногенетических позвоночных считается существенным фактором, благодаря которому они способны сохраняться в природе в течение тысяч поколений [9].
В настоящее время доказано, что все партеногенетические диплоидные виды Кавказских скальных ящериц (2n = 38) образовались вследствие сетчатой эволюции, гибридизацией четырех предковых бисексуальными форм, различные сочетания родительских видов давали начало появлению различных партеногенетических гибридных видов [12]. Повторные акты гибридизации не нужны для поддержания устойчивости партеногенетических видов [30]. Подтверждением является жизнь в течение десятков сотен поколений островных популяций партеногенетических видов, например, интродуцированная в Украине в 1964 года популяция вида D . armeniaca , основной ареал которого находится в Северной Армении [31].
Возникновение партеногенетических видов ящериц рода Darevskia можно описать с помощью теории «сетчатого видообразования» [12] (рис. 1). Один из двуполых видов - «материнский», другой является «отцовским», то есть гибридизовались самки одного вида и самцы другого вида.
«Материнский» вид для каждого партеногенетического вида определяли путем сравнительного анализа митохондриальной ДНК партеногенетических видов и возможного бисексуального родительского вида, потому что митохондриальный геном наследуется по материнской линии. «Отцовские» виды определяли с помощью аллозимного анализа. Сравнение вариабельность сайтов рестрикции митохондриальной ДНК у двуполых и партеногенетических видов, анализ аллозимов и исследования кариотипа дает возможность сделать вывод о гибридном происхождении партеногенетических видов рода Darevskia . Дивергенция митохондриального генома «материнского» и соответствующего партеногенетического вида у ящериц рода Darevskia составляет 0% - 0.6%, что говорит о недавнем появлении размножения по типу партеногенеза в роде Darevskia , после ледникового периода, примерно 10000 лет назад [32].
Партеногенетические виды ящериц рода Darevskia на основной части ареала аллопатричны с родительскими видами, но в зонах симпатрии обычно образуются стерильные триплоидные гибриды обоих полов, несущие два «материнских» генома и один «отцовский» геном [12].
Характеристика вида Darevskia unisexualis
Рисунок 1 - Схема гибридного происхождения партеногенетических видов рода Darevskia . Красным цветом показаны партеногенетические виды, черным - двуполые родительские виды
Вид Кавказских скальных ящериц Darevskia unisexualis (рис. 2) является одним из семи облигатно-партеногенетических видов рода Darevskia . Партеновид D . unisexualis возник в результате межвидовой гибридизации бисексуальных видов. Его родоначальными видами являются
D . raddei («материнский вид») и D . valentini («отцовский вид») [10].
Хромосомы у вида D . unisexualis акроцентрические, их число равно 38 в диплоидном наборе, в том числе пара микрохромосом. D . unisexualis также имеет редуцированную половую W хромосому продвинутого типа [33].
Популяции партеногенетического вида D . unisexualis находятся в центральной части Армении и прилегающих областях северо-восточной Турции: центральные популяции (Такярлу, Лчап); западная (Кучак); восточная (Норадуз); юго-восточная (Загалу) (рис. 3).
Рисунок 2 - Внешний вид Darevskia unisexualis
Вид D . unisexualis расселен в горных районах на высоте 1700 - 2100 метров. Изолированные популяции обнаружены в северной Армении и на побережье озера Севан. D . unisexualis обитает на коренной подстилающей породе, чаще вулканического происхождения, каменистых обвалах, кучах камней, а также на больших фрагментах лавы в степях вокруг гор и камнях по берегам горных прудов [34].
Рисунок 3 - Популяции Darevskia unisexualis: Кучак, Такярлу, Лчап, Норадуз,
Внешний вид Кавказских скальных ящериц вида D . unisexualis отличается заостренной, значительно приплюснутой головой, что позволяет пробираться в трещины и щели горных пород. Верхняя сторона тела бурого цвета, с рисунком из темных боковых лент, также окраска характеризуется явственной полосой по хребту. Нижняя сторона тела D . unisexualis окрашена в желтовато-белые цвета. По бокам в ряд вдоль всего тела располагаются синие или голубые пятнышки [35].
Анализ сайтов рестрикции митохондриальной ДНК выявил низкую степень нуклеотидной изменчивости и у партеновида, и у возможного «материнского» вида [32]. На основании разности генома митохондрий между «материнскоим» двуполым видом и однополым видом, возможно выяснить возраст партеногенетического вида, в частности, возраст партеновида D . unisexualis примерно 5000 лет.
У партеногенетического вида D . unisexualis , с помощью аллозимного анализа 35 локусов было показано, что партеногенетический вид представлен одним широко расселенным клоном, но также выявлены единичные редкие клоны [30]. У вида D . unisexualis обнаружено 3 клона [36], различающиеся аллельными вариантами не менее, чем в двух локусах, при этом соответствующие варианты обнаружены у родительских видов. Но встречались редкие аллели, не обнаруженные ни у одного из родительских видов. Доказано, что партеногенетическим видам рода Darevskia свойственна генетическая изменчивость [33].
Структура и особенности микросателлитных повторов эукариотических геномов
Геном эукариот содержит уникальные и повторяющиеся нуклеотидные последовательности. Доля содержания уникальных последовательностей в геномах видоизменяется у разных организмов и варьирует от 15 до 98% от всей ДНК. Уникальные последовательности по большей части являются некодирующими, то есть не несут генетической информации о функционально значимых полипептидных цепях или РНК, тогда как содержит значительное количество структурных генов.
Большое число множественных копий некодирующих повторяющихся последовательностей в гаплоидных геномах эукариот является загадочным с точки зрения эволюции. В настоящий момент выделяют часто повторяющиеся последовательности, число которых в гаплоидном геноме превосходит 105, и умеренно повторяющиеся, для которых характерно, как правило, 10-104 копий. Сателлитная ДНК относится к часто повторяющимся повторам и представляет собой длинные блоки, складывающиеся из коротких тандемных повторов длиной 1?20 п.о. Сателлитная ДНК составляют от 5 до 50% от общего количества ДНК в геномах эукариот [37].
А. Вайман и Р. Уайт в 1980 году, исследуя геном человека, в первый раз показали существование гипервариабельных локусов [38]. Для локусов, состоящих из тандемно повторяющихся олигонуклеотидных звеньев, характерна заметная асимметрия в составе пуринов и пиримидинов в различных звеньях, что подобно сателлитной ДНК. Вследствие особого нуклеотидного состава эти локусы, в большинстве случаев не несут сайтов узнавания большинства эндонуклеаз рестрикции. Данные локусы имеют различную геномную локализацию, в отличие от сателлитной ДНК, которая располагается в районе центромер. По причине схожести с сателлитной ДНК такие последовательности были названы «мини-» и «микросателлитами» [39].
Структурная организация мини- и микросателлитов
Размер повторяющегося мономерного звена у минисателлитов колеблется в промежутке от 6 до 100 п.н., а длина кластера равна 0,2-20 т.п.н. Большая часть минисателлитов принадлежит к GC-типу, но встречаются и АТ-типы. В геноме содержится от нескольких сотен до нескольких тысяч копий минисателлитов. Часть из них кластеризована в прителомерных областях хромосом, другие же равномерно распределены по геному [40].
Микросателлиты (SSR или STR) являются рассеянными по геному, тандемно организованными гипервариабельными последовательностями ДНК [41]. Аллели микросателлитов отличаются по длине из-за разного числа повторов звеньев. На основании повторяющегося мономерного звена и классифицируют микросателлитные повторы, с выделением мононуклеотидных (А)n, динуклеотидных (CT)n, (AC)n, тринуклеотидных (CAC)n, (TCC)n, (CTG)n, (TCT)n, тетрануклеотидных (GATA)n, (GACA)n и далее [42]. Размер повторяющегося звена микросателлитов - 1-6 п.о., кластера - 20-60 п.о. [40]. Исключение - экспансии, то есть резкое увеличение длины тринуклеотидного повтора, при котором размер кластера может превосходить 1 000 п.о., которые приводят к тяжелым наследственным болезням [43].
По строению ДНК выделяют простые микросателлиты, состоящие только из одного повторяющегося мотива, так называемые совершенные повторы, а также сложные микросателлиты, несущие разные по составу нуклеотидов повторов, названные несовершенными повторами [44]. В сложном микросателлитном локусе могут содержаться аллели разной структуры [45]. По данной номенклатуре, выделяют аллели, которые согласованны с вариабельным числом одинаковых повторяющихся звеньев, интераллели, несущие в определенной точке делецию или инсерцию нуклеотида другого размера, в отличие от основного повтора, а также экстраординарные аллели, очень сложные по структуре и редко встречающиеся в популяциях.
Полиморфизм микросателлитов определяется вариантами числа повторов звеньев в аллелях [46]. Микросателлиты составляют примерно 3% генома человека, около 0,5% приходится на чаще всего встречающиеся динуклеотидные повторы, редко встречаются тринуклеотидные. У человека один микросателлит наблюдается приблизительно на каждые 2 000 п.о. В тоже время, у растений тринуклеотидные повторы наиболее распространенный тип микросателлитов [47]. У животных частота встречаемости микросателлитов положительно взаимосвязана с размером генома [48], наибольшая обнаружена у млекопитающих. Впрочем, у растений концентрация микросателлитов отрицательно коррелирует с размером генома в связи с тем, что микросателлитные локусы редко встречаются в повторяющихся частях геномов растений, вовлеченных в экспансию, к примеру, в ретротранспозонах в длинных повторах на концах [49].
Распространение и возможные функции микросателлитов
По геному микросателлиты распространены равномерно [50], с равной вероятностью они распределены и межгенных пространствах и в интронах [51]. В пределах хромосомы микросателлиты реже располагаются в субтеломерных районах [52]. У ряда видов концентрация микросателлитов и их распространение по длине у Х-хромосомы не совпадает с распределением на аутосомах [53].
Концентрация микросателлитных локусов в геномах мыши и человека в два раза выше на концах плеч хромосом [49]. Распределение совершенных микросателлитов по хромосомам человека проанализировали и выявили, что плотность микросателлитов в отдельных хромосомах варьирует слабо, исключение составляет 19-я хромосома [54]. В экзонах часто встречаются тринуклеотидные и гексануклеотидные повторы, остальные повторы - в интронах. Микросателлиты также найдены в малом количестве и у прокариот. Как правило, это длинные повторы, иногда связаные с факторами вирулентности, то есть микросателлиты выступают в качестве «переключателей» транскрипции и трансляции [55].
Большое количество проведенных исследований показывают, что расположение микросателлитов в геномах является не случайным. Часто микросателлиты локализованы в составе крупной фракции некодирующей ДНК и в тоже время достаточно редко встречаются в кодирующих областях геномов. Микросателлиты часто встречаются рядом с SINE и LINE элементами.
Самые разнообразные типы микросателлитных повторов были найдены в некодирующих частях генома эукариот таких классов как: Saccharomyces cerevisiae (Сахаромицеты), Shizosaccharomyces pombe , Caenorabditis elegans (Нематоды), Drosophila [56]. Однако, триплетные повторы, которые связаны с различными заболеваниями, обнаружены в геноме челловека в кодирующих областях [57]. Установлено, что микросателлиты широко распространены и протяженны у позвоночных, в сравнении с беспозвоночными, а также наиболее протяженные микросателлитные последовательности обнаружены у холоднокровных видов [58].
Предполагалось, что высокоповторяющиеся ДНК не выполняют никаких функции и абсолютно нейтральны. Длительное время сохранялось представление о повторах как о «мусорной» ДНК [59].
Широкая распространенность микросателлитов в геномах основана на их возможном участии в образовании хромосом-специфичных структур. Механизм формирования и поддержания видоспецифичных хромосомных структур высоко консервативнен для большей части геномов различных видов [60]. Предполагается, что повторы, чаще всего располагающиеся в центромерных областях, выполняют функции удержания сестринских хроматид, а также косвенного участия в организации и деятельности кинетохор [61].
По появившимся данным микросателлитные последовательности нуклеотидов геномов участвуют в регуляции транскрипции генов [62], рекомбинационных событий [63], а также генерации позиционных сигналов нуклеосом [64]. Простые тандемные повторы могут являться важнейшим фактором в регуляции экспрессии определенных генов, которые могут транскрибироваться только при наличии особых тандемных повторов, к примеру, (GAA)17 в промоторе гена LacZ E . coli [65]. Другие тандемные повторы, располагающиеся перед активаторной последовательностью, являются сайтом связывания различных белков-регуляторов [37]. Некоторые нейродегенеративные заболевания человека связаны с экспансией тринуклеотидных повторов, так в основе синдрома ломкой Х-хромосомы, а также миотононической дистрофии лежит понижение или остановка транскрипции соответствующих или близко расположенных генов [66].
Число повторов находится в обратной зависимости от транскрипционной активности генов, которые несут тринуклеотидные повторы [67].
Микросателлитные ДНК - «горячие» точки рекомбинации [68], что подтверждено значительным количеством исследований, проведенных на вирусах [69], дрожжах [70], а также человеке [68]. Динуклеотидные повторы являются основными сайтами рекомбинации благодаря их сходству с ферментами рекомбинации. Некоторые микросателлитные повторы могут индуцировать рекомбинацию, напрямую изменяя структуру ДНК. Белки, которых связываются с (GT)n-, (CA)n-, (CT)n-, (GA)n-, (GC)n- или (AT)n- повторами, вызывают Z-конформацию и другие альтернативные вторичные структуры ДНК [71].
Микросателлитные повторы могут оказывать влияние на репликацию ДНК [72] и на клеточный цикл. Известно, что в гене человека CHK 1 , отвечающем клеточный цикл, в кодирующей области есть (А)9-кластер [73], являющийся вероятным сайтом мутаций, вызывающих появление опухолевых клеток [74].
Микросателлиты также способны к поддержанию пространственной структуры хроматина, способствуя присоединению хромосомной ДНК к матриксу ядра с помощью специальных белков, присоединяющихся к определенным простым последовательностям нуклеотидов, например, к А- обогащенным повторам [57]. Впрочем, проаналированные данные строения 592 микросателлитных локусов 98 видов, относящихся к классам рыб, птиц, амфибий, рептилий и млекопитающих показали то, что размер генома не коррелирует с числом микросателлитных повторов, и не подтвердили предположение, первичной функцией микросателлитов является упаковка ДНК в хромосомы.
Итак, последующее исследование взаимосвязи вариабельности и мутаций микросателлитов с различными процессами, идущими внутри клетки и фенотипическими эффектами, имеет значение выяснения их функций.
Использование микросателлитных ДНК в качестве геномных маркеров
В геномах организмов даже одного вида для мини- и микросателлитов характерна высокая вариабельность по количеству копий отличаются как в норме, так и при патологиях организма. Вследствие этого свойства, мини- и микросателлиты носят название тандемных повторов с изменяющимся числом копий ? VNTR [37].
Гипервариабельные локусы характеризуются высоким полиморфизмом, благодаря этому их информативность как генетических маркеров заметно выше, чем у значительного большинства биохимических маркеров, таких как изозимы ферментов или группы крови, в популяциях частота гетерозиготности микросателлитов близка к 100% [40].
Системы маркеров на основе мини- и микросателлитных последовательностей в геноме живых организмов позволяют использовать зонды для разрешения различных генетических задач. Микросателлитные ДНК используются сегодня в качестве геномных маркеров в медицинских исследованиях, а также при исследовании организации, структуры и нестабильности генома, а также таких фундаментальных проблем биологии, как видообразование, эволюция и систематика. Широко используются микросателлиты в свиноводстве. Микросателлитные профили свиней используют в популяционно-генетических и генеалогических исследованиях, в генетической экспертизе происхождения, а также в качестве критериев породной принадлежности животных [75]. Также по уровню гетерозиготности локусов микросателлитной ДНК в различных популяциях свиней можно определить степень антропогенного воздействия, в особенности последствиями аварии на Чернобыльской АЭС [76].
Картирование генов, сцепленных с гипервариабельными маркерами, создает условия для выделения и клонирования нуклеотидной последовательности генов и определения структуры генов, которые кодируют белки. Это способствует возможности изучения молекулярных механизмов генных болезней.
Монолокусных анализ микросателлитсодержащих локусов (локус-специфическая ПЦР)
Анализ микросателлитных локусов проводят при помощи ПЦР реакции. В 1989 году этот способ был предложен J. L. Weber с соавторами. Было показано, что длина блоков (dC-dA)n*(dG-dT)n различается в семи случаях из восьми у разных организмов, что дает возможность использовать их как генетические маркеры. Однако, самое важное, J. L. Weber с соавторами ввели чрезвычайно эффективный метод анализа данных маркеров, который предполагал амплификацию при помощи ПЦР и последующее разделение продуктов реакции на полиакриламидном геле. В сравнении с используемыми ранее методами гибридизации геномных блотов, анализ микросателлитносодержащих локусов с помощью ПЦР дал возможность резко увеличить чув
Молекулярная структура и наследование аллельных вариантов микросателлитных локусов у партеногенетического вида ящериц Darevskia Unisexualis дипломная работа. Биология и естествознание.
Курсовая Работа На Тему Конструкция И Материал Проводов
Контрольная работа по теме Географическая структура газового экспорта России
Реферат по теме Ценности и ценностные ориентации молодежи
Курсовая работа по теме ИТ-индустриия и разработка ПО
Контрольная работа по теме Социальный генезис высших психических функций
Назначение Уголовного Наказания 322 Ук Курсовая Работа
Эссе Учителей Русского Языка И Литературы
Библиотека Рефератов Бесплатно
Реферат по теме Описание некоторых жуков
Реферат На Тему Возникновение И Развитие Политических Учений
Темы Курсовых Муниципальное Управление
Темы Дипломных Работ По Литературе
Реферат На Тему Теория Идеальных Оптических Систем (Параксиальная Или Гауссова Оптика)
Ессентуки Реферат По Истории
Курсовая работа: Сущность, виды и эффективность инвестиций в человеческий капитал
Контрольная Работа Векторы Метод Координат В Пространстве
Реферат: Respect In Death Of Salesman Essay
Курсовая Работа На Тему Правова Держава
Сочинение По Тексту Аксенова
Дипломная Работа На Тему Особенности Развития Проектной Организации
Двудольные растения - Биология и естествознание презентация
Загальна цитологія - Биология и естествознание презентация
Эвакуационные мероприятия. Определение понятия, виды, способы и организации проведения - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда презентация