Crossover interference - Crossover interference

Crossover interference je termín používaný k označení nenáhodného umístění výhybky ve vztahu k sobě navzájem během redukční dělení buněk. Termín je přičítán Hermann Joseph Muller, který poznamenal, že jeden crossover „interferuje s náhodným výskytem dalšího přechodu ve stejné dvojici chromozomů, a proto jsem tento jev nazval„ interferencí “.“[1]

Současný model meiotické rekombinace, iniciovaný dvouvláknovým zlomem nebo mezerou, následovaný párováním s homologním chromozomem a invazí vlákna, aby se zahájil proces rekombinační opravy. Oprava mezery může vést k crossover (CO) nebo non-crossover (NCO) z přilehlých oblastí. Předpokládá se, že k rekombinaci CO dochází u modelu Double Holliday Junction (DHJ), znázorněného vpravo nahoře. Předpokládá se, že NCO rekombinanty se vyskytují primárně na modelu Synthesis Dependent Strand Annealing (SDSA), ilustrovaném vlevo nahoře. Většina událostí rekombinace se zdá být typu SDSA.

Meiotické výhybky (CO) se zdají být regulovány, aby bylo zajištěno, že CO budou stejné chromozóm jsou distribuovány daleko od sebe (křížené rušení). U hlístice Caenorhabditis elegans, meiotické dvouřetězcové zlomy (DSB) převyšují CO. Tedy ne všechny DSB jsou opraveny rekombinačním procesem vedoucím k CO. Protein RTEL-1 je nutný k prevenci přebytečných meiotických CO. v rtel-1 mutanty meiotická CO rekombinace je významně zvýšena a crossover interference se zdá být nepřítomná.[2] RTEL1 pravděpodobně jedná propagací žíhání řetězce závislé na syntéze což má za následek nepřekřížené (NCO) rekombinanty místo CO (viz diagram).[2] Za normálních okolností je asi polovina všech DSB převedena na poddůstojníky. Zdá se, že RTEL-1 prosazuje meiotickou křížovou interferenci tím, že opravu některých DSB směřuje spíše k poddůstojníkům než k CO.[2]

U lidí se rychlost rekombinace zvyšuje s věkem matky.[3] Kromě toho se zdá, že umisťování ženských rekombinačních událostí je čím dál více deregulováno s věkem matky, přičemž větší část událostí se odehrává v těsné vzájemné blízkosti, než by se dalo očekávat u jednoduchých modelů křížové interference.[4]

Vysoká negativní interference

Bakteriofág T4

Vysoká negativní interference (HNI), na rozdíl od pozitivní interference, odkazuje na asociaci rekombinace události obvykle měřeny za krátkou dobu genomický vzdálenosti, obvykle v a gen. Na takové krátké vzdálenosti existuje pozitivní korelace (negativní interference) rekombinačních událostí. Jak bylo studováno v bakteriofág T4 tato korelace je větší, čím kratší je interval mezi místy použitými pro detekci.[5] HNI je způsobeno vícenásobnými výměnami v krátké oblasti genomu během individuální páření.[6] To, co se v genetickém kříži počítá jako „jediná výměna“ zahrnující pouze vzdálené markery, může být ve skutečnosti složitá událost, která je distribuována po konečné oblasti genomu.[7] Přepínání mezi vlákny šablony DNA během Syntéza DNA (viz obrázek, SDSA cesta), označovaná jako rekombinace s výběrem kopie, byla navržena k vysvětlení pozitivní korelace rekombinačních událostí v genu.[8] Zdá se, že HNI vyžaduje poměrně přesné údaje základní komplementarita v oblastech rodičovských genomů, kde dochází k souvisejícím rekombinačním událostem.[9]

HIV

Každý virus lidské imunodeficience (HIV ) Částice obsahuje dva jednovláknové pozitivní smysly RNA genomy. Po infekci hostitelské buňky, a DNA kopii genomu tvoří reverzní transkripce genomů RNA. Reverzní transkripce je doprovázena přepínáním templátu mezi dvěma kopiemi genomu RNA (rekombinace s výběrem kopie).[10] V každém replikačním cyklu se vyskytuje 5 až 14 rekombinačních událostí na genom.[11] Tato rekombinace vykazuje HNI.[12] HNI je zjevně způsoben korelovanými přechody templátů během syntézy DNA s minusřetězcem.[13] Rekombinace přepínání šablon se jeví jako nezbytná pro zachování integrity genomu a jako opravný mechanismus pro záchranu poškozených genomů.[10][14]


Reference

  1. ^ Muller, HJ (1916). "Mechanismus přechodu". Dopoledne. Nat. 50.
  2. ^ A b C Youds JL, Mets DG, McIlwraith MJ, Martin JS, Ward JD, ONeil NJ, Rose AM, West SC, Meyer BJ, Boulton SJ (2010). „RTEL-1 vynucuje meiotickou křížovou interferenci a homeostázu“. Věda. 327 (5970): 1254–8. doi:10.1126 / science.1183112. PMC  4770885. PMID  20203049.
  3. ^ Kong A, Barnard J, Gudbjartsson DF, Thorleifsson G, Jonsdottir G, Sigurdardottir S, Richardsson B, Jonsdottir J, Thorgeirsson T, Frigge ML, Lamb NE, Sherman S, Gulcher JR, Stefansson K (2004). „Míra rekombinace a reprodukční úspěch u lidí“. Nat. Genet. 36 (11): 1203–6. doi:10.1038 / ng1445. PMID  15467721.
  4. ^ Campbell CL, Furlotte NA, Eriksson N, Hinds D, Auton A (2015). „Únik z křížení se zvyšuje s věkem matky“. Nat Commun. 6: 6260. doi:10.1038 / ncomms7260. PMC  4335350. PMID  25695863.
  5. ^ Chase M, Doermann AH. Vysoká negativní interference přes krátké segmenty genetické struktury bakteriofága T4. Genetika. 1958 květen; 43 (3): 332-53. PMID: 17247760
  6. ^ Edgar RS, Steinberg CM. O původu vysoké negativní interference přes krátké segmenty genetické struktury bakteriofága T4. Virologie. 1958 srpen; 6 (1): 115-28. PMID: 13626191
  7. ^ Steinberg CM, Edgar RS. Kritický test současné teorie genetické rekombinace v bakteriofágu. Genetika. 1962 únor; 47: 187-208. PMID: 13916671 PMCID: PMC1210322
  8. ^ Bernstein H. O mechanismu intragenní rekombinace. I. Oblast II bakteriofága T4. (1962) Journal of Theoretical Biology. 1962; 3, 335-353. https://doi.org/10.1016/S0022-5193(62)80030-7
  9. ^ Berger H, Warren AJ. Účinky delečních mutací na vysokou negativní interferenci v bakteriofágu T4D. Genetika. 1969 září; 63 (1): 1-5. PMID: 5365292 PMCID: PMC1212323
  10. ^ A b Rawson JMO, Nikolaitchik OA, Keele BF, Pathak VK, Hu WS. K účinné replikaci HIV-1 a zachování integrity virového genomu je nutná rekombinace. Nucleic Acids Res. 2018 Nov 16; 46 (20): 10535-10545. doi: 10,1093 / nar / gky910. PMID: 30307534
  11. ^ Cromer D, Grimm AJ, Schlub TE, Mak J, Davenport MP. Odhad rychlosti přepínání a rekombinace HIV šablony in-vivo. AIDS. 2016 Jan; 30 (2): 185-92. Doi: 10.1097 / QAD.0000000000000936. PMID: 26691546
  12. ^ Hu WS, Bowman EH, Delviks KA, Pathak VK. K homologní rekombinaci dochází u odlišné retrovirové subpopulace a vykazuje vysokou negativní interferenci. J Virol. 1997 srpen; 71 (8): 6028-36. PMID: 9223494
  13. ^ Anderson JA, Teufel RJ 2, Yin PD, Hu WS. Korelované události přepínání templátů během syntézy DNA s minusřetězcem: mechanismus pro vysokou negativní interferenci během retrovirové rekombinace. J Virol. 1998 únor; 72 (2): 1186-94. PMID: 9445017
  14. ^ Hu WS, Temin HM. Retrovirová rekombinace a reverzní transkripce. Věda. 30. listopadu 1990; 250 (4985): 1227-33. PMID: 1700865

externí odkazy