Semantides - Semantides
Semantides (nebo semantoforetické molekuly) jsou biologické makromolekuly které nesou genetickou informaci nebo její přepis. Rozlišují se tři různé kategorie nebo semantidy: primární, sekundární a terciární. Primární sémantidy jsou geny, které se skládají z DNA. Sekundární semantidy jsou řetězce messenger RNA, což jsou přepsal z DNA. Terciární semantidy jsou polypeptidy, což jsou přeloženo z poselské RNA.[1] v eukaryotický organismy, primární semantidy mohou sestávat z jaderný, mitochondriální nebo plastidová DNA.[2] Ne všechny primární sémantidy nakonec tvoří terciární sémantidy. Některé primární semantidy nejsou přepsány do mRNA (nekódující DNA ) a některé sekundární semantidy nejsou přeloženy do polypeptidů (nekódující RNA ). Složitost semantidů se velmi liší. U terciárních semantidů jsou velké globulární polypeptidové řetězce nejsložitější a strukturální bílkoviny, skládající se z opakování jednoduchých sekvencí, jsou nejméně složité. Termín semantid a související termíny vytvořil Linus Pauling a Emile Zuckerkandl.[1] Ačkoli sémantidy jsou hlavním typem dat používaných v moderní fylogenetice, samotný termín se běžně nepoužívá.
Související pojmy
Izosémantický
DNA nebo RNA, které se liší základna sekvence, ale překládat do identických polypeptidových řetězců se označují jako isosemantické.[1]
Epizemantické
Molekuly, které jsou syntetizován podle enzymy (terciární semantidy) se označují jako epizemantické molekuly. Epizemantické molekuly mají větší rozmanitost typů než semantidy, které se skládají pouze ze tří typů (DNA, RNA nebo polypeptidy). Ne všechny polypeptidy jsou terciární semantidy. Některé, zejména malé polypeptidy, mohou být také epizemantické molekuly.[1]
Asemantický
Molekuly, které organismus neprodukuje, se označují jako sémantické molekuly, protože neobsahují žádnou genetickou informaci. Asementické molekuly mohou být změněny na epizemantické molekuly pomocí anabolické procesy. Asemantické molekuly se mohou také stát sémantickými molekulami, když se integrují do genomu. Určitý viry a epizomy mít tuto schopnost.[1]
Když se odkazuje na molekulu jako na sémantickou, epizemantickou nebo asemantickou, pak to platí pouze pro konkrétní organismus. Sémantická molekula pro jeden organismus může být asemantická pro jiný organismus.
Výzkumné aplikace
Semantidy se používají jako fylogenetické informace pro studium evoluční historie organismů. Primární sémantidy se také používají jako srovnávací biologická rozmanitost analýzy. Jelikož však extracelulární DNA může nějakou dobu přetrvávat, nelze tyto typy analýz rozeznat aktivní od neaktivních nebo mrtvých organismů.[3][4]
Míra, do jaké jsou biologické makromolekuly informativní pro studium evoluční historie, se liší. Čím složitější je molekula, tím je informativnější pro fylogenetiku. Primární a sekundární semantidy obsahují nejvíce informací. V terciárních semantidech jsou některé informace ztraceny, protože mnoho aminokyselin je kódováno více než jednou kodon.[1][5]
Epizemantické molekuly (např. karotenoidy ) jsou také informativní pro fylogenetiku. Distribuce těchto molekul však nekorelují dokonale s fylogeniemi založenými na semantidech.[6] Proto je často stále zapotřebí nezávislé potvrzení.[1] Čím více enzymů se účastní syntézy cesta, tím je nepravděpodobnější, že by se tyto cesty vyvíjely samostatně. Proto pro epizemantické molekuly jsou molekuly, které jsou syntetizovány z nejméně komplexních asemantických molekul, nejinformativnější ve fylogenetice. Různé dráhy však mohou syntetizovat podobné nebo dokonce identické molekuly. Například u zvířat, rostlin a jiných eukaryotů byly nalezeny různé cesty vitamín C syntéza.[7] Určité molekuly by proto neměly být používány ke studiu fylogenetických vztahů.[1]
Ačkoli asemantické molekuly by mohly naznačovat některé kvantitativní nebo kvalitativní vlastnosti skupiny organismů, jsou považovány za nespolehlivé a neinformativní pro fylogenetiku.[1]
Analýzy využívající různé semantidy mohou vést ke konfliktním fylogenezím. Pokud jsou však fylogeneze shodné, pak existuje větší podpora evolučního vztahu. Analýzou větších sekvencí (např. Úplných sekvencí mitochondriálního genomu) lze vytvořit fylogeneze, které jsou více rozlišené a mají větší podporu.[8]
Příklady
Semantidy často používané ve studiích jsou společné většině organismů a je známo, že se v průběhu času mění jen pomalu. Příklady těchto makromolekul jsou:
- ATPáza
- Cytochrom b[9][10]
- Cytochrom c oxidáza podjednotka I[2][11]
- Protein tepelného šoku geny
- Histon H3[11]
- RecA[12]
- Gen aktivující rekombinaci 1[10]
- Ribonukleáza P RNA[13]
- Ribozomální DNA (např. 28S rDNA)[14]
- Ribozomální RNA (např. 16S rRNA )[2][11][12][13][15]
Reference
- ^ A b C d E F G h i Zuckerkandl, Emile; Pauling, Linus (01.03.1965). "Molekuly jako dokumenty evoluční historie". Journal of Theoretical Biology. 8 (2): 357–366. doi:10.1016/0022-5193(65)90083-4. ISSN 0022-5193. PMID 5876245.
- ^ A b C Fontanilla, Ian Kendrich; Naggs, Fred; Wade, Christopher Mark (září 2017). „Molekulární fylogeneze Achatinoidea (Mollusca: Gastropoda)“ (PDF). Molekulární fylogenetika a evoluce. 114: 382–385. doi:10.1016 / j.ympev.2017.06.014. PMID 28647619.
- ^ Anglie, L.S; Vincent, M.L .; Trevors, J.T; Holmes, S.B (2004-10-18). "Extrakce, detekce a perzistence extracelulární DNA v mikrokosmu lesního vrhu". Molekulární a buněčné sondy. 18 (5): 313–319. doi:10.1016 / j.mcp.2004.05.001.
- ^ Rettedal, Elizabeth A .; Brözel, Volker S. (duben 2015). „Charakterizace rozmanitosti aktivních bakterií v půdě komplexním stabilním izotopovým sondováním DNA a RNA pomocí H 2 18 O“. Mikrobiologie Otevřeno. 4 (2): 208–219. doi:10,1002 / mbo3,230. PMC 4398504. PMID 25650291.
- ^ Weisblum, B .; Benzer, S .; Holley, R. W. (01.08.1962). „Fyzický základ pro degeneraci v kódu aminokyselin“. Sborník Národní akademie věd. 48 (8): 1449–1454. doi:10.1073 / pnas.48.8.1449. ISSN 0027-8424. PMC 220973. PMID 14005813.
- ^ Klassen, J. L .; Foght, J. M. (01.04.2008). „Rozdíly ve složení karotenoidů mezi hymenobaktery a příbuznými kmeny podporují stromový model vývoje karotenoidů“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 74 (7): 2016–2022. doi:10.1128 / AEM.02306-07. ISSN 0099-2240. PMC 2292609. PMID 18263749.
- ^ Wheeler, Glen; Ishikawa, Takahiro; Pornsaksit, Varissa; Smirnoff, Nicholas (2015-03-13). „Vývoj alternativních biosyntetických drah pro vitamin C po získání plastidů u fotosyntetických eukaryot“. eLife. 4. doi:10,7554 / eLife.06369. ISSN 2050-084X. PMC 4396506. PMID 25768426.
- ^ Powell, Alexis F.L.A .; Barker, F. Keith; Lanyon, Scott M. (leden 2013). "Empirické vyhodnocení schémat rozdělení pro fylogenetické analýzy mitogenomických dat: ptačí případová studie". Molekulární fylogenetika a evoluce. 66 (1): 69–79. doi:10.1016 / j.ympev.2012.09.006. PMID 23000817.
- ^ Castresana, Jose (01.04.2001). „Fylogeneze cytochromu b a taxonomie lidoopů a savců“. Molekulární biologie a evoluce. 18 (4): 465–471. doi:10.1093 / oxfordjournals.molbev.a003825. ISSN 1537-1719. PMID 11264397.
- ^ A b Perdices, Anabel; Bohlen, Joerg; Šlechtová, Vendula; Doadrio, Ignacio (01.01.2016). Peng, Zuogang (ed.). „Molekulární důkazy pro mnohonásobný původ evropských pichlavých sekavců (Teleostei, Cobitidae)“. PLOS One. 11 (1): e0144628. doi:10.1371 / journal.pone.0144628. ISSN 1932-6203. PMC 4699775. PMID 26727121.
- ^ A b C Gosliner, Terrence M .; Schepetov, Dimitry; Chichvarkhin, Anton; Ekimova, Irina; Carmona, Leila; Cella, Kristen (2016-12-15). „Radikální řešení: Fylogeneze čeledi Nudibranch Fionidae“. PLOS One. 11 (12): e0167800. doi:10.1371 / journal.pone.0167800. ISSN 1932-6203. PMC 5158052. PMID 27977703.
- ^ A b Kalita, Michał; Małek, Wanda (prosinec 2017). "Molekulární fylogeneze bakterií Bradyrhizobium izolovaných z kořenových uzlíků kmene rostlin Genisteae rostoucích v jihovýchodním Polsku". Systematická a aplikovaná mikrobiologie. 40 (8): 482–491. doi:10.1016 / j.syapm.2017.09.001. PMID 29102065.
- ^ A b Peters, I. R .; Helps, C. R .; McAuliffe, L .; Neimark, H .; Lappin, M. R.; Gruffydd-Jones, T. J .; Day, M. J .; Hoelzle, L. E .; Willi, B. (01.05.2008). "RNáza P RNA Gene (rnpB) Fylogeneze hemoplasmat a jiných druhů mykoplazmat". Journal of Clinical Microbiology. 46 (5): 1873–1877. doi:10.1128 / JCM.01859-07. ISSN 0095-1137. PMC 2395117. PMID 18337389.
- ^ Mckenna, Duane D .; Farrell, Brian D .; Caterino, Michael S .; Farnum, Charles W .; Hawks, David C .; Maddison, David R .; Seago, Ainsley E .; Short, Andrew E. Z .; Newton, Alfred F. (2015). „Fylogeneze a vývoj Staphyliniformia a Scarabaeiformia: lesní stelivo jako odrazový můstek pro diverzifikaci nefytofágních brouků“. Systematická entomologie. 40 (1): 35–60. doi:10.1111 / syen.12093. ISSN 1365-3113.
- ^ Naggs, Fred; Mordan, Peter B .; Wade, Christopher M. (04.04.2006). „Evoluční vztahy mezi suchozemskými šneky a slimáky Pulmonate (Pulmonata, Stylommatophora)“. Biologický žurnál společnosti Linnean. 87 (4): 593–610. doi:10.1111 / j.1095-8312.2006.00596.x. ISSN 0024-4066.