Информация

Защо вмъкването на един нуклеотид не е разрушително за ДНК?

Защо вмъкването на един нуклеотид не е разрушително за ДНК?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Доколкото знам, протеините се изграждат чрез последователно отчитане на тройки нуклеотиди.
Но ако в определен момент в последователността е вмъкнат нуклеотид, следната последователност от тризнаци е напълно различна.

Например: AATACGGTACCATTA ... AAT ACG GTA CCA TTA ... Но вмъквайки нуклеотид В на второ място, получаваме ABA TAC GGT ACC ATT ... Което е напълно различно.

От теорията обаче знам, че едно вмъкване на нуклеотид не е опасно в повечето случаи.

Някой може ли да изясни мнението ми по този въпрос?


Сингъл заместване често могат да бъдат мълчаливи или поне да не повлияят значително структурата и функцията на получения протеин. Но това, което описвате, е изместване на рамката и това е една от най-разрушителните мутации. Той напълно ще промени последователността на протеина след тази мутация и ще наруши функцията на тези части на протеина.

Вмъкванията или изтриванията, които водят до изместване на рамката, са абсолютно разрушителни мутации.


Разлика между глупава и безсмислена мутация

ДНК постоянно се подлага на промени поради различни фактори, включително вътрешен и екологичен произход. ДНК уврежданията и мутациите са две такива промени, които се случват в ДНК. Мутацията се дефинира като основна промяна в ДНК последователността. Мутациите не могат да бъдат разпознати и поправени от ензими. Мутиралите гени водят до различни аминокиселинни последователности, които произвеждат грешни протеинови продукти. Мутациите се причиняват от вмъкване на нуклеотиди, делеция на нуклеотиди, инверсия на нуклеотиди, дублиране на нуклеотиди и пренареждане на нуклеотиди в ДНК. Мутациите възникват по време на репликацията на ДНК или поради различни фактори на околната среда като UV светлина, цигарен дим, радиация и т.н. Има различни видове мутации като точкови мутации, мутации с изместване на рамката, мисенс мутации, тихи мутации и безсмислени мутации. Missense мутация е точкова мутация, която води до заместване на различна аминокиселина в аминокиселинната последователност поради промяната на единичен нуклеотид в иРНК последователността. Безсмислената мутация е точкова мутация, която води до пресечен, непълен, нефункционален протеинов продукт, дължащ се на въвеждането на преждевременно стоп кодон в транскрибираната mRNA последователност. Ключовата разлика между миссенс и глупост мутация е, че миссенс мутацията замества различна аминокиселина в аминокиселинната последователност, докато безсмислената мутация въвежда стоп кодон в иРНК последователността.

СЪДЪРЖАНИЕ


Съдържание

Информацията, съдържаща се в ДНК, определя протеиновата функция в клетките на всички организми. Транскрипцията и транслацията позволяват тази информация да бъде предадена за производството на протеини. Грешка при четене на това съобщение може да доведе до неправилна функция на протеина и в крайна сметка да причини заболяване, дори когато клетката включва различни коригиращи мерки.

Централна догма Редактиране

През 1956 г. Франсис Крик описва потока от генетична информация от ДНК към специфична аминокиселинна подредба за създаване на протеин като централна догма. [1] За да функционира клетката правилно, протеините трябва да се произвеждат точно за структурни и за каталитични дейности. Неправилно направеният протеин може да има пагубни ефекти върху жизнеспособността на клетките и в повечето случаи да причини по-висш организъм да стане нездравословен от анормални клетъчни функции. За да се гарантира, че геномът успешно предава информацията, механизми за корекция като екзонуклеази и системи за възстановяване на несъответствие са включени в репликацията на ДНК. [1]

Транскрипция и превод Редактиране

След репликацията на ДНК отчитането на избрана част от генетичната информация се осъществява чрез транскрипция. [1] Нуклеотидите, съдържащи генетичната информация, сега се намират на едноверижен шаблон за предаване на съобщения, наречен иРНК. ИРНК е включена със субединица на рибозомата и взаимодейства с рРНК. Генетичната информация, носена в кодоните на иРНК, сега се чете (декодира) от антикодони на тРНК. При четене на всеки кодон (триплет) аминокиселините се съединяват, докато се достигне стоп кодон (UAG, UGA или UAA). В този момент полипептидът (протеинът) е синтезиран и се освобождава. [1] За всеки 1000 аминокиселини, включени в протеина, не повече от една е неправилна. Тази вярност на разпознаване на кодони, поддържаща важността на правилната рамка за четене, се постига чрез правилно сдвояване на бази на мястото на рибозома А, GTP хидролизна активност на EF-Tu като форма на кинетична стабилност и механизъм за корекция при освобождаване на EF-Tu . [1]

По време на профазната транслация може да възникне и сместване на рамката, като се произвеждат различни протеини от припокриващи се отворени рамки за четене, като например ретровирусни протеини gag-pol-env. Това е доста често срещано при вируси и се среща и при бактерии и дрожди (Farabaugh, 1996). Смята се, че обратната транскриптаза, за разлика от РНК полимераза II, е по -силна причина за появата на мутации с изместване на рамката. В експериментите само 3–13% от всички мутации с изместване на рамката са възникнали поради РНК полимераза II. При прокариотите степента на грешка, предизвикваща мутации на смяна на рамката, е само някъде в диапазона .0001 и .00001. [5]

Има няколко биологични процеса, които помагат за предотвратяване на мутации при изместване на рамката. Възникват обратни мутации, които променят мутиралата последователност обратно към оригиналната последователност от див тип. Друга възможност за корекция на мутация е използването на супресорна мутация. Това компенсира ефекта на оригиналната мутация, като създава вторична мутация, измествайки последователността, за да позволи четенето на правилните аминокиселини. Ръководната РНК може също да се използва за вмъкване или изтриване на уридин в иРНК след транскрипция, което позволява правилната рамка за четене. [1]

Кодон-триплет важност Редактиране

Кодонът е набор от три нуклеотида, триплет, който кодира определена аминокиселина. Първият кодон установява рамката за четене, при което започва нов кодон. Аминокиселинната гръбначна последователност на протеина се определя от съседни тризнаци. [6] Кодоните са ключови за транслацията на генетична информация за синтеза на протеини. Рамката за четене се задава, когато започва транслацията на тРНК и се поддържа, докато чете една тройка на следващата. Разчитането на генетичния код се подчинява на три правила за контролните кодони в иРНК. Първо, кодоните се четат в посока 5 'до 3'. Второ, кодоните не се припокриват и съобщението няма пропуски. Последното правило, както е посочено по -горе, че съобщението се превежда във фиксирана рамка за четене. [1]

Мутациите на фреймшиф могат да възникнат произволно или да бъдат причинени от външен стимул. Откриването на мутации с изместване на рамката може да стане чрез няколко различни метода. Frameshifts са само един вид мутация, която може да доведе до непълни или неправилни протеини, но те представляват значителен процент грешки в ДНК.

Генетично или екологично редактиране

Това е генетична мутация на ниво нуклеотидни бази. Постоянно се търсят защо и как се появяват мутации при смяна на рамки. Направено е проучване за околната среда, по-специално производството на UV-индуцирани мутации на рамково изместване от ДНК полимерази с дефицит на 3 ′ → 5 ′ екзонуклеазна активност. Нормалната последователност 5′ GTC GTT TTA CAA 3′ беше променена на GTC GTT T TTA CAA (MIDT) на GTC GTT C TTA CAA (MIDC) за изследване на изместването на рамката. Е. coli pol I Kf и T7 ДНК полимераза мутантни ензими, лишени от 3 ′ → 5 ′ екзонуклеазна активност, произвеждат UV-индуцирани ревертенти с по-висока честота, отколкото техните експерти, притежаващи екзонуклеаза. Данните показват, че загубата на коректорска активност увеличава честотата на UV-индуцирани смени на рамки. [7]

Редактиране на откриване

Редактиране на флуоресценция

Ефектите на съседните бази и вторичната структура за откриване на честотата на мутациите на изместване на рамката са изследвани в дълбочина с помощта на флуоресценция. Флуоресцентно маркираната ДНК, посредством базови аналози, позволява да се изследват локалните промени на ДНК последователност. [8] Изследванията върху ефектите от дължината на праймерната верига разкриват, че е наблюдавана равновесна смес от четири хибридизационни конформации, когато базите на шаблона се извиват като изпъкналост, т.е. структура, фланкирана от двете страни от дуплексна ДНК. За разлика от това, се наблюдава структура с двойна верига с необичайна несложена ДНК конформация в нейния ръб надолу по течението, когато екструдираните бази са позиционирани на кръстовището праймер-шаблон, което показва, че несъответствията могат да бъдат модифицирани от съседна вторична структура на ДНК. [9]

Последователно редактиране

Последователността на Sanger и пиросеквенирането са два метода, които са били използвани за откриване на мутации с изместване на рамката, но има вероятност генерираните данни да не са с най -високо качество. Дори все още 1,96 милиона индела са идентифицирани чрез последователността на Sanger, която не се припокрива с други бази данни. Когато се наблюдава мутация на кадър, тя се сравнява с базата данни на човешката геномна мутация (HGMD), за да се определи дали мутацията има увреждащ ефект. Това става чрез разглеждане на четири функции. Първо, съотношението между засегнатата и запазена ДНК, второ местоположението на мутацията спрямо транскрипта, трето съотношението на запазените и засегнатите аминокиселини и накрая разстоянието на индела до края на екзона. [10]

Масово паралелно секвениране е по -нов метод, който може да се използва за откриване на мутации. Използвайки този метод, до 17 гигабази могат да бъдат секвенирани наведнъж, за разлика от ограничените диапазони за секвениране на Sanger от само около 1 килобаза. Налични са няколко технологии за извършване на този тест и се обмисля да се използва в клинични приложения. [11] При тестване за различни карциноми, настоящите методи позволяват разглеждане само на един ген наведнъж. Масово паралелното секвениране може да тества за различни видове рак, причиняващи мутации наведнъж, за разлика от няколко специфични теста. [12] Експеримент за определяне на точността на този по -нов метод за секвениране, тестван за 21 гена и няма фалшиво положителни повиквания за мутации с изместване на рамката. [13]

Редактиране на диагнозата

Американски патент (5 958 684) от 1999 г. от Leeuwen подробно описва методите и реактивите за диагностициране на заболявания, причинени от или свързани с ген, имащ соматична мутация, предизвикваща мутация на кадър. Методите включват осигуряване на проба от тъкан или течност и провеждане на генен анализ за мутация с изместване на рамката или протеин от този тип мутация. Нуклеотидната последователност на предполагаемия ген се осигурява от публикувани генни последователности или от клониране и секвениране на подозрителния ген. След това се прогнозира аминокиселинната последователност, кодирана от гена. [14]

Редактиране на честотата

Въпреки правилата, които управляват генетичния код и различните механизми, присъстващи в клетката, за да се гарантира правилното предаване на генетична информация по време на процеса на репликация на ДНК, както и по време на транслацията, мутациите се случват с изместване на рамката не е единственият тип. Има поне два други типа разпознати точкови мутации, по-специално миссенс мутация и безсмислена мутация. [1] Мутацията с изместване на рамката може драстично да промени кодиращия капацитет (генетичната информация) на съобщението. [1] Малки вмъквания или делеции (тези по-малко от 20 базови двойки) съставляват 24% от мутациите, които се проявяват в признато в момента генетично заболяване. [10]

Установено е, че мутациите на фреймшиф са по -чести в повтарящи се области на ДНК. Причината за това е поради приплъзването на полимеразния ензим в повтарящи се региони, което позволява мутациите да влязат в последователността. [15] Могат да се проведат експерименти, за да се определи честотата на мутация на кадър чрез добавяне или премахване на предварително зададен брой нуклеотиди. Експериментите бяха проведени чрез добавяне на четири базови двойки, наречени експерименти +4, но екип от университета Емори разгледа разликата в честотата на мутацията чрез добавяне и изтриване на базова двойка. Беше показано, че няма разлика в честотата между добавянето и изтриването на основна двойка. Има обаче разлика в крайния резултат от протеина. [15]

Болестта на Хънтингтън е едно от деветте разстройства на повторение на кодон, причинени от мутации на разширяване на полиглутамин, които включват спино-мозъчна атаксия (SCA) 1, 2, 6, 7 и 3, спинобулбарна мускулна атрофия и дентаторубално-палидолуизианатрофия. Може да има връзка между заболявания, причинени от полиглутамин и полиаланинови експансионни мутации, като изместване на рамката на оригиналния генен продукт SCA3, кодиращ CAG/полиглутамини, към GCA/полиаланини. Рибозомното приплъзване по време на транслацията на протеина SCA3 е предложено като механизъм, водещ до преминаване от полиглутамин към рамката, кодираща полиаланин. Делектирането на динуклеотид или вмъкването на единичен нуклеотид в полиглутаминовия тракт на екзон 1 на Huntingtin би изместило CAG, кодиращата рамка на полиглутамин с +1 (смяна на кадъра +1) към GCA, кодираща полиаланин рамка и въвежда нов епитоп в С края на Htt екзон 1 (APAAAPAATRPGCG). [16]

Няколко заболявания имат мутации с изместване на рамката поне като част от причината. Познаването на преобладаващите мутации също може да помогне при диагностицирането на болестта. Понастоящем се правят опити да се използват мутации с изместване на рамката, благоприятно при лечението на заболявания, като се променя рамката на четене на аминокиселините.


Какво е мутация на изтриване?

Когато ДНК полимеразата се движи по матричната нишка на ДНК, тя може понякога да се плъзне, като по същество прескача един или повече от нуклеотидите. Това означава, че последователността няма да бъде транскрибирана правилно от ДНК веригата към съответната иРНК верига. Вместо това цялата последователност от нуклеотиди ще измести & ldquoreading рамката & rdquo, което ще доведе до нещо, наречено сместване на рамката. Както беше обяснено по-горе, тъй като базовите двойки са групирани в набори от три, наречени кодони, които водят до специфични аминокиселини, изместването на рамката може да наруши този модел, променяйки всички базови двойки, кодони и последващи аминокиселини/протеини след това изтриване на нуклеотидна основа.

Следователно генерираният ген може да не е в състояние да функционира. Нефункциониращият ген може да има широк спектър от ефекти, от безвредни до изключително вредни, в зависимост от това къде в гена се случва такова изтриване, както и какъв тип клетка преживява изтриването. В някои случаи, ако три нуклеотида бъдат изтрити (например пълен кодон), това ще доведе до липса на една аминокиселина от един протеин, което може да бъде сериозен проблем, в зависимост от детайлите на мутацията на делеция. Ако един или два нуклеотида бъдат изтрити и настъпи по-голямо изместване на рамката, тогава ефектите ще бъдат по-далечни в общата ДНК последователност. Това също ще наруши реда на безсмислените кодони (пълнител) и ще спре кодоните, което прави правилното копиране още по -трудно.

В случай на мейоза, дългите участъци на ДНК могат да бъдат превключени от една верига в друга & mdasha процес, наречен кръстосване & mdashand, ако тези участъци не са с еднаква дължина, или ако страдат от делеции, това може да доведе до по-големи участъци от ДНК, които не могат да бъдат транскрибирано правилно.


Примери за заболявания, причинени от точкови мутации

Кистозна фиброза

Муковисцидоза (CF) е рецесивно наследствено заболяване, най -често срещано сред хора от европейски произход. В Съединените щати 1 на 3500 новородени се раждат с муковисцидоза, а 1 на 30 кавказки американци е носител. Има много различни мутации, които могат да причинят CF, но най -често срещаната е делеция на три нуклеотида в трансмембранния регулатор на проводимостта на кистозна фиброза (CFTR) ген, който води до загуба на аминокиселината фенилаланин и причинява неправилно нагънат протеин. (Имайте предвид, че това изтриване не е мутация на кадър, тъй като три бази една до друга са изтрити, а всички други аминокиселини във веригата остават същите.) CF е свързан с гъста, лепкава слуз в белите дробове и затруднено дишане, солено пот, безплодие при определени индивиди и съкратена продължителност на живота (около 42-50 години в развитите страни).

Сърповидно-клетъчна анемия

Сърповидно-клетъчната анемия е рецесивно заболяване, причинено от еднократна субституция в гена, който създава хемоглобин, който пренася кислород в кръвта. Обикновено във веригата се произвежда глутаминова киселина, но заместването причинява вместо това да се произвежда валин на това място. Когато хората имат две копия на тази мутация, това води до тънки сърповидни кръвни клетки, които понякога не могат да носят кислород правилно. Около 80% от хората със сърповидно-клетъчна болест са в Субсахарска Африка, където това, че е носител на сърповидно-клетъчна анемия (притежаващо само едно копие на гена, а не две), всъщност помага за предпазване от малария. Среща се и в други части на света като Индия и Близкия изток и засяга около 1 на 500 афроамериканци. Симптомите включват анемия, запушване на кръвоносните съдове и болка в гърдите и се лекува с фолиева киселина, кръвопреливания, трансплантации на костен мозък и някои лекарства, отпускани по лекарско предписание.

Тей-Сакс

Болестта на Тей-Сакс е друго рецесивно заболяване, причинено от точкови мутации. Различни мутации могат да причинят това разстройство, но всички те се намират на HEXA ген на хромозома 15. Tay-Sachs причинява влошаване на нервните клетки с течение на времето, което от своя страна води до влошаване на физическото и психическото функциониране. Срещат се както при деца, така и при възрастни форми на заболяването, а децата с болестта обикновено умират преди четиригодишна възраст. Около 1 на 320 000 новородени в САЩ развиват Tay-Sachs. Среща се по -често при евреи ашкенази, каджуни и френски канадци (около 1 на 3500 в тези популации), въпреки че мутациите, свързани с болестта, са различни при всяка популация. Понастоящем няма лечение или лечение.


За да проверят най -ранните фази на усъвършенстване на ума, изследователите обикновено използват човешки умствени клетки, отглеждани в лабораторията.

Под подходящите ситуации клетките, събрани от възрастни хора и различни животни, могат да бъдат препрограмирани да се държат като стволови клетки на ума.

Съвсем напоследък изследователите са готови да използват тези препрограмирани клетки, за да направят тъканта, която прилича на ума в чиниите на Петри, известни като органи на ума.

Шимпанзетата са затворено семейство за хората, но те не изглеждат еквивалентни на нас. Ние ’ не сме шимпанзета.

Шимпанзетата превъзхождат катеренето по дърветата, но ние ги бием с пръсти надолу при рутинните упражнения с балансирана греда, подредени в коса, докато сега имаме само случайни мъже с всъщност космати рамене.

Основните вариации обаче идват от начина, по който използваме мозъка си. Шимпанзетата имат сложен социален живот, играят енергийна политика, предават се и се убиват един друг, правят инструменти и тренират използването на устройства през поколенията в подход, който се квалифицира като традиция.

Те дори ще се учат да правят логически операции със символи и така имат относително усещане за числата.

Но това поведение не отдалечено стратегии за сложността и нюансите на човешкото поведение и от моя страна няма нито най -малкото научно доказателство, че шимпанзетата имат естетика, духовност или способност за ирония или трогателност.

Учените отдавна са идентифицирали, че шимпанзетата и хората споделят около 98 p.c от тяхната ДНК.

В крайна сметка, въпреки това, човек може да седне с два свитъка от компютърна разпечатка, да премине през 2 -те генома и да види точно мястото, където се намира нашето 2 % разграничение.

Като се имат предвид външните вариации, изглежда евтино да очакваме с нетърпение да открием елементарни вариации в частите на генома, които решават шимпанзето и човешкия мозък.

Въпреки това, тъй като изглежда, умът на шимпанзето и човешкият ум почти не се различават по отношение на техните генетични основи.

Разбира се, един подробен поглед върху генома на шимпанзето разкрива съществен урок за това как работят гените и еволюцията и това означава, че шимпанзетата и хората са много по-сродни, отколкото дори невробиологът може да предположи.

Геномите на шимпанзетата и хората разкриват историческо минало на други форми на вариации толкова добре.

Като алтернатива на лесна мутация, чрез която единичен нуклеотид се копира неправилно, обмислете инсерционна мутация, мястото на добавяне на допълнителни A, C, G или T или делеционна мутация, при която нуклеотид отпада. Мутациите за вмъкване или изтриване могат да имат основни наказания.

По -съществено от това как генетичните корекции идват - чрез вмъкване, заличаване или права мутация - е мястото в генома, което се случват.

Разберете, че за да продължат тези генетични корекции от епоха в епоха, те трябва да предадат някаква еволюционна полза.

Когато се изследва 2% разликата между хората и шимпанзетата, гените в запитването се развиват в еволюционно съществени, ако са банални.

Например, шимпанзетата имат отлични гени, свързани с обонянието, отколкото ние, те имат по -голямо усещане за аромат в резултат на това, че сме объркали много от тези гени.

Двупроцентното разграничение допълнително включва необичайно голяма част от гените, свързани с имунната система, уязвимостта на паразитите и инфекциозните заболявания: Шимпанзетата са доказателство срещу маларията и ние не се справяме с туберкулозата по -високо от тях.

Друга съществена част от тези 2 % включва гени, свързани с размножаването - типовете анатомични вариации, които разрязват един вид на две и ги предпазват от кръстосване.

Друго препоръчително четиво

Разликата е в самото разнообразие от неврони. Човешкият ум има 100 милиона пъти разнообразието от неврони, което има умът на морския плужек.

Откъде идват тези колебания в размера? В някакъв неопределен момент в бъдещето на тяхното подобрение, всички ембриони - независимо дали са хора, шимпанзе, плъх, жаба или плужек - трябва да имат една-единствена първа клетка, посветена на производството на неврони.

Тази клетка се дели и осигурява издигане до 2 клетки, които се делят на 4, след това 8, след това 16. След десетина кръга на клетъчно делене, вие сте закупили приблизително достатъчно неврони, за да стартирате охлюв. Преминете още около 25 кръга и имате човешки ум.

Престанете с няколко кръга да искате това и с около една трета от размерите на човешкия ум сте купили такъв за шимпанзе, за да изясните разликите между хората и шимпанзетата.


Разлика между ДНК и РНК вируси

ДНК срещу РНК вируси

Вирусите са предаващи се агенти, които не могат да се репликират без присъствието на клетката гостоприемник. Проникването в клетката гостоприемник, възпроизвеждането и стоенето далеч от защитната система на тялото са основните точки на оцеляване на вирусите.

ДНК или дезоксирибонуклеинова киселина е основното хранилище за генетични кодове, което съдържа информация за функционирането и развитието на всички живи организми. Намира се в ядрото. Захарта, присъстваща в ДНК, е дезоксирибоза и обикновено идва с двойка молекули, известни като двуверижни молекули с дълги нуклеотидни вериги. Тази двуверижна молекула има тесен канал, който прави разрушителните ензими трудни за проникване.

В ДНК вирусите интеграцията на вирусна ДНК е същата като начина, по който първоначално гостоприемникът би комбинирал ДНК. Вирусът ще насади генетичния код специално на мембраната на ДНК на гостоприемника, след което с помощта на РНК полимераза се случва дублиране. Репликацията обикновено се случва в ядрото. С образуването на вирусите по време на литичната фаза, клетъчната мембрана на гостоприемника се отделя и новите вируси се освобождават. Нивото на мутация в ДНК е по -ниско, защото ДНК полимеразата има рафинираща активност. Те са убедителни вътреклетъчни паразити и безсърдечно се свързват с промените, настъпващи в гостоприемника. Специфичността на ДНК вирусите често се заключава на ниво транскрипция. Тези видове вируси са постоянни и затова ваксините действат ефективно през годините.

РНК или рибонуклеинова киселина е нуклеинова полимерна киселина, която изпълнява значителна роля в превеждането на генетичния код от ДНК до протеинови продукти. Намира се в ядрото и цитоплазмата. Обикновено това е едноверижна молекула с по-къси нуклеотидни вериги. Наличната захар е рибоза. Няколко РНК вируси насаждат РНК на клетката гостоприемник и пропускат ДНК гостоприемника за дублиране и декодиране. ДНК тук действа като модел за РНК вирус, след което го транскрибира във вирусни протеини. Някои РНК вируси вграждат ензим транскриптаза, който пренася РНК вируса в ДНК вируса и се комбинира в ДНК на гостоприемника. След това следва процеса на репликация на ДНК. Репликацията обикновено се случва в цитоплазмата. Мутацията е основната причина за промени в генетичния код на вирусите. В РНК мутацията е по -висока, защото РНК. полимеразата е вероятно да допусне грешки. Те са нестабилни и заместват протеиновата обвивка, която може да блъфира имунната система.

1. ДНК вирусите са предимно двуверижни, докато РНК вирусите са едноверижни.

2. Скоростта на мутация на РНК е по -висока от скоростта на мутация на ДНК.

3. ДНК репликацията се извършва в ядрото, докато репликацията на РНК се извършва в цитоплазмата.

4. ДНК вирусите са стабилни, докато РНК вирусите са нестабилни.

5. В ДНК вирусите вирусен генетичен код се инжектира в ДНК на гостоприемника за дублиране и декодиране. РНК вирусите пропускат ДНК за дублиране и декодиране.


3 отговора 3

Преди всичко, вземете тези данни с много голяма щипка сол. Този вид целенасочен анализ не е предназначен да произвежда висококачествени генетични данни, а да даде представа за произхода на извадката. Като се има предвид файл като този, който описвате, без качествена информация, няма начин да разберете колко надежден е всъщност някой от наречените варианти. От личен опит с друга, подобна компания, очаквам, че те изобщо не са надеждни.

Тествах четирима лица, използвайки търговски инструмент като този, който описвате, и въпреки че не се съмнявам във валидността на основните им резултати (тези, показани на уебсайта им), техните необработени данни показват комбинации от варианти, които е изключително малко вероятно да бъдат реални. че индивидите все още дишат.

Това не означава, че такива компании не вършат добре работата си, само че тяхната работа е ограничена до това, което всъщност показват. Когато разгледате техните необработени данни, вие сте сами. Предполага се, че те прилагат различни филтри, преди да покажат основните резултати, но те най -вероятно не се прилагат към необработените данни. Така че, ако искате да направите свои собствени анализи, това едва ли ще бъде надежден набор от данни. Също така силно бих ви призовал да потърсите помощта на експерт, когато интерпретирате всякакви данни, с които разполагате.

Това означава, че rsID са просто идентификатори на специфична генетична вариация, а не на местоположение. Всяка геномна позиция може да има много (по същество безкрайни) възможни вариации. Например, C остатък в позиция 100 на хромозома 1 може да стане G, T или A. Всяка от тях ще има свой собствен, отделен rsID. Сега, ако помислите и за вмъкване и изтриване, можете да видите защо можете да имате по същество неограничени възможни вариации на тази конкретна позиция. Така че не, наличието на повече от един rsID, описващ една и съща позиция, изобщо не е странно.

Начинът, по който работят тези тестове, е, че те разглеждат списък с възможни варианти, всеки от които има свой собствен rsID и докладват какво намират за този rsID в извадката. След това те ще докладват какво намират в позицията на rsID за всеки алел. Това е обяснено в статията с често задавани въпроси, към която сте свързали:

Възможните наблюдения са А за аденин, С за цитозин, G за гуанин, Т за тимин, I за вмъкване “и„ D за заличаване или 0 за липсващи данни. Първата колона предоставя идентификатора (включително #rsID, където е възможно). Колоните две и три съдържат хромозомната и основната позиция на варианта, като се използват координати 37.1 на човека. Колони четири и пет съдържат двата алела, наблюдавани при този вариант (генотип)

Нека да разгледаме двата rsId, които споменавате.

rs6010164: Това е вариант с един нуклеотид (SNV), който описва C остатък, където референтният геном има T.

rs267607236: това е изтриване на позиция 50076841, така че много различен вариант от горния. В тази последователност TGAG се изтрива.

Така че вашата проба няма rs6010164, тъй като има същата последователност на тази позиция като референтната. Въпреки това, той има вмъкване, както е посочено от двете Is.

Is и Ds на вмъкванията и изтриванията (indels) ще бъдат лесният бит тук. Единственият начин, по който можете да анализирате този вид файл и да го преобразувате във VCF, е да получите списъка с целеви SNV rsID, да проверите какво описват като препратка и като вариант и след това за всеки да проверите кой от двата се показва във вашия файл.

Ако не сте експерт в тази област, вероятно ще бъде по -добре да наемете някой, който да направи това вместо вас. Всъщност има компании, които предлагат този вид услуги и могат да приемат тези файлове, разделени с табулатори, като вход. Работя дори за един!


Транскриптомика и епигеномика

Прети Чаван-Гаутам ,. Калпана Джоши, в Иновативни подходи в откриването на наркотици, 2017 г.

Transcriptome Technologies

Серийният анализ на генната експресия или SAGE е експериментална техника, предназначена да получи директно количествено определяне на генната експресия. Принципът е да се изолират уникални последователни тагове (с дължина 9-10 bp) от отделни иРНК и свързване на етикети последователно в дълги ДНК молекули за последователно секвениране. Методът SAGE може да се приложи към изследвания, изследващи практически всякакъв вид биологични явления, при които са отговорни промените в клетъчната транскрипция. SAGE е високоефективна технология, която не само генерира глобален профил на експресия, но също така идентифицира набор от специфични гени, отговорни за клетъчните условия, като сравнява профилите в здрави и болни групи (Yamamoto et al., 2001).

Основният недостатък на SAGE е изискването за относително голямо количество иРНК и трудността при конструирането на библиотеки с етикети.

Експериментите с микрочипове включват два компонента: сонда и цел. Тези хиляди сонди са фиксирани към повърхността, а РНК пробите (мишените) са маркирани с флуоресцентни багрила за хибридизация към микрочипа. Пробите се конструират с помощта на кДНК или предварително синтезирани олигонуклеотиди и се фиксират върху силициеви пластини с помощта на фотолитография или се отпечатват върху предметно стъкло. Има много платформи за микрочипове, които се различават по изработка на масиви и използване на багрило. След хибридизацията се използват лазерни светлини за възбуждане на флуоресцентното багрило. Интензитетът на хибридизация се представя от количеството флуоресцентна емисия, което дава оценка на относителните количества на различните транскрипти, които са представени.

В сДНК микрочипове, тРНК от биологични проби се транскрибира обратно и едновременно се маркира с Cy3 и Cy5. След хибридизация, Cy3 и Cy5 флуоресценцията се измерва отделно и се улавя в две изображения, които допълнително се обединяват, за да се получи съставно изображение.

Микрочиповете с олигонуклеотиди с висока плътност включват по-къси пробни последователности (приблизително 25 bp) и използват само един цвят на флуоресценция, тъй като пробата от тРНК се превръща в биотинилирана cRNA и само една мишена е хибридизирана към всеки масив (Freedman и Loscalzo, 2009).

Технологията на микрочипове представлява прекрасна възможност за биомедицински изследвания, трябва да се вземат предвид значителни въпроси. Въпреки че проучванията, свързани с микрочипове, могат да следят глобалните промени в генната експресия, тези проучвания са ограничени от достъпа и цената. There is also a lack of rigorous standards for data collection, analysis, and validation ( Russo et al., 2003 ). An additional limitation of this technology is that each microarray can only provide information about the genes that are included on the array.

The world has now embarked into a new era of omics since the continued advancements in the next generation of high-throughput sequencing (NGS) technologies, which includes sequencing assays like synthesis-fluorescent in situ sequencing (FISSEQ), pyrosequencing sequencing, Sequencing by Oligonucleotide Ligation and Detection (SOLiD), sequencing by hybridization along with sequencing by ligation, and nanopore technology ( Yadav et al., 2014 ). NGS is believed to make advances and make the drug discovery process more rapid.

NGS technologies have several applications ranging from genetic applications like comparative genomics, metagenomics, high-throughput polymorphism detection, mutation detection, analysis of small RNAs, transcriptome profiling, methylation profiling, and chromatin remodeling. The major measurements for the success of the NGS technology are large sequences (read length), sequence quality, high throughput, and comparatively lower cost.

The various assays involved in NGS technologies are described below: a.

Sequencing by Synthesis (SBS)

Flurophore-labeled, reversible nucleotide is one of the most common platforms of sequencing by synthesis (SBS). It is also referred as FISSEQ. Ronaghi et al. at Stanford University, developed pyrosequencing technology and is now another SBS technology in use ( Ronaghi et al., 1996 ). The principle is based on the detection of pyrophosphate (PPi) released during DNA synthesis when inorganic PPi is released after a nucleotide incorporation by DNA polymerase. The released PPi is then converted to ATP by ATP sulfurylase. A luciferase reporter enzyme uses the ATP to generate light, which is then detected by a charged couple device camera. Pyrosequencing has been upgraded into an NGS technology, with the composite of several technologies involving template carrying microbeads attached to picoliter-sized reaction wells connected to the optical fibers ( Shendure et al., 2004 ). 454 Life Sciences/Roche Diagnostic has a Genome Sequencer 20 System and Genome Sequencer FLX System, two high-throughput commercial sequencing platforms, and DNA helices are fractionated into 300–500 bp fragments and linkers are added to their 3′ and 5′ ends. Single-stranded DNA is isolated and captured on beads. The beads with DNAs are then emulsified in a “water-in-oil” mixture with amplification reagents to create micro reactors for emulsion PCR (emPCR). Finally, beads with amplified DNAs are loaded onto a picotitre plate for sequencing ( Yadav et al., 2014 ).

This high-throughput method was developed at Harvard University, at George Church’s Laboratory based on polony amplification and FISSEQ ( Shendure and Ji, 2008 ). In polony amplification DNA is amplified in situ on a thin polyacrylamide film ( Mitra and Church, 1999 ). The DNA movement is limited in the polyacrylamide gel, so the amplified DNAs are localized in the gel and form the so-called polonies, that is, polymerase colonies. Up to five million polonies (i.e., five million PCRs) can be formed on a single glass microscope slide.

Kim et al. developed a technology named Polony Multiplex Analysis of Gene Expression, which blends polony amplification and a sequence-by-ligation method, to sequence 14-base tags ( Kim and Porreca, 2007 ). Up to 5 million polonies can be sequenced in parallel.

Single Molecule DNA Sequencing

Most current sequencing technologies are based on sequencing many identical copies of DNA molecules (often amplified). However, the main drawback associated with sequencing amplified multiple copies of identical DNAs is achieving the synchronous priming of each copy of the multiple DNA by the sequencing primers ( Lin et al., 2008 ). This problem can be overcome by performing SBS methods discussed earlier in the chapter. Here DNA is attached to solid support to form single molecule arrays, and the single DNA molecule is then sequenced directly. Applera Corp. invented fluorescent intercalators that are occupied as a donor in fluorescence resonance energy transfer for use in single-molecule-sequencing reactions ( Sun, 2007 ).

This sequencing technology is one of the most promising technologies because of rapidity, real-time assay, and true single-molecule DNA sequencing. It involves the usage of nanopores, which are nanometer-scale pores ( Rhee and Burns, 2006 ). The principle behind this technology is noticing the change in the ionic current in nanopores when molecules cross through a nanopore and is used for the detection, counting, and characterization of single molecules ( Meller and Branton, 2002 Meller et al., 2000 ). Recent progress has made a big step toward ultrafast sequencing using nanopore technologies. Lagerqvist et al. proposed and theoretically demonstrated a novel idea to measure the electric current perpendicular to the DNA backbone ( Lagerqvist et al., 2006 ). Further, Zhao et al. showed that a single nucleotide polymorphism (SNP) can be detected by a change in the threshold voltage of a nanopore ( Zhao et al., 2007 ).

Lynx Therapeutics Inc. released the first NGS by ligation, the technology involved massively parallel signature sequencing ( Brenner et al., 2000 ). The method was upgraded to ultra-fast and NGS at Church’s laboratory at Harvard Medical School ( Kim and Porreca, 2007 Myllykangas et al., 2012 ). They converted an epifluorescence for rapid DNA sequencing. DNA molecules were amplified in parallel onto microbeads by an emulsion polymerase chain reaction. Millions of beads were immobilized in a polyacrylamide gel and sequenced using sequencing a ligation method. Applied Biosystem Inc. acquired Agencourt Personal Genomics, which developed the SOLiD for high-throughput DNA sequencing ( Yadav et al., 2014 ).

RNA-seq technology is based on a deep sequencing technology and, compared to microarray, is a newer method to interrogate single cell transcriptome. The substantial advantage is that it allows direct access to sequences of mRNA also, variations due to hybridization and labeling efficiencies are reduced. In addition, RNA-seq also allows the detection of RNA editing events, like alternative splicing, the most important source of phenotypic diversity in eukaryotes ( Malone and Oliver, 2011 ). In an RNA-seq experiment, total RNA is first extracted from cell samples.

As the bulk of cellular RNA is contained of rRNA, it becomes necessary to reduce the quantity of rRNA to maximize diversity of the sequences retrieved from sequencing. The rRNA quantity in the sample is reduced by the enrichment of polyadenylated RNA or by the deletion of the rRNA quantity ( Wilhelm et al., 2010 ). The sample is treated with DNase to remove any remaining DNA followed by cDNA synthesis. Before loading onto the platform, this cDNA is labeled using a variety of creation procedures depending upon the sequencing technology, platform, and analysis technique ( Wilhelm et al., 2010 Tang et al., 2009 ). At present various sequencing platforms used for single cell transcriptome are from Pacific Biosciences, Illumina, and Complete Genomics. Mainly RNA-seq technology is used for three main applications:


New Insights On Agrobacterium Genetic Modification And Transgenes

Since the beginning of genetic engineering and its use in plant biology, the microorganism Agrobacterium tumefaciens has been a prominent figure in scientific endeavors. The natural processes of the species involves them modifying their cellular surroundings inside tree hosts to provide them with the nutrients they need. As a side effect of this process, they have the capability to transfer genetic material into the genome of their host. Indeed, there is plenty of evidence that they have been doing so with plants around the world for millions of years, resulting in not only transgenes from the bacteria themselves, but also far-flung sources like insects and fungi.

This process involves the movement of a small fragment of DNA referred to as transfer DNA (T-DNA) and it has become common to use this system to transfer desired sequences into available plant cultivars. In the model organism Arabidopsis alone, there are over 700,000 known variant lines in the scientific literature with a different T-DNA insertion used for a number of research prospects. Of these, around 325,000 have had their genomes fully sequenced to study the differences in T-DNA insertion and the kinds of ways the DNA addition can take place.

The Methods of Transgenesis

Normally, the insertion process of Agrobacterium involves a tumor-inducing plasmid gene that causes large lumps known as crown galls to form in the infected part of the tree. The bacteria used by scientists, however, has had these sequences removed so that only the desired gene to be inserted is used and nothing else. The replacement for them is what is known as a cassette, which is a set of genes to help facilitate the gene of interest. These extra parts include a promoter sequence and often a selectable marker, whether that is resistance to a specific antibiotic or color change via a fluorescent protein.

The reason why there is at least some uncertainty during insertion events is that the T-DNA sequence is placed at locations in the genome where a double strand break naturally occurs from some other regular form of damage. Since this can happen in most places of the genome, the insertion place is variable and can also happen more than once if the T-DNA is available when more than just a single double strand break occurs.

After the insertion of the target gene, expression testing and overall sequencing is done to properly visualize where in the genome the events happened and it is that data which makes up the database information on Arabidopsis. Since it is also possible for the T-DNA to be inserted in an inverted direction and cause some chromosomal rearrangement from that, along with epigenetic responses, all avenues of change must be notated and considered. Including cases where cellular systems, such as RNA silencing, prevent the inserted transgene from being expressed, while still keeping the insertion. But the capability to visualize and resolve such changes in the data has often been lacking in the past, especially when it came to epigenetics.

Secrets of T-DNA and Epigenetics

A team of researchers at the Salk Institute for Biological Studies decided to use several data processing methods to analyze this available material and determine specifics on T-DNA insertion attempts using Agrobacterium and how this changes the genetic environment around the insertion point. While a single inserted copy would be preferable, the fact that multiple copies are added often isn’t a hindrance based on what they found, as it is very common for these insertions to be completely silenced or not expressed. This is true whether through the gene not being properly transcribed or through more active cellular measures. Those measures include epigenetic modifications that silence the inserted gene through methylation of the markers found on every gene sequence.

It is actually rare for an inserted gene to be active and functional in the first place, which is why several transgenic lines see no expression at all. This also explains why transgenesis using Agrobacterium involves making a large amount of cultivar lines in order to find one that is functionally using the gene. The floral dip method that involves dipping the flowers of plants into a mixture containing Agrobacterium may also play a role in the selective silencing of the target gene.

The selectable marker nptII that confers kanamycin resistance appears to be heavily silenced by Arabidopsis and any successful transcription is swiftly degraded. This does mean that such a marker isn’t exactly useful in showcasing that the cassette containing the gene was inserted and expressed. In comparison, another line using the marker бар that gives a particular herbicide resistance showed no evidence of silencing. So this difference appears to be marker specific and should be noted for future research.

Advanced Sequencing and New Technologies

They hope that this more in-depth information can not only improve usage of Agrobacterium in the future, but also that their publishing of what this sort of single nucleotide-level resolution mapping can figure out will enable greater use of it by others to find the specific insertion lines that are both actively expressed and, preferably, have just a single copy of the transgene. It is a far more efficient method than the currently used screening of large numbers of plants and the researchers noted in their press release that the technology to do this didn’t exist just a year ago. The new nanopore sequencing technology has opened up a lot of doors to finding previously hidden changes in genetic material.

This also shows that next generation sequence machinery continues to expand at a rapid speed, gaining higher levels of functionality and faster ways of resolving entire genomes of data. Who knows where such technology will be just a few years further down the road. We’ll all have to wait and see.


Гледай видеото: DNT-də nukleotid ekzisiyası və DNT-nin yenidən qurulması animasiya. (Декември 2022).