Skräp-DNA

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 8 september 2020; kontroller kräver 14 redigeringar .

Icke-kodande DNA, eller skräp-DNA ( eng.  Non-coding DNA eng.  junk-DNA ) - delar av det genomiska DNA från organismer som inte kodar för proteinsekvenser. En del icke-kodande DNA översätts till funktionella icke-kodande RNA-molekyler. Andra funktioner hos icke-kodande DNA inkluderar reglering av protein-, centromer- och telomerkodande sekvenser. Termen "skräp-DNA" blev populär på 1960-talet. [1] [2] Enligt T. Ryan Gregory , en genomisk biolog, var den första explicita diskussionen om naturen av skräp-DNA av David Comings 1972, och han tillämpade termen på allt icke-kodande DNA. [3] Termen formaliserades av Susumu Ono 1972 [ 4] som märkte att den genetiska belastningen av neutrala mutationer ligger vid den övre gränsen för värden för fungerande loci som skulle förväntas baserat på typiska mutationshastigheter. Susumu förutspådde att däggdjursgenom inte kunde innehålla mer än 30 000 loci på grund av trycket från naturligt urval, eftersom "kostnaden" för mutationsbelastningen skulle orsaka oundviklig nedgång i konditionen och så småningom utrotning. Denna förutsägelse förblir korrekt, det mänskliga genomet innehåller cirka 20 000 gener. Ett annat stöd för Onos teori är observationen att till och med närbesläktade arter kan ha väldigt olika (storleksordningar) genomstorlekar, som 1971 kallades C-paradoxen (genomredundans) . [5]

Medan fruktbarheten av termen "skräp-DNA" har ifrågasatts på grund av att den a priori framkallar antagandet om en total brist på funktion, och även om en mer neutral term som "icke-kodande DNA" rekommenderas; [3] Termen "skräp-DNA" är fortfarande namnet för den del av en genomisk sekvens för vilken ingen signifikant biologisk funktion har hittats och där sekvensjämförelse inte avslöjar konserverade element som tyder på att det kan ge en adaptiv fördel . I slutet av 1970-talet blev det uppenbart att mycket av det icke-kodande DNA:t i stora genom härstammar från prolifererande själviska mobila element , som W. Ford Doolittle och Carmen Sapienza beskrev i Nature 1980 : "Det har visat sig att om ett givet DNA eller klass av DNA, med obevisat fenotypiskt uttryck, har utvecklat en strategi (som transponering) som säkerställer dess överlevnad i genomet, då krävs ingen annan förklaring till dess existens. [6] Det kan förväntas att mängden skräp-DNA kommer att bero på graden av amplifiering av dessa element och graden av förlust av icke-funktionellt DNA. [7] I samma nummer av Nature , Orgel, Lesley Ilizer och Crick, skrev Francis att skräp-DNA har "liten specificitet och liten eller ingen selektiv fördel för organismen". [8] Termen förekommer främst i facklitteratur och vardagliga vetenskapliga publikationer, och det har föreslagits att Mall:Quantifys konnotationer kan kväva intresset för att fastställa de biologiska funktionerna hos icke-kodande DNA. [9]

Flera bevis visar att vissa skräp-DNA-sekvenser sannolikt har funktionell aktivitet som är okänd för oss, och att processen med exaptation av fragment av ursprungligen själviskt eller icke-funktionellt DNA har varit vanlig under hela evolutionen. [10] Under 2012 rapporterade ENCODE- projektet , ett forskningsprogram som stöds av National Human Genome Research Institute , att 76 % av det icke-kodande DNA:t i det mänskliga genomet är föremål för transkription och att ungefär hälften av genomet på något sätt binder regulatoriskt proteiner såsom transkriptionsfaktorer . [elva]

Man trodde tidigare att cirka 95 % av DNA- sekvenserna i det mänskliga genomet kan tillskrivas skräp-DNA. Sådana sekvenser inkluderar intronsekvenser och regioner av DNA mellan gener , såväl som upprepade regioner. Men 2012, i publikationerna av Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE)-projektet, visades det att andelen skräp-DNA är kraftigt överskattad, och upp till 80% av arvsmassan har biokemiska funktioner [12] [13] .

Även om ENCODE-meddelandet att över 80 % av det mänskliga genomet är biokemiskt funktionellt har kritiserats av andra forskare [14] som hävdar att varken tillgången på genomsekvenser för transkriptionsfaktorer eller deras transkription garanterar att dessa sekvenser har en biokemisk funktion och att deras transkription ger en selektiv fördel . Dessutom var de betydligt lägre pre-ENCODE-funktionalitetspoängen baserade på bevarandepoäng för däggdjursgenom. [5] [15] [16] [17]

Som svar på detta synsätt hävdar andra forskare att den utbredda transkription och splitsning som observeras i det mänskliga genomet direkt i biokemiska analyser är mer exakta indikatorer på genetisk funktion än genomkonservatism, eftersom uppskattningen av konservatism är relativ på grund av de otroliga skillnaderna i genomstorlekar även bland närbesläktade arter. [18] [19] Konservativitetspoängen kan användas för att underlätta sökandet efter funktionella element i genomet, men inte för att tappa eller behålla när man uppskattar det totala antalet funktionella element som kan hittas i genomet, eftersom element som gör något på molekylär nivå kan man missa metoder för jämförande genomik. [18] Dessutom är det mesta av det kända skräp-DNA involverat i epigenetisk reglering, som tydligen krävs för utvecklingen av komplexa organismer. [20] [19] [21]

I en artikel från 2014 försökte ENCODE-forskare att svara på "frågan om huruvida icke-konservativa men biokemiskt aktiva regioner verkligen är funktionella." De märkte att i litteraturen har de funktionella delarna av genomet definierats på olika sätt i tidigare studier beroende på vilka tillvägagångssätt som används. Det finns tre allmänna tillvägagångssätt som används för att identifiera funktionella delar av det mänskliga genomet: genetiska metoder (baserade på fenotypisk variation), evolutionära metoder (baserade på konservatism) och biokemiska metoder (baserade på biokemiska studier och används av ENCODE). Alla tre metoderna har sina begränsningar: genetiska metoder kan förlora funktionella element som inte är fysiskt manifesterade i organismen, evolutionära tillvägagångssätt har svårt att använda exakta multipla sekvensanpassningar eftersom genomen hos även närbesläktade arter skiljer sig markant, och biokemiska studier, även om de är mycket reproducerbara , men en biokemisk signal betyder inte alltid automatiskt funktionalitet. [arton]

De märkte att 70 % av de transkriberade sekvenserna hade mindre än 1 transkript per cell. De noterade att det "är en svår uppgift att välja mellan vad som är en reproducerbar men låg nivå av biokemisk signal, inneboende i en stor del av genomet med liten evolutionär konservatism, specifik funktion eller biologiskt brus." Dessutom är analysens upplösning ofta mycket större än dess underliggande funktionella beståndsdelar, så några av de reproducerbara "biokemiskt aktiva men selektivt neutrala" sekvenserna är osannolikt att utföra meningsfulla funktioner, särskilt de med låga nivåer av biokemisk signal. Till detta lade de till, "Men vi erkänner också betydande begränsningar i vår nuvarande avgränsning av gränser, med tanke på att vissa mänskliga specifika funktioner är viktiga men inte konservativa och att sjukdomsrelevanta regioner inte behöver screenas selektivt för att vara funktionella. "." Å andra sidan hävdade de att 12-15 % av det funktionellt begränsade mänskliga DNA:t, som uppskattats med olika evolutionära extrapoleringsmetoder, fortfarande kan underskattas. De drog slutsatsen att, till skillnad från evolutionära och genetiska data, ger biokemiska data insikt i både den molekylära funktion som de underliggande DNA-elementen tjänar såväl som de celltyper där de verkar. I slutändan kan genetiska, evolutionära och biokemiska tillvägagångssätt användas som kompletterande tillvägagångssätt för att identifiera områden som kan fungera i mänsklig biologi och sjukdomar. [arton]

Vissa kritiker hävdar att funktionalitet endast kan bedömas mot en lämplig nollhypotes . I det här fallet skulle nollhypotesen vara att dessa delar av genomet är icke-funktionella och har egenskaper, oavsett om de är baserade på deras konservatism eller biokemiska aktivitet, som kan förväntas av dem baserat på vår gemensamma förståelse av molekylär evolution och biokemi . Enligt dessa kritiker, tills området i fråga visar sig ha ytterligare funktioner utöver vad som förväntas enligt nollhypotesen, bör det konventionellt betecknas som icke-funktionellt. [22]

Det finns fortfarande inget enhetligt koncept för den evolutionära rollen och uppkomsten av "skräp"-DNA, men det finns en uppfattning om att eukaryot icke-kodande DNA är resterna av icke-kodande DNA-sekvenser som uppstod under livets utveckling. Prokaryoter tvingades minska storleken på sina genom för att minska mängden DNA där mutationer kunde uppstå, medan eukaryoter "gick på vägen" för diploidi och regelbunden sexuell process .

Icke-kodande DNA

Det finns också ett alternativt namn för "skräp"-DNA. Det är dock inte helt sant, eftersom "icke-kodande" DNA innehåller transposoner som kodar för proteiner vars funktion ännu inte har fastställts, samt vissa regulatoriska element.

Enligt en version används icke-kodande DNA, åtminstone delvis, vid framställning av olika typer av RNA , nämligen tRNA , rRNA , mikroRNA , litet nukleärt RNA , litet nukleolärt RNA . Alla dessa RNA är involverade i kritiska livsprocesser för celler och till och med flercelliga organismer (se RNA-interferens ).

Inom genomik och relaterade discipliner är icke-kodande DNA-sekvenser  den del av en organisms DNA som inte kodar för proteinsekvenser . Vissa icke-kodande DNA-sekvenser transkriberas till funktionella icke-kodande RNA- molekyler (till exempel tRNA , rRNA och regulatoriskt RNA ). Andra funktioner hos icke-kodande DNA inkluderar transkriptionell och translationell reglering av proteinkodande sekvenser, SAR-sekvenser , replikationsursprung , centromerer och telomerer .

Mängden icke-kodande DNA varierar avsevärt från art till art. Där endast en liten andel av genomet är ansvarigt för att koda proteiner, ökar andelen genomiskt DNA som utför regulatoriska funktioner. Om det finns mycket icke-kodande DNA i arvsmassan verkar det mesta inte ha någon biologisk funktion för organismen, vilket teoretiskt förutspåddes på 1960-talet. Sedan dess har denna icke-fungerande del ofta kallats "skräp-DNA", en term som har orsakat en hel del motreaktioner i flera år. [elva]

Ett internationellt projekt ( ENCODE ) fann, genom direkta biokemiska studier, att minst 80 % av mänskligt genomiskt DNA har biokemisk aktivitet. [23] Även om detta inte är en fullständig överraskning, eftersom många funktionella icke-kodande regioner har upptäckts under de tidigare decennierna av forskning, [24] [20] har vissa forskare kritiserat slutsatsen att biokemisk aktivitet är relaterad till biologisk funktion . [14] [5] [15] [16] [17] Baserat på metoder för jämförande genomik uppskattas andelen av den biologiskt signifikanta delen av vårt genom till mellan 8 och 15 %. [25] [18] [26] Andra har dock argument mot att enbart förlita sig på uppskattningar av jämförande genomik på grund av dess begränsningar, eftersom icke-kodande DNA har visat sig vara involverat i epigenetiska processer och i ett komplex av sammankopplade genetiska interaktioner. . [20] [18] [19] [21]

Andel icke-kodande genomiskt DNA

Mängden totalt genomiskt DNA varierar kraftigt från organism till organism, och andelen kodande och icke-kodande DNA inom dessa genom varierar också kraftigt. Till exempel trodde man ursprungligen att över 98 % av det mänskliga genomet inte kodar för proteinsekvenser, inklusive de flesta av sekvenserna inom introner och intergena sekvenser , [27] , medan det för prokaryota genom är typiskt att endast 20 % av genomet är icke-kodande. [24]

Medan genomstorlek och en ökning av mängden icke-kodande DNA korrelerar med komplexiteten hos en organism, finns det många undantag. Genomet av den encelliga Polychaos dubium (även känd som Amoeba dubia ) innehåller till exempel mer än 200 gånger mer DNA än en människa. [28] Genomet av blåsfisken Takifugu rubripes är bara ungefär en åttondel av det mänskliga genomet, men verkar ändå ha samma antal gener; ungefär 90 % av Takifugu rubripes -genomet är icke-kodande DNA. [27] Den stora variationen i kärngenomstorlek bland eukaryota arter är känd som C-paradoxen (genomredundans) . [29] De flesta skillnader i genomstorlek verkar bero på icke-kodande DNA.

Växtforskning har avslöjat en nyckelfunktion hos en del av icke-kodande DNA som tidigare ansågs vara obetydlig och har lagt till ett nytt lager av kunskap för att förstå genreglering. [trettio]

Typer av icke-kodande DNA-sekvenser

Icke-kodande funktionellt RNA

Icke-kodande RNA  är funktionella RNA- molekyler som inte översätts till proteiner. Exempel på icke-kodande RNA inkluderar rRNA , tRNA , piRNA och mikroRNA .

MikroRNA tros kontrollera translationsaktiviteten hos cirka 30 % av alla proteinkodande gener hos däggdjur och kan vara avgörande för utvecklingen eller behandlingen av olika sjukdomar, inklusive cancer , hjärt-kärlsjukdomar och immunsvaret på infektion . [31]

Cis- och Trans -regulatoriska element

Cis-regulatoriska element  är sekvenser som kontrollerar transkriptionen av en närliggande gen. Cis-elementen kan vara belägna i 5' eller 3' oöversatta regionen eller inom introner . Trans-regulatoriska element kontrollerar gentranskription över långa avstånd.

Promotorer främjar transkriptionen av en viss gen och är vanligtvis belägna uppströms om den kodande regionen. Enhancer -sekvenser kan också påverka nivån av transkription av en gen över mycket stora avstånd. [32]

Introns

Introner  är icke-kodande regioner av en gen som transkriberas till mRNA-prekursorsekvenser (pre-mRNA) , men som helt avlägsnas under splitsning under mognadsprocessen av budbärar-RNA . Många introner är mobila genetiska element . [33]

Studier av typ I-introner från protozoan Tetrahymena visar att vissa introner är värdneutrala själviska transponerbara element eftersom de kan skära ut sig från omgivande exoner under RNA-posttranskriptionell modifiering och inte påverkar förhållandet mellan uttrycksnivåer mellan alleler och introner eller utan dem. . [33] Vissa introner verkar ha liknande biologiska funktioner, möjligen genom att fungera som ribozymer som kan reglera tRNA- och rRNA- aktivitet , såväl som uttrycket av proteinkodande gener, uppenbarligen i organismer som har blivit beroende av sådana introner efter en lång period av tid; till exempel verkar trnL-intronen , som finns i alla växter , ha ärvts vertikalt i flera miljarder år, inklusive över en miljard år inom kloroplaster och ytterligare 2-3 miljarder år innan dess, i kloroplastförfäder i cyanobakterier . [33]

Pseudogenes

Pseudogener  är DNA-sekvenser som liknar vanliga gener som har förlorat sin förmåga att koda för ett protein eller inte längre uttrycks i cellen. Pseudogener uppstår från retrotransposition eller duplicering av funktionella gener och blir icke-fungerande "fossila gener" på grund av mutationer som förhindrar gentranskription , såväl som mutationer inom promotorregionen, eller helt förändrar translationen av genen, såsom förekomsten av ett stoppkodon eller ett ramskifte . [34] Pseudogener som härrör från retrotransposition av RNA-intermediärer är kända som trunkerade pseudogener; pseudogener som härrör från rester av duplicerade gener eller inaktiverade gener kallas obearbetade pseudogener. [34]

Medan lagen om evolutionens irreversibilitet antyder att funktionsförlusten av pseudogener måste vara permanent, kan tysta gener faktiskt behålla sin funktion i flera miljoner år och kan "återaktiveras" genom att återställa den proteinkodande sekvensen [35] och ett betydande antal tidigare pseudogener aktivt transkriberat. [34] [36] Eftersom pseudogener kan förändras, som förväntat, utan evolutionära begränsningar, kan de fungera som en fungerande modell för typiska och frekventa olika spontana genetiska mutationer . [37]

Upprepningar, transposoner och virala element

Transposoner och retrotransposoner  är mobila genetiska element . Retrotransposonupprepningssekvenser , inklusive långa dispergerade upprepningar ( LINEs) och korta dispergerade upprepningar (SINEs), utgör majoriteten av den genomiska sekvensen i många arter. Alu-upprepningar , klassificerade som korta spridda upprepningar, är det vanligaste transponerbara elementet i det mänskliga genomet. Några exempel har hittats på att SINE påverkar transkriptionskontrollen av vissa proteinkodande gener. [38] [39] [40]

Endogena retrovirussekvenser är produkter av omvänd transkription av retrovirusgenom och deras införande i genomet av könscellsceller . Mutationer inom dessa omvänt transkriberade sekvenser kan inaktivera det virala genomet. [41]

Mer än 8 % av det mänskliga genomet härstammar från (mestadels sönderfallna) endogena retrovirussekvenser, av vilka över 42 % härstammar igenkännligt från retrotransposoner, medan de övriga 3 % kan identifieras som rester av transposon-DNA . Det mesta av den återstående hälften av genomet, som för närvarande inte har något tydligt ursprung, tros härröra från transposerbara element som var aktiva för många år sedan (>200 miljoner år) men slumpmässiga mutationer gjorde dem oigenkännliga. [42] Skillnader i genomstorlek hos minst två växtarter är främst ett resultat av skillnader i deras innehåll av retrotransposonsekvenser. [43] [44]

Telomerer

Telomerer  är regioner av repetitivt DNA i ändarna av kromosomerna som skyddar dem från att förkortas under DNA-replikation .

Betydelsen av icke-kodande DNA

Det finns en uppfattning om att närvaron av en stor mängd icke-kodande DNA har stabiliserat genomet vad gäller mutationer (frekvensen av en mutation som "träffar" på en aktiv gen har minskat). Detta var villkoret för uppkomsten av flercelliga organismer [45] .

Många icke-kodande DNA-sekvenser har viktiga biologiska funktioner, vilket framgår av jämförande genomiska studier , som rapporterar vissa regioner av icke-kodande DNA som är mycket konserverade ( engelska  . Conserved non-coding sequence ), ibland på en tidsskala av hundratals miljoner år , vilket innebär att dessa icke-kodande regioner är under starkt evolutionärt tryck och positivt urval . [46] Till exempel, i människans och musens genom , som avvek från en gemensam förfader för 65-75 miljoner år sedan, utgör proteinkodande DNA-sekvenser endast cirka 20 % av bevarat DNA, och de återstående 80 % av bevarat DNA är i icke-kodande regioner. [47] Länkat arv avslöjar ofta sjukdomsassocierade regioner av kromosomer som saknar funktionella varianter av kodande gener inom regionen, vilket indikerar att de sjukdomsorsakande sekvensvarianterna ligger i icke-kodande DNA. [47] Betydelsen av mutationer i icke-kodande DNA studerades i april 2013. [48] 

Icke-kodande sekvens genetisk polymorfism har också visat sig spela en roll i känsligheten för infektionssjukdomar såsom hepatit C. [49] Dessutom har icke-kodande sekvens genetisk polymorfism visat sig bidra till känslighet för Ewings sarkom  , en mycket aggressiv barndomens skelettcancer. [femtio]

Vissa specifika icke-kodande DNA-sekvenser kan vara särskilt viktiga för att upprätthålla kromosomstruktur, centromerfunktion och igenkänning av homologa kromosomer i meios . [51]

Enligt en jämförande studie av över 300 prokaryota och över 30 eukaryota genom , [52] verkar eukaryoter kräva åtminstone en minimal mängd icke-kodande DNA. Detta minimum kan förutsägas med hjälp av en tillväxtmodell för regulatoriska genetiska nätverk, vilket innebär att det är nödvändigt för regulatoriska ändamål. Hos människor är det förutsagda minimumet cirka 5% av det totala genomet.

Det finns bevis för att en betydande andel (mer än 10%) av de 32 däggdjursgenomen kan fungera genom bildandet av specifika sekundära RNA-strukturer. [53] Studien använde jämförande genomiktekniker för att identifiera kompenserande DNA-mutationer som behåller RNA-duplicering, ett kännetecken för RNA- molekyler . Över 80 % av de regioner i genomet som ger evolutionära bevis för bevarandet av RNA-strukturen ger inte tillförlitligt bevarande av DNA-strukturen.

Genomskydd

Icke-kodande DNA separerar gener med långa intervaller så att en mutation i en gen eller region av en kromosom, såsom en deletion eller infogning, inte resulterar i " ramförskjutningsmutationer " i hela kromosomen. När komplexiteten hos genomet är relativt hög, liksom det mänskliga genomet, separeras inte bara enskilda gener utan även enskilda delar av genen av icke-kodande regioner - introner , vilket skyddar hela den kodande sekvensen av genen, vilket minimerar förändringarna som orsakas av mutation.

Det har föreslagits att icke-kodande DNA kan minska sannolikheten för genskada under kromosompassning . [54]

Genetiska växlar

Vissa icke-kodande DNA-sekvenser fungerar som genetiska "switchar" som bestämmer var och när gener kommer att uttryckas. [55] Till exempel har en lång icke-kodande RNA ( lncRNA ) -molekyl visat sig hjälpa till att förhindra utvecklingen av bröstcancer genom att förhindra att den genetiska omkopplaren fastnar. [56]

Reglering av genuttryck

Vissa icke-kodande DNA-sekvenser bestämmer nivån av uttryck för olika gener. [57]

Transkriptionsfaktorbindningsställen

Vissa icke-kodande DNA-sekvenser som bestämmer bindningsstället för transkriptionsfaktorer. [57] Transkriptionsfaktorer är proteiner som binder till specifika icke-kodande DNA-sekvenser och därigenom styr överföringen (eller transkriptionen) av genetisk information från DNA till mRNA. Transkriptionsfaktorer verkar på helt olika ställen i arvsmassan hos olika människor.

Operatörer

En operator är en del av DNA som repressorer binder till . Repressorer  är DNA-bindande proteiner som reglerar uttrycket av en eller flera gener genom att binda till en operator och blockera vidhäftningen av RNA-polymeras till en promotor, vilket förhindrar gentranskription. Denna blockering av genuttryck kallas repression.

Förbättrare

En förstärkare är en region av DNA som kan binda till proteiner ( trans-agerande faktorer ), vanligtvis en uppsättning transkriptionsfaktorer, vilket ökar nivån av transkription av gener i ett genkluster.

Ljuddämpare

En ljuddämpare är en DNA-sträcka som inaktiverar genuttryck när regulatoriska proteiner binder till det. Dess funktion är mycket lik den för en förstärkare, men med skillnaden att den inaktiverar en gen.

Initiativtagare

En promotor är en del av DNA som säkerställer transkriptionen av en viss gen. Promotorn är vanligtvis belägen nära genen, vars transkription reglerar.

Isolatorer

En genetisk isolator är ett avgränsningselement som spelar två separata roller i genuttryck, den första är att blockera påverkan av förstärkaren, men oftast är det en barriär i spridningen av processen för kromatinkondensering till närliggande områden. En isolator i en DNA-sekvens är jämförbar med en ordavskiljande karaktär inom lingvistik, såsom ett kommatecken (,) i en mening, eftersom isolatorn anger var gränserna för sekvenser med aktiverade eller undertryckta uttrycksnivåer går.

Användning av icke-kodande DNA

Icke-kodande DNA och evolution

Delade sekvenser av uppenbarligen icke-kodande DNA är de viktigaste bevisen för härkomst från en gemensam förfader . [58]

Pseudogensekvenser verkar ackumulera mutationer i en snabbare hastighet än kodande sekvenser på grund av förlusten av selektivt tryck från naturligt urval. [37] Detta låter dig skapa mutanta alleler som har nya funktioner och som kan plockas upp av naturligt urval; sålunda kan pseudogener tjäna som material för evolution och kan betraktas som "protogener". [59]

Korrelation med lång räckvidd (lång räckvidd)

En statistiskt signifikant skillnad mellan de kodande och icke-kodande DNA-sekvenserna visades. Det observeras att nukleotiderna i den icke-kodande DNA-sekvensen av DNA visar en långskalig kraftlagskorrelation medan de kodande sekvenserna inte gör det. [60] [61] [62]

Forensic science

Polisen tar ibland DNA-prover som bevis i identifieringssyfte . Som beskrivs i Maryland v. King , USA:s högsta domstols beslut 2013: [63]

Den nuvarande standarden för rättsmedicinsk DNA-baserad identifiering är baserad på analys av kromosomer som finns i kärnorna i alla mänskliga celler. "DNA-materialet i kromosomerna består av 'kodande' och 'icke-kodande' regioner. De kodande regionerna är kända som gener och innehåller den information som cellen behöver för att göra proteiner. . . . Regioner som inte kodar för proteiner. . . är inte direkt relaterade till produktionen av proteiner, [och] har klassificerats som "skräp"-DNA." Adjektivet "skräp" kan vilseleda lekmannen, för i själva verket används denna del av DNA:t för nästan absolut exakt identifiering av en person.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Ehret CF, De Haller G; DeHaller. Ursprung, utveckling och mognad av organeller och organellsystem på cellytan i Paramecium  //  Journal of Ultrastructure Research : journal. - 1963. - Vol. 9 Tillägg 1 . - P. 1, 3-42 . - doi : 10.1016/S0022-5320(63)80088-X . — PMID 14073743 .
  2. ↑ Dan Graur, The Origin of Junk DNA: A Historical Whodunnit Arkiverad 8 november 2020 på Wayback Machine
  3. ↑ 1 2 Genomets evolution / Gregory, T. Ryan. - Elsevier , 2005. - S.  29 -31. — ISBN 0123014638 . . — "Comings (1972), å andra sidan, gav vad som måste anses vara den första explicita diskussionen om naturen av "skräp-DNA" och var den första att tillämpa termen på allt icke-kodande DNA."; "Av denna anledning, det är osannolikt att någon funktion för icke-kodande DNA kan svara för antingen dess rena massa eller dess ojämna fördelning bland taxa. Att avfärda det som bara "skräp" i den nedsättande betydelsen av "värdelöst" eller "slöseri" gör dock lite för att främja förståelsen av genomets evolution. Av denna anledning används den mycket mindre laddade termen "icke-kodande DNA" i hela detta kapitel och rekommenderas framför "skräp-DNA" för framtida behandlingar av ämnet."".
  4. ↑ Så mycket "skräp"-DNA i vårt genom, In Evolution of Genetic Systems; S. Ohno. / HH Smith. - Gordon and Breach, New York, 1972. - S. 366-370.
  5. ↑ 1 2 3 Sean Eddy (2012) C-värdesparadoxen, skräp-DNA och ENCODE Arkiverad från originalet den 23 oktober 2013. Curr Biol 22(21):R898-R899.
  6. ↑ Doolittle WF, Sapienza C; Sapienza. Själviska gener, fenotypparadigmet och genomevolution  (engelska)  // Nature : journal. - 1980. - Vol. 284 , nr. 5757 . - s. 601-603 . - doi : 10.1038/284601a0 . — . — PMID 6245369 .
  7. ↑ En annan källa är genomduplicering följt av funktionsförlust på grund av redundans.
  8. ↑ Orgel LE, Crick FH; Crick. Själviskt DNA: den ultimata parasiten  (engelska)  // Nature. - 1980. - April ( vol. 284 , nr 5757 ). - s. 604-607 . - doi : 10.1038/284604a0 . — . — PMID 7366731 .
  9. ↑ Khajavinia A., Makalowski W; Makalowski. Vad är "skräp"-DNA, och vad är det värt?  (engelska)  // Scientific American . - Springer Nature , 2007. - Maj ( vol. 296 , nr 5 ). - S. 104 . - doi : 10.1038/scientificamerican0307-104 . — PMID 17503549 . . — "Termen "skräp-DNA" stötte bort vanliga forskare från att studera icke-kodande genetiskt material under många år."
  10. ↑ Biémont, Christian; Vieira, C. Genetik: Skräp-DNA som en evolutionär kraft   // Nature . - 2006. - Vol. 443 , nr. 7111 . - s. 521-524 . - doi : 10.1038/443521a . — . — PMID 17024082 .
  11. ↑ 1 2 Pennisi, E. ENCODE Project Writer Eulogy for Junk DNA   // Science . - 2012. - 6 september ( vol. 337 , nr 6099 ). - P. 1159-1161 . - doi : 10.1126/science.337.6099.1159 . — PMID 22955811 .
  12. ↑ JR Ecker et al., Genomics: ENCODE förklarat Arkiverad 8 september 2012 på Wayback Machine , Nature 489 , s. 52-55, 6 september 2012
  13. ↑ E. Pennisi, ENCODE Project Writer Eulogy for Junk DNA Arkiverad 9 september 2012 på Wayback Machine , Science 337 (6099) s. 1159—1161, 7 september 2012
  14. ↑ 12 Robin McKie . Forskare attackerade påståenden att "skräp-DNA" är avgörande för livet , The Observer  (24 februari 2013). Arkiverad från originalet den 1 juli 2013. Hämtad 2 januari 2019.
  15. ↑ 1 2 Doolittle, W. Ford. Är skräp-DNA-våningssäng? En kritik av ENCODE // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . - 2013. - T. 110 , nr 14 . - S. 5294-5300 . - doi : 10.1073/pnas.1221376110 . - . — PMID 23479647 .
  16. ↑ 1 2 Palazzo, Alexander F.; Gregory, T. Ryan. Fallet för skräp-DNA // PLoS Genetics. - 2014. - T. 10 , nr 5 . — S. e1004351 . — ISSN 1553-7404 . - doi : 10.1371/journal.pgen.1004351 .
  17. ↑ 1 2 Dan Graur , Yichen Zheng, Nicholas Price, Ricardo BR Azevedo1, Rebecca A. Zufall och Eran Elhaik. Om tv-apparaters odödlighet: "funktion" i det mänskliga genomet enligt det evolutionsfria evangeliet av ENCODE  //  Genome Biology and Evolution : journal. - 2013. - Vol. 5 , nej. 3 . - s. 578-590 . - doi : 10.1093/gbe/evt028 . — PMID 23431001 .
  18. ↑ 1 2 3 4 5 6 Kellis, M. et al. Definition av funktionella DNA-element i det mänskliga genomet  (engelska)  // Proceedings of the National Academy of Sciences  : journal. - 2014. - Vol. 111 , nr. 17 . - P. 6131-6138 . - doi : 10.1073/pnas.1318948111 . - . — PMID 24753594 .
  19. ↑ 1 2 3 Mattick JS, Dinger ME . Omfattningen av funktionalitet i det mänskliga genomet // The HUGO Journal. - 2013. - T. 7 , nr 1 . - S. 2 . - doi : 10.1186/1877-6566-7-2 .
  20. ↑ 1 2 3 Carey, Nessa. Junk DNA: A Journey Through the Dark Matter of the Genome  (engelska) . - Columbia University Press , 2015. - ISBN 9780231170840 .
  21. ↑ 1 2 Icke-kodande RNA och epigenetisk reglering av genuttryck: Drivkrafter för naturligt urval  / Morris, Kevin. — Norfolk, Storbritannien: Caister Academic Press, 2012. - ISBN 1904455948 .
  22. ↑ Palazzo, Alexander F.; Lee, Eliza S. Icke-kodande RNA: vad är funktionellt och vad är skräp? (engelska)  // Frontiers in Genetics: journal. - 2015. - Vol. 6 . — S. 2 . - ISSN 1664-8021 . - doi : 10.3389/fgene.2015.00002 . — PMID 25674102 .
  23. ↑ ENCODE Project Consortium. En integrerad encyklopedi av DNA-element i det mänskliga genomet  (engelska)  // Nature : journal. - 2012. - Vol. 489 , nr. 7414 . - S. 57-74 . - doi : 10.1038/nature11247 . — . — PMID 22955616 . .
  24. ↑ 1 2 Costa, Fabrico. 7 Icke-kodande RNA, epigenomik och komplexitet i mänskliga celler // Icke-kodande RNA och epigenetisk reglering av genuttryck: Drivers of Natural Selection  (engelska) / Morris, Kevin V.. — Caister Academic Press, 2012. - ISBN 1904455948 .
  25. ↑ Ponting, C.P.; Hardison, R. C. Vilken del av det mänskliga genomet är funktionellt?  // Genomforskning. - 2011. - T. 21 . - S. 1769-1776 . - doi : 10.1101/gr.116814.110 . — PMID 21875934 .
  26. ↑ Chris M. Rands, Stephen Meader , Chris P. Ponting och Gerton Lunter. 8,2 % av det mänskliga genomet är begränsat: Variation i omsättningshastigheter över funktionella elementklasser i den mänskliga härkomsten  //  PLoS Genet : journal. - 2014. - Vol. 10 , nej. 7 . — P. e1004525 . - doi : 10.1371/journal.pgen.1004525 . — PMID 25057982 .
  27. ↑ 1 2 Elgar G., Vavouri T; Vavouri. Stämma in på signalerna: icke-kodande sekvenskonservering i ryggradsdjursgenom  // Trends Genet  . : journal. - 2008. - Juli ( vol. 24 , nr 7 ). - s. 344-352 . - doi : 10.1016/j.tig.2008.04.005 . — PMID 18514361 .
  28. ↑ Gregory TR, Hebert PD; Hebert. Moduleringen av DNA-innehåll: närliggande orsaker och slutliga konsekvenser  // Genome Res  . : journal. - 1999. - April ( vol. 9 , nr 4 ). - s. 317-324 . - doi : 10.1101/gr.9.4.317 . — PMID 10207154 .
  29. ↑ Wahls, W. P. et al. Hypervariabelt minisatellit-DNA är en hotspot för homolog rekombination i mänskliga celler  (engelska)  // Cell  : journal. - Cell Press , 1990. - Vol. 60 , nej. 1 . - S. 95-103 . - doi : 10.1016/0092-8674(90)90719-U . — PMID 2295091 .
  30. ↑ Waterhouse, Peter M.; Hellens, Roger P. Plant biology: Coding in non-coding RNAs   // Nature . - 2015. - 25 mars ( vol. 520 , nr 7545 ). - S. 41-42 . - doi : 10.1038/nature14378 .
  31. ↑ Li M., Marin-Muller C., Bharadwaj U., Chow K.H., Yao Q., Chen C.; Marin-Muller; Bharadwaj; Käk; Yao; Chen. MicroRNA: Control and Loss of Control in Human Physiology and Disease  // World J  Surg : journal. - 2009. - April ( vol. 33 , nr 4 ). - s. 667-684 . - doi : 10.1007/s00268-008-9836-x . — PMID 19030926 .
  32. ↑ Visel A; Rubin EM; Pennacchio L.A.Genomiska vyer av distansverkande förstärkare  // Nature . - 2009. - September ( vol. 461 , nr 7261 ). - S. 199-205 . - doi : 10.1038/nature08451 . — . — PMID 19741700 .
  33. ↑ 1 2 3 Nielsen H., Johansen SD; Johansen. Grupp I-introner: Går i nya riktningar   // RNA Biol : journal. - 2009. - Vol. 6 , nr. 4 . - s. 375-383 . doi : 10.4161 / rna.6.4.9334 . — PMID 19667762 .
  34. ↑ 1 2 3 Zheng D., Frankish A., Baertsch R. et al. Pseudogener i ENCODE-regionerna: Konsensuskommentar, analys av transkription och evolution  // Genome Res  . : journal. - 2007. - Juni ( vol. 17 , nr 6 ). - P. 839-851 . - doi : 10.1101/gr.5586307 . — PMID 17568002 .
  35. ↑ Marshall CR, Raff EC, Raff RA; Raff; Raff. Dollos lag och geners död och återuppståndelse  (engelska)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1994. - December ( vol. 91 , nr 25 ). - P. 12283-12287 . - doi : 10.1073/pnas.91.25.12283 . - . — PMID 7991619 .
  36. ↑ Tutar, Y. Pseudogenes // Comp Funct Genomics. - 2012. - T. 2012 . - S. 424526 . - doi : 10.1155/2012/424526 . — PMID 22611337 .
  37. ↑ 1 2 Petrov DA, Hartl DL; Hartl. Pseudogen evolution och naturligt urval för ett kompakt genom  //  Journal of Heredity : journal. - Oxford University Press , 2000. - Vol. 91 , nr. 3 . - S. 221-227 . doi : 10.1093 / jhered/91.3.221 . — PMID 10833048 .
  38. ↑ Ponicsan SL, Kugel JF, Goodrich JA; Kugel; Goodrich. Genomiska ädelstenar: SINE-RNA reglerar mRNA-produktion  //  Current Opinion in Genetics & Development. — Elsevier , 2010. — Februari ( vol. 20 , nr 2 ). - S. 149-155 . - doi : 10.1016/j.gde.2010.01.004 . — PMID 20176473 .
  39. ↑ Häsler J., Samuelsson T., Strub K; Samuelsson; strub. Användbar "skräp": Alu-RNA i det mänskliga transkriptomet   // Cell . Mol. livsvetenskap.  : journal. - 2007. - Juli ( vol. 64 , nr 14 ). - S. 1793-1800 . - doi : 10.1007/s00018-007-7084-0 . — PMID 17514354 .
  40. ↑ Walters RD, Kugel JF, Goodrich JA; Kugel; Goodrich. Ovärderligt skräp: den cellulära påverkan och funktionen av Alu och B2 RNA  (engelska)  // IUBMB Life : journal. - 2009. - Augusti ( vol. 61 , nr 8 ). - s. 831-837 . - doi : 10.1002/iub.227 . — PMID 19621349 .
  41. ↑ Nelson, P. N.; Hooley, P.; Stångänden.; Davari Ejtehadi, H.; Rylance, P.; Warren, P.; Martin, J.; Murray, P.G. Humana endogena retrovirus: transposerbara element med potential? (eng.)  // Clin Exp Immunol : journal. - 2004. - Oktober ( vol. 138 , nr 1 ). - S. 1-9 . - doi : 10.1111/j.1365-2249.2004.02592.x . — PMID 15373898 .
  42. ↑ Internationellt konsortium för sekvensering av mänskligt genom. Initial sekvensering och analys av det mänskliga genomet  //  Nature : journal. - 2001. - Februari ( vol. 409 , nr 6822 ). - s. 879-888 . - doi : 10.1038/35057062 . — . — PMID 11237011 .
  43. ↑ Piegu, B.; Guyot, R.; Picault, N.; Roulin, A.; Sanyal, A.; Saniyal, A.; Kim, H.; Collura, K.; Brar, D.S.; Wing, R.A.; Panaud, O. Fördubbling av genomstorlek utan polyploidisering: dynamiken i retrotranspositionsdrivna genomiska expansioner i Oryza australiensis, en vild släkting till ris  // Genome  Res : journal. - 2006. - Oktober ( vol. 16 , nr 10 ). - P. 1262-1269 . - doi : 10.1101/gr.5290206 . — PMID 16963705 .
  44. ↑ Hawkins, J.S.; Kim, H.; Nason, JD.; Wing, R.A.; Wendel, JF. Differentiell härstamningsspecifik amplifiering av transposerbara element är ansvarig för genomstorleksvariation i Gossypium   // Genome Res : journal. - 2006. - Oktober ( vol. 16 , nr 10 ). - P. 1252-1261 . - doi : 10.1101/gr.5282906 . — PMID 16954538 .
  45. ↑ Genuttryck, 2000 .
  46. ↑ Ludwig MZ Funktionell utveckling av icke-kodande DNA  //  Aktuell åsikt inom genetik & utveckling. - Elsevier , 2002. - December ( vol. 12 , nr 6 ). - s. 634-639 . - doi : 10.1016/S0959-437X(02)00355-6 . — PMID 12433575 .
  47. ↑ 1 2 Cobb J., Büsst C., Petrou S., Harrap S., Ellis J; busst; Petrou; Harrap; Ellis. Söker efter funktionella genetiska varianter i icke-kodande DNA   // Clin . Exp. Pharmacol. physiol. : journal. - 2008. - April ( vol. 35 , nr 4 ). - s. 372-375 . - doi : 10.1111/j.1440-1681.2008.04880.x . — PMID 18307723 .
  48. ↑ E Khurana; Fu; Colonna; Mu; Kang; Lappalainen; Sboner; Lochovsky; Chen; Harmanci; Das; Abyzov; Balasubramanian; beal; Chakravarty; Challis; Chen; Clarke; Clarke; Cunningham; Evani; Flicek; Fragoza; Garnison; Gibbs; Gumus; Herrero; Kitabayashi; Kong; Lage. Integrativ annotering av varianter från 1092 människor: tillämpning på cancergenomik  (engelska)  // Science : journal. - 2013. - April ( vol. 342 , nr 6154 ). - s. 372-375 . - doi : 10.1126/science.1235587 . — PMID 24092746 .
  49. ↑ Lu, Yi-Fan; Mauger, David M.; Goldstein, David B.; Urban, Thomas J.; Weeks, Kevin M.;  Bradrick , Shelton S. IFNL3-mRNA-struktur är ombyggd av en funktionell icke-kodande polymorfism associerad med hepatit C-virusclearance  // Vetenskapliga rapporter : journal. - 2015. - 4 november ( vol. 5 ). — S. 16037 . - doi : 10.1038/srep16037 . — PMID 26531896 .
  50. ↑ Grünewald, Thomas G.P.; Bernard, Virginie; Gilardi-Hebenstreit, Pascale; Raynal, Virginie; Surdez, Didier; Aynaud, Marie-Ming; Mirabeau, Olivier; Cidre-Aranaz, Florencia; Tirode, Frank. Chimär EWSR1-FLI1 reglerar Ewings sarkommottaglighetsgenen EGR2 via en GGAA mikrosatellit  (engelska)  // Nature Genetics  : tidskrift. — Vol. 47 , nr. 9 . - P. 1073-1078 . - doi : 10.1038/ng.3363 . — PMID 26214589 .
  51. ↑ Subirana JA, Messeguer X; budbärare. De vanligaste korta sekvenserna i icke-kodande DNA  // Nucleic Acids Res  . : journal. - 2010. - Mars ( vol. 38 , nr 4 ). - P. 1172-1181 . doi : 10.1093 / nar/gkp1094 . — PMID 19966278 .
  52. ↑ SE Ahnert; TMA Fink Hur mycket icke-kodande DNA kräver eukaryoter?  // J. Theor. Biol.. - 2008. - T. 252 , nr 4 . - S. 587-592 . - doi : 10.1016/j.jtbi.2008.02.005 . — PMID 18384817 .
  53. ↑ Smith M.A. et al. Utbredd renande selektion på RNA-struktur hos  däggdjur //  Nukleinsyraforskning : journal. - 2013. - Juni ( vol. 41 , nr 17 ). - P. 8220-8236 . doi : 10.1093 / nar/gkt596 . — PMID 23847102 .
  54. ↑ Dileep, V. Platsen och funktionen av icke-kodande DNA i evolutionen av variabilitet  //  Hypothesis: journal. - 2009. - Vol. 7 , nr. 1 . —P.e7 . _ - doi : 10.5779/hypothesis.v7i1.146 .
  55. ↑ Carroll, Sean B. et al. Regulating Evolution  // Scientific American  . - Springer Nature , 2008. - Maj ( vol. 298 , nr 5 ). - S. 60-67 . - doi : 10.1038/scientificamerican0508-60 . — PMID 18444326 .
  56. ↑ Stojic, L Transkriptionell tystnad av långt icke-kodande RNA GNG12-AS1 kopplar bort dess transkriptionella och produktrelaterade funktioner . nature.com . Natur. Hämtad 21 februari 2016. Arkiverad från originalet 16 februari 2016.
  57. ↑ 1 2 Callaway, Ewen. Skräp-DNA får äran för att göra oss till de vi är  // New Scientist  : magazine  . - 2010. - Mars.
  58. ↑ "Plagiarized Errors and Molecular Genetics" Arkiverad 12 november 2020 på Wayback Machine , talkorigins , av Edward E. Max, MD, Ph.D.
  59. ↑ Balakirev ES, Ayala FJ; Ayala. Pseudogener: är de "skräp" eller funktionellt DNA? (engelska)  // Annu. Varv. Genet.  : journal. - 2003. - Vol. 37 . - S. 123-151 . - doi : 10.1146/annurev.genet.37.040103.103949 . — PMID 14616058 .
  60. ↑ C.-K. Peng, SV Buldyrev, A.L. Goldberger, S. Havlin , F. Sciortino, M. Simons, H.E. Stanley; Buldyrev, SV; Goldberger, A.L.; Havlin, S; Sciortino, F; Simons, M; Stanley, H.E. Långdistanskorrelationer i nukleotidsekvenser   // Nature . - 1992. - Vol. 356 , nr. 6365 . - S. 168-170 . - doi : 10.1038/356168a0 . — . — PMID 1301010 .
  61. ↑ W. Li och K. Kaneko; Kaneko, K. Långdistanskorrelation och partiellt 1/f alfaspektrum i en icke-kodande DNA-sekvens   // Europhys . Lett: journal. - 1992. - Vol. 17 , nr. 7 . - s. 655-660 . - doi : 10.1209/0295-5075/17/7/014 . - .
  62. ↑ SV Buldyrev, A.L. Goldberger, S. Havlin , R.N. Mantegna, M. Matsa, C.-K. Peng, M. Simons och H.E. Stanley; Goldberger, A.; Havlin, S.; Mantegna, R.; Matsa, M.; Peng, C.-K.; Simons, M.; Stanley, H. Långdistanskorrelationsegenskaper hos kodande och icke-kodande DNA-sekvenser: GenBank-analys  (engelska)  // Physical Review E  : journal. - 1995. - Vol. 51 , nr. 5 . - P. 5084-5091 . - doi : 10.1103/PhysRevE.51.5084 . - .
  63. ↑ Slip opinion Arkiverad 21 april 2017 på Wayback Machine for Maryland v. King från USA:s högsta domstol

Litteratur

Patrushev L.I.  Uttryck av gener. - M. : Nauka, 2000. - 830 sid. — ISBN 5-02-001890-2 .

Bennett, Michael D.; Leitch, Ilia J. Genomstorleksutveckling i växter // The Evolution of the Genome / Gregory, T. Ryan. - San Diego: Elsevier , 2005. - S. 89-162. - ISBN 978-0-08-047052-8 . Gregory, TR Genomstorleksutveckling hos djur // The Evolution of the Genome / TR Gregory (red.). - San Diego: Elsevier , 2005. - ISBN 0-12-301463-8 . Shabalina SA, Spiridonov NA; Spiridonov. Däggdjurstranskriptomet och funktionen hos icke-kodande DNA-sekvenser  (engelska)  // Genome Biol. : journal. - 2004. - Vol. 5 , nej. 4 . — S. 105 . - doi : 10.1186/gb-2004-5-4-105 . — PMID 15059247 . Castillo-Davis CI Utvecklingen av icke-kodande DNA: hur mycket skräp, hur mycket funktion? (engelska)  // Trender Genet. : journal. - 2005. - Oktober ( vol. 21 , nr 10 ). - s. 533-536 . - doi : 10.1016/j.tig.2005.08.001 . — PMID 16098630 .

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk