معلومة

هل تحدث عمليات الانتقال المفردة في عديدات نيوكليوتيدات دائرية؟

هل تحدث عمليات الانتقال المفردة في عديدات نيوكليوتيدات دائرية؟


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.

لا يبدو أن عمليات الانتقال الفردية في القطع الدائرية من الحمض النووي موضوعًا كبيرًا ، لأنها إذا حدثت ، فإنها ستؤدي إلى نوع من الكروموسوم المدمج مع خيطين داخليين وخيط خارجي كبير. (قليلا مثل 8)

________ | ____ | | | | | | |____| | | ____ | | | | | | |____| | |________|

لكن هل هذه عمليات الانتقال الفردية في الواقع ليست كذلك تحدث، على سبيل المثال لأن الماكينة المتقاطعة غير قادرة جسديًا على القيام بذلك ، أو لأننا لا نفعل ذلك يراقب لأنها ستؤدي حتما إلى موت الخلية و / أو كسر الكروموسوم بطريقة ما؟


على الرغم من أنه يمكن ملاحظة أحداث التقاطع في الانقسام (إعادة التركيب الانقسامي) ، إلا أنها تحدث غالبًا في المرحلة الأولى من الانقسام الاختزالي (العبور في الثنائيات التكافؤ). الكروموسومات الدائرية شائعة في بدائيات النوى ، لكن حقيقيات النوى لها صبغيات خطية. تذكر ما يحققه الانقسام الاختزالي وأن بدائيات النوى تتكاثر لاجنسيًا. لا تحتاج بدائيات النوى إلى - أو الانخراط في - الانقسام الانتصافي ، لذلك لا يمكن ملاحظة الأحداث المتقاطعة في الكروموسومات الدائرية إلا في حالات إعادة التركيب الانقسامي ، ولا أعرف مدى تكرار ذلك في بدائيات النوى.

في تكرار الحمض النووي بدائيات النواة ، إذا حدث أي تشابك للكروموسومات الدائرية المنتجين ، يتم حله بواسطة DNA topoisomerase. لذلك ربما يمثل التقاطع موقفًا مشابهًا وستقوم الخلية بحله بوسائل مماثلة.


بالنظر إلى هذا السؤال ، أعتقد أن هذا نابع من سوء فهم في المقام الأول. لا تعتبر عمليات الانتقال أحداثًا تؤثر على خيوط الحمض النووي الفردية ولكن دائمًا على كلا الخيوط. قد يوجد جزيء DNA مزدوج الحلقة الموصوف كوسيط في عملية حدوث تقاطع واحد.


الدائرية والانقسام الذاتي كاستراتيجية لظهور كروموسوم في الخلية الأولية القائمة على الحمض النووي الريبي

من المقبول الآن أن "عالم RNA" كان موجودًا في بدايات التطور. أثناء تقسيم الخلايا الأولية القائمة على الحمض النووي الريبي ، قد يؤدي التوزيع العشوائي للجينات الفردية (مثل الريبوزيمات في نفس الوقت) بين النسل إلى فقدان الجينات ، خاصة عندما يزداد عدد أنواع الجينات. لذلك ، كان ظهور كروموسوم يحمل جينات مرتبطة أمرًا بالغ الأهمية لازدهار عالم الحمض النووي الريبي. ومع ذلك ، كان هناك عدد غير قليل من الصعوبات الفورية لحدوث هذا الحدث. على سبيل المثال ، قد يكون الكروموسوم أطول بكثير من الجينات الفردية ، وبالتالي أكثر عرضة للتحلل وأقل احتمالية للتكرار الكامل ، قد يبدأ نسخ الكروموسوم في المواقع الوسطى ويكون جزئيًا فقط وبدون آلية نسخ معقدة ، الريبوزيمات المميزة ستصبح مشكلة.

نتائج

مستوحاة من سمات أشباه الفيروسات ، التي تم اقتراحها على أنها "أحافير حية" لعالم الحمض النووي الريبي ، افترضنا أنه كان من الممكن التغلب على هذه الصعوبات إذا اتخذ الكروموسوم شكلًا دائريًا وأضلاع صغيرة ذاتية الانقسام (مثل ريبوزيمات رأس المطرقة) يقيمون في المواقع بين الجينات. تم إجراء محاكاة حاسوبية باستخدام طريقة مونت كارلو للتحقيق في هذه الفرضية. تُظهر المحاكاة أن كروموسوم الحمض النووي الريبي يمكن أن ينتشر (زيادة في الكمية ويستمر) في النظام إذا كان دائريًا وأن "نسخه" الخطية تنكسر بسهولة في المواقع بين الجينات التي يعمل الكروموسوم كمواد وراثية وريبوزيمات "مشفرة" "من خلاله تعمل كجزيئات وظيفية وكل من الدائرية والانقسام الذاتي مهمان لانتشار الكروموسوم.

الاستنتاجات

في عالم الحمض النووي الريبي ، ربما تم اعتماد الدائرية والانقسام الذاتي كاستراتيجية للتغلب على الصعوبات المباشرة لظهور كروموسوم (مع جينات مرتبطة). الإستراتيجية المقترحة هنا بسيطة للغاية ومن المحتمل أن تكون قد استخدمت في هذه المرحلة المبكرة من التطور. من خلال إثبات إمكانية ظهور كروموسوم الحمض النووي الريبي ، تفتح هذه الدراسة على آفاق عالم مزدهر من الحمض النووي الريبي ، تسكنه الخلايا الأولية القائمة على الحمض النووي الريبي مع عدد من الجينات ، والتي تُظهر وظائف معقدة.

المراجعين

تمت مراجعة هذه المقالة من قبل سيرجي كازاكوف (رشح من قبل لورا لاندويبر) ، نوبوتو تاكيوتشي (رشح من قبل أنتوني بول) ، ويوجين كونين.


الملخص

إعادة التركيب الانتصافي هي قوة تطورية تولد تنوعًا جينيًا جديدًا يمكن أن يعمل الاختيار بناءً عليه. في حين قيمت دراسات متعددة أنماط إعادة التركيب على مستوى الجينوم وحالات محددة من إعادة التركيب داخل الجين ، فقد قيمت القليل من الدراسات جينوم إعادة التركيب داخل الجين في حقيقيات النوى الأعلى. حددنا أحداث إعادة التركيب داخل الجينات أو بالقرب منها في مجموعة سلالات الذرة الفطرية المؤتلفة (RILs) باستخدام بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي. تتوافق نتائجنا مع دراسات الحالة التي أظهرت أن عمليات الانتقال داخل الجين تتجمع عند أطراف 5 لبعض الجينات. علاوة على ذلك ، حددنا حالات عمليات الانتقال داخل الجين التي تولد أنماط تراكم مخالفة ، أي أن الأليلات المؤتلفة تعرض مستويات أعلى أو أقل من التعبير عن الأليلات غير المترابطة في أي من 100 RILs ، مما يدل على إعادة التركيب داخل الجين في توليد متغيرات جديدة بناءً على التحديد استطيع التمثيل. تم تحديد الآلاف من أحداث تحويل الجينات الظاهرة ، مما يسمح لنا بتقدير معدل تحويل الجين على مستوى الجينوم في مواقع SNP (4.9 × 10 −5). تُظهر كثافة الجينات التخليقية (أي تلك المحفوظة في نفس المواقع الجينومية منذ تباين الذرة والذرة الرفيعة) ارتباطًا جوهريًا بتكرار التقاطع ، في حين أن كثافة الجينات غير الوراثية (أي تلك التي تم نقلها أو فقدها بعد يُظهر تباين الذرة والذرة الرفيعة) ارتباطًا ضئيلًا ، مما يشير إلى أن عمليات الانتقال تحدث بمعدلات أعلى في الجينات التخليقية مقارنة بالجينات غير الاصطناعية. زيادة معدلات عمليات الانتقال في الجينات المخلقة يمكن أن تكون إما نتيجة للحفظ التطوري للخليط أو عملية بيولوجية تساعد على الحفاظ على التخليق.


هل تحدث عمليات الانتقال المفردة في عديدات نيوكليوتيدات دائرية؟ - مادة الاحياء

1.أ. في اقتران عامل F ، يتم نقل العامل F فقط إلى سلالة F في اقتران HFr ، ويتم نقل الحمض النووي الصبغي أولاً ، والعامل F أخيرًا.

ب. التحويل هو نقل عامل F إلى سلالة F ، والذي يحول الإجهاد إلى F +. إعادة التركيب هو نقل الجينات البكتيرية من سلالة Hfr أو F إلى سلالة F.

ج. عوامل F (الخصوبة) هي الحلقات السيتوبلازمية اللازمة للاقتران. عوامل F هي عوامل F التي تحتوي على بعض الجينات من الكروموسوم البكتيري.

د. البروتوتروف هي سلالات من الكائنات الحية لا تتطلب مركبًا معينًا للنمو ، حيث يمكنها البقاء على قيد الحياة على الحد الأدنى من الوسائط. تتطلب Auxotrophs وسائط مكملة بمواد معينة لا تتطلبها الكائنات البرية من النوع.

ه. خلية F + تحتوي على عامل خصوبة مجاني (F) ، بينما تحتوي خلية Hfr على عامل خصوبة مدمج في جينومها البكتيري.

1) دراسة التزاوج المتقطع: سلالات Mate Hfr و F سويًا وتفحص الأوقات التي تنتقل فيها العلامات (Griffiths 212).

2) استخدم Hfr و F - للتقاطعات المتبادلة وانظر إلى التردد النسبي للطفرة الثلاثية (أو النوع البري).

3) استخدام التنبيغ المعمم وتحديد وتيرة النقل المشترك (Griffiths 225-226).

يحدث التحويل بشكل متكرر من سلالات F + حيث لا يتم دمج العامل F في الكروموسوم البكتيري (A و E) ، حيث يتم نسخ بلازميد عامل F المستقل ونقله بسهولة أثناء الاقتران.

سلالات Hfr (سلالات F + مع عامل F متكامل ، مثل B و C و D) سيكون لها تواتر أقل بكثير لتحويل الجينات. أثناء الاقتران ، يكون العامل F هو الجزء الأخير من الكروموسوم البكتيري المراد نقله. نظرًا لأن عملية التزاوج غالبًا ما تنقطع مبكرًا ، لا يحدث التحويل الجيني كثيرًا.

سيكون لـ E أعلى معدل تكرار لنقل lac لأنه يحتوي على عامل F الذي يحمل جين lac. سيكون B له أعلى تردد تالي لأنه Hfr مع عامل F يقع مباشرة قبل جين lac الخاص به. نظرًا لأن العامل F يدخل أخيرًا أثناء اقتران Hfr ، فسيكون lac أول جين يتم إدخاله في سلالة F. سينقل C lac بتردد أقل ، و D بتردد أقل بسبب موضع الجين lac بالنسبة لبدء النقل. سيكون لدى A أقل معدل تكرار لنقل lac ، لأنه يجب إنشاء خلايا Hfr أولاً لنقل lac.

من المرجح أن تنتج سلالات Hfr B و D البلازميد F الذي يظهر في F نظرًا لقربها من lac لعامل الخصوبة. للحصول على وصف لكيفية إنتاج سلالة F ، راجع الصفحات 218-219 والشكل 7-14 في Griffiths.

د. أنا. لاختيار اتحادات lac + ، قم بالزراعة على اللاكتوز كمصدر وحيد للكربون.

ثانيا. لم يلاحظ أي أفراد من النمط الظاهري lac + met - pro - لأن جيلهم يتطلب حدوث أربع عمليات انتقال.

ثالثا. لتحديد ترتيب الخريطة ، حدد مسافة الخريطة بين الجينات عبر تكرار إعادة التركيب. الأنماط الجينية الأبوية هي lac + mec - pro - و lac - met + pro - جميع exconjugates المختارة هي lac +. عدد المؤتلفات lac mec هو 53 ، مما يجعل مسافة الخريطة بين lac و mec 19.4 m.u. (53/273). عدد المؤتلف lac pro هو 43 ، لذا فإن مسافة الخريطة بين lac و pro هي 15.8 m.u. (43/273). أخيرًا ، هناك 10 معاشين محترفين ، لذا فإن مسافة الخريطة بين met و pro هي 2.7 m.u. نظرًا لأننا نعلم أن lac يدخل أخيرًا ، يتم تلبية ترتيب الجينات - 2.7 - pro - 15.8 - lac.

رابعا. مفصولة بمسافة خريطة تبلغ 2.7 متر مكعب ، تعد الجينات الموالية والمتقابلة أقرب الجينات معًا على الخريطة.

4 ا. نظرًا لأن معظم عمليات الانتقال تعطي أندر البكتيريا (أ - ب - ج + د +) ، يجب صنع هذا النمط الجيني من خلال وجود عمليات انتقال بين كل علامة. وبالتالي ، يكون الترتيب إما bcad أو acbd. يمكننا التمييز بين هذين الاحتمالين من خلال مقارنة الحيوانات المستنسخة أ - ب + ج + (270) مقابل أ + ب - ج + المستنسخات (20). يشير الرقم الأصغر للأخير إلى أن الأمر acbd.

ب. على الرغم من أنه يمكن للمرء الحصول على مسافة خريطة دقيقة من خلال النظر إلى أحداث عمليات الانتقال المزدوجة ، إلا أنه يمكننا تقدير المسافات ببساطة من خلال النظر إلى البكتيريا ذات عمليات الانتقال الفردية. وهذه هي

التقاطع بين d و b: أ - ب - ج - 50

عبور بين ب و ج: أ - ب + ج - 160

عبور بين c و a: a - b + c + 270

لذا فإن d و b أقرب معًا (في الواقع 10٪).

ج. وبنفس المنطق ، فإن c و a هما الأبعد عن بعضهما البعض (في الواقع 30٪).

د. يمكن استخدام التزاوج المتقطع لرسم خرائط للجينات. هذه موصوفة في النص (Griffiths ص 212). تتوقع الحصول على خلايا أ + أولاً ، ثم أ + ج + ، ثم أ + ج + ب + ، ثم أ + ج + ب + د +.

5. أ. في الجدول المقدم ، تعني "+" أن المواد المؤتلفة قد تشكلت من تزاوج السلالتين. إذا حدث مثل هذا التزاوج ، فهذا يعني أن عمليات حذف السلالتين لم تتداخل. إذا لم ينتج عن تزاوج السلالتين مواد مؤتلفة ("-") ، فيجب أن تتداخل عمليات الحذف بطريقة ما. على سبيل المثال ، يجب ألا تتداخل عمليات الحذف في السلالتين 1 و 2 ، حيث تم إنتاج المواد المؤتلفة. ومع ذلك ، يجب أن يتداخل الحذف في 1 في مكان ما مع عمليات الحذف في السلالات 3-7 ، حيث لم تتمكن تقاطعاتهم من إنتاج مواد مؤتلفة. من خلال مراقبة السلالات التي يمكنها إنتاج مواد مؤتلفة مع بعضها البعض وأي السلالات لا يمكنها ، يمكنك إنشاء خريطة لعمليات الحذف هذه.

يوجد أدناه خريطة توضح موقع عمليات الحذف لكل سلالة & quot ----- & quot تشير إلى الحذف

(من الجزء ب ، نجد بالإضافة إلى ذلك أن رقم 7 لا يمتد إلى اليسار بقدر ما هو رقم 1 أو # 3 أو # 5)

ب. لا يمكن استرداد المؤتلفات إلا عندما تتزاوج الطفرات مع سلالات ليس لها حذف في نفس المنطقة مثل طفرة النقطة. يوجد أدناه خريطة توضح المكان الذي يجب أن توجد فيه الطفرات بناءً على البيانات التي توضح السلالات التي يمكن أن تنتج مواد مؤتلفة:

لذلك ، فإن ترتيب هذه الطفرات النقطية هو e-b-c-d-a.

6. أ. I. لاختيار محولات + Pur ، استخدم pro ووسائطه.

II. لاختيار محولات + pro ، استخدم pur ووسائطه.

ثالثا. لاختيار محولات + الخاصة به ، استخدم الوسائط المحترفة والنقية.

ب. نظرًا لعدم وجود بكتيريا pur + pro + his - ، لا يمكن الحصول على pur + و pro + بدون + الخاص به. لذلك ، يجب أن يكون مخططه بين Pur و pro.

ج. في التجربة الأولى ، العديد من البكتيريا (87٪) هي نقاء فقط مقارنة بالعدد النقي + الخاص به + (10٪) أو النقاء + المؤيد + الخاص به + (3٪). لذلك ، يجب أن تكون المسافة بينه وبين المحترف أكبر من المسافة بينه وبين المؤيد. يعطي فحص التجارب الأخرى نفس النتيجة.

د. التجربة الأكثر إفادة هي التجربة الثالثة لأنها ناتجة عن اختيار الجين الأوسط.

ه. من بين النتائج في التجربة الثالثة ، توضح نتائج pur + pro + و pur - pro - عدد المرات التي التقطت فيها الملتهمة الجينات المحيطة أو لم تلتقطها. تشير النتائج المتبقية إلى أن الملتهمة هي 4 مرات أكثر عرضة لالتقاط pro + ثم pur + (قارن 60٪ إلى 15٪) ، لذا فإن pro هو 4 مرات أقرب منه لـ pur.

7. أ. إعادة التركيب - يتم إنتاج الملتهمة البرية النادرة نسبيًا عن طريق إعادة التركيب بين عاثيتين مع طفرات في نفس الكيسترون.

التكملة - الإنتاج المتكرر نسبيًا لنشاط الملتهمة من النوع البري بسبب الطفرات في سيسترونين مختلفين

ب. التحلل - نوع من نمو الملتهمة حيث تتعطل الخلايا لتطلق العاثية.

Lysogeny - نوع من نمو الملتهمة حيث تندمج العاثية في كروموسوم المضيف.

ج. التنبيغ هو دخول الحمض النووي إلى الخلية بوساطة الملتهمة. إذا كان من الممكن تعبئة أي تسلسل في جسيم الملتهمة (على سبيل المثال ، مع P22) ، فإن التحويل يكون عامًا إذا كان يمكن فقط تجميع بعض الحمض النووي (على سبيل المثال ، مع لامدا) ثم يكون النقل محددًا.

8. لتحديد ما إذا كانت الطفرات في نفس الكسترون ، قم بإجراء اختبار cis-trans. إذا لم تنتج الطفرتان فجًا من النوع البري في عابرة ، فإنهما يفشلان في التكميل ويكونان في نفس الكيسترون. إذا كانت هناك طفرتان داخل نفس الكسترون ينتجان لاقمات من النوع البري في شكل رابطة الدول المستقلة ، فيجب أن تكون الطفرتان متنحيتين.


من الكائنات أحادية الخلية إلى الكائنات متعددة الخلايا

ربما يكون هذا الانتقال هو الأسهل للفهم.

توفر العديد من الطحالب الخضراء ذات الجلد الاستعماري دليلاً على ذلك. تسمى هذه الأنواع مستعمرة لأنها تتكون ببساطة من مجموعات من الخلايا المستقلة. إذا كانت خلية واحدة من Gonium, باندورينا، أو يودورينا معزولة عن بقية المستعمرة ، وسوف تسبح بعيدًا تبدو تمامًا مثل a كلاميدوموناس زنزانة. بعد ذلك ، أثناء خضوعها للانقسام ، ستشكل مستعمرة جديدة مع عدد مميز من الخلايا في تلك المستعمرة.

(لم يتم رسم الأرقام على نطاق واسع. أحجامها تتراوح من كلاميدوموناس وهو قطره حوالي 10 ميكرومتر و [مدش] أكبر قليلاً من خلايا الدم الحمراء البشرية و [مدش] فولفوكس التي يبلغ قطرها حوالي 350 ميكرومتر و [مدش] مرئية للعين المجردة.)

الوضع في بليودورينا و فولفوكس مختلف. في هذه الكائنات الحية ، بعض خلايا المستعمرة (معظمها في فولفوكس) غير قادرين على العيش بشكل مستقل. إذا تم عزل خلية غير إنتاجية من أ فولفوكس مستعمرة ، سوف تفشل في إعادة إنتاج نفسها عن طريق الانقسام وتموت في النهاية. ماذا حدث؟ بطريقة ما ، غير واضح حتى الآن ، فولفوكس عبرت الخط الفاصل بين الكائنات الاستعمارية البسيطة والكائنات متعددة الخلايا حقًا. على عكس Gonium, فولفوكس لا يمكن اعتباره مجرد مستعمرة من الخلايا الفردية. هو واحد الكائن الحي التي فقدت خلاياها قدرتها على العيش بشكل مستقل. إذا تعرض عدد كاف منهم للتلف ، سيموت مجال الخلايا بأكمله.

ماذا لديه فولفوكس المكتسبة؟ في التخلي عن استقلالهم ، فإن خلايا فولفوكس أصبحوا متخصصين. لم تعد كل خلية تقوم بجميع وظائف الحياة (كما في الأشكال الاستعمارية) بدلاً من ذلك تتخصص خلايا معينة للقيام بوظائف معينة مع ترك وظائف أخرى لمتخصصين آخرين. في فولفوكس لا تذهب هذه العملية إلى أبعد من وجود خلايا معينة متخصصة في التكاثر في حين أن خلايا أخرى ، غير قادرة على التكاثر ، تفي باحتياجات التمثيل الضوئي والحركة.

في الكائنات متعددة الخلايا الأكثر تعقيدًا ، يتم نقل درجة التخصص إلى أبعد من ذلك بكثير. كل خلية لها وظيفة أو وظيفتان محددتان للقيام بها. يعتمد على الخلايا الأخرى للقيام بجميع الوظائف الأخرى اللازمة للحفاظ على حياة الكائن الحي وبالتالي حياته.

إن التخصص وتقسيم العمل بين الخلايا هو نتيجة لتاريخها في التمايز. واحدة من أكبر المشاكل في علم الأحياء هي كيفية ظهور التمايز بين الخلايا ، والتي نشأت جميعها عن طريق الانقسام الفتيلي ، تشترك في نفس الجينات. رابط لمناقشة الحل.

جينومات كلاهما كلاميدوموناس و فولفوكس تم تسلسلها. على الرغم من أن أحدهما أحادي الخلية ، والآخر متعدد الخلايا ، إلا أنهما لا يحتويان فقط على نفس العدد من جينات ترميز البروتين (14،516 in كلاميدوموناس، 14.520 بوصة فولفوكس) ولكن معظم هؤلاء متماثلون. فولفوكس لديها 58 جينًا فقط ليس لها أقارب فيها كلاميدوموناس وحتى عدد أقل من mRNAs الفريدة.

في وقت ما ، كان الكثير منا يتوقع أن كائنًا متعدد الخلايا مثل فولفوكس بخلاياها المتمايزة ودورة حياتها المعقدة سيكون لديها عدد من الجينات أكثر من الكائن أحادي الخلية مثل كلاميدوموناس. لكن تبين أن هذا ليس هو الحال.

كيف نفسر هذا التناقض الظاهري؟ أعتقد أنه مثلما رأينا في تطور الحيوانات [أمثلة] ، فإننا نرى هنا أن تطور التعقيد العضوي لا يتعلق كثيرًا بتطور جينات جديدة ولكن بالأحرى تطور التغييرات في عناصر التحكم (المحفزات والمعززات) التي تملي كيف وأين سيتم التعبير عن مجموعة الأدوات الأساسية للجينات حقيقية النواة.

الدليل مقنع على أن كل هذه الكائنات هي أقرباء ، أي تنتمي إلى نفس الفرع. يوضحون كيف يمكن أن تنشأ الأشكال الاستعمارية من الأشكال أحادية الخلية والأشكال متعددة الخلايا من الأشكال الاستعمارية.


مكتبات البروتينات الهجينة من متواليات بعيدة الصلة

نقدم طريقة للتماثل التسلسلي - إعادة تركيب البروتين المستقل (SHIPREC) التي يمكن أن تخلق مكتبات هجينة مفردة كروس من بروتينات غير مرتبطة أو بعيدة الصلة. تحافظ الطريقة على محاذاة التسلسل المناسب بين الوالدين وتقدم عمليات الانتقال بشكل أساسي في المواقع ذات الصلة من الناحية الهيكلية الموزعة على التسلسلات المحاذية. استخدمنا SHIPREC لإنشاء مكتبة من الأنواع الهجينة بين الأنواع من السيتوكروم البشري المرتبط بالغشاء P450 (1A2) ومجال الهيم للبكتيريا القابلة للذوبان P450 (BM3). من خلال دمج مكتبة الجينات الهجينة في جين الكلورامفينيكول أسيتيل ترانسفيراز (CAT) ، تمكنا من اختيار متغيرات البروتين القابلة للذوبان والمطوية بشكل صحيح. حدد فحص نشاط 1A2 (إزالة إيثيل 7-إيثوكسيريسوروفين) نوعين من الهجن P450 وظيفيين كانا أكثر قابلية للذوبان في السيتوبلازم البكتيري من إنزيم 1A2 من النوع البري.


تجميع البوليمرات

مشكلة أخرى هي كيف البوليمرات - أساس الحياة نفسها - يمكن تجميعها.

  • في المحلول ، سيحد التحلل المائي للبوليمر النامي قريبًا من الحجم الذي يمكن أن يصل إليه.
  • ينتج التوليف اللاأحيائي مزيجًا من المتغيرات L و D. كل منهما يمنع بلمرة الآخر. (لذلك ، على سبيل المثال ، فإن وجود د الأحماض الأمينية تمنع بلمرة إل الأحماض الأمينية (تلك التي تشكل البروتينات هنا على الأرض).

وقد أدى ذلك إلى نظرية مفادها أن البوليمرات المبكرة تم تجميعها على أسطح معدنية صلبة تحميها من التدهور ، وفي المختبر متعدد الببتيدات وعديد النيوكليوتيدات (جزيئات RNA) التي تحتوي على حوالي

تم تصنيع 50 وحدة على الأسطح المعدنية (مثل الطين).

بداية RNA؟

تعتمد جميع عمليات التمثيل الغذائي على الإنزيمات ، وحتى وقت قريب ، كان كل إنزيم يتحول إلى بروتين. لكن البروتينات يتم تصنيعها من المعلومات المشفرة في الحمض النووي وترجمتها إلى mRNA. إذن ها هي معضلة الدجاجة والبيضة. يتطلب تخليق DNA و RNA بروتينات. لذلك لا يمكن صنع البروتينات بدون الأحماض النووية ولا يمكن تصنيع الأحماض النووية بدون البروتينات. يوفر اكتشاف أن بعض جزيئات الحمض النووي الريبي لها نشاط إنزيمي حلاً ممكنًا. تدمج جزيئات الحمض النووي الريبي هذه و [مدش] تسمى الريبوزيمات و [مدش] كلاً من الميزات المطلوبة للحياة: تخزين المعلومات والقدرة على العمل كمحفزات.

الشكل 18.9.2 RNA. (الشكل مبني على عمل Green and Szostak، Science 258: 1910، 1992.)

بينما لم يتم العثور حتى الآن على ريبوزيم في الطبيعة يمكنه تكرار نفسه ، فقد تم تصنيع الريبوزيمات في المختبر والتي يمكن أن تحفز تجميع قليل النوكليوتيدات في مكملات دقيقة من نفسها. يعمل الريبوزيم على حد سواء نموذج التي يتم فيها تجميع أطوال قصيرة من الحمض النووي الريبي (& quotoligonucleotides & quot) وفقًا لقواعد الاقتران الأساسي و عامل حفاز للربط التساهمي بين هذه قليلات النوكليوتيدات.

مبدئيًا ، ربما بدأت الوظائف الدنيا للحياة مع الحمض النووي الريبي ، وبعد ذلك فقط استحوذت البروتينات على الآلية التحفيزية لعملية التمثيل الغذائي ، وتولى الحمض النووي كمستودع للشفرة الجينية. العديد من الأدلة الأخرى تدعم فكرة العالم الأصلي & quotRNA & quot:

  • تعتمد العديد من العوامل المساعدة التي تلعب العديد من الأدوار في الحياة على الريبوز على سبيل المثال:
    • ATP
    • NAD
    • موضة عابرة
    • أنزيم أ
    • دوري AMP
    • GTP

    عندما لا تنفصل الكروموسومات بشكل صحيح ، يمكن أن تنتهي الخلايا بالكروموسومات المفقودة أو الزائدة. تسمى شذوذ الكروموسومات التي تتميز بعدد غير نمطي من الكروموسومات اختلال الصيغة الصبغية.

    على سبيل المثال، التثلث الصبغي 21 تحدث (متلازمة داون) بسبب نسخة إضافية من الكروموسوم 21 في البويضة أو الحيوانات المنوية مما يؤدي إلى تلقي البويضة الملقحة ثلاث نسخ من الكروموسوم 21. تثلث الفسيفساء 21 هو شكل نادر من متلازمة داون يحدث بعد الإخصاب.

    التثلث الصبغي 13 (متلازمة باتو) يسبب إعاقات ذهنية وجسدية شديدة. التثلث الصبغي 18 (متلازمة إدواردز) أكثر خطورة ويمكن أن يهدد بقاء الأطفال. التثلث الصبغي X هو نسخة إضافية من الكروموسوم X في الخلايا الجنسية الأنثوية. متلازمة كلاينفلتر يحدث عندما يرث الذكر كروموسوم X إضافيًا من والدته ، ترتبط الحالة XXY أحيانًا بعمر الأم المتقدم.

    مونوسومي يحدث عندما يكون أحد الكروموسوم مفقودًا جزئيًا أو كليًا. على سبيل المثال ، الإناث مع متلازمة تيرنر يحتوي على كروموسوم X واحد فقط بدلاً من كروموسومين X. متلازمة Cri du chat النتائج من حذف الذراع القصيرة للكروموسوم 5.


    هل تحدث عمليات الانتقال المفردة في عديدات نيوكليوتيدات دائرية؟ - مادة الاحياء

    ملاحظة المحررين: نظرًا لأن موضوع المعلوماتية الحيوية يتضمن العديد من المصطلحات المستخدمة في البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة ، فقد تم تضمين عدد من هذه المصطلحات في هذه الورقة.

    الأليل: أشكال مختلفة من الجين تشغل نفس الموضع على الكروموسوم.

    حمض أميني: حمض أميني كربوكسيلي من الشكل العام H 3 N-CHR-COO -. هناك 20 حمضًا أمينيًا شائعًا ، حددتها مجموعة R على الكربون ألفا (تتوفر قائمة بالأحماض الأمينية الشائعة) ، والتي تُستخدم لبناء البروتينات والببتيدات.

    التضخيم: عملية النسخ المتكرر لنفس قطعة الحمض النووي.

    التعليق التوضيحي: حقول نصية من المعلومات حول التسلسل الحيوي التي تمت إضافتها إلى قواعد بيانات التسلسل. يتكون التعليق التوضيحي (توضيح ووصف السمات ذات الصلة بيولوجيًا في التسلسل) من وصف العناصر التالية:

    • وظيفة (وظائف) البروتين.
    • تعديلات ما بعد الترجمة). على سبيل المثال الكربوهيدرات ، الفسفرة ، الأستلة ، مرساة GPI ، إلخ.
    • المجالات والمواقع. على سبيل المثال ، مناطق ارتباط الكالسيوم ، مواقع ارتباط ATP ، أصابع الزنك ، homeobox ، kringle ، إلخ.
    • الهيكل الثانوي.
    • هيكل رباعي. على سبيل المثال homodimer ، heterotrimer ، إلخ.
    • أوجه التشابه مع البروتينات الأخرى.
    • المرض (الأمراض) المصاحب لنقص (عيوب) البروتين.
    • تعارضات التسلسل والمتغيرات وما إلى ذلك.

    التجميع: عملية وضع أجزاء من الحمض النووي التي تم تسلسلها في موضعها الصحيح داخل الكروموسوم.

    التصوير الإشعاعي الذاتي: طريقة الكشف عن الجزيئات أو الشظايا الجزيئية التي تستخدم ملصق إشعاعي داخل الجزيء المعني. يتم الكشف عن موقع العلامة الإشعاعية أو "العلامة" باستخدام فيلم الأشعة السينية.

    جسمي: موضع على أي كروموسوم غير الكروموسوم الذي يحدد الجنس.

    الكروموسوم الاصطناعي البكتيري (BAC): ناقل تسلسل طويل يتم إنشاؤه من كروموسوم بكتيري عن طريق تقطيع جزء DNA بحجم 100 كيلو بايت (أو أكثر) من نوع آخر. بمجرد استنساخ الحمض النووي الغريب في البكتيريا المضيفة ، يمكن عمل نسخ عديدة من الكروموسوم الجديد.

    القاعدة: واحدة من خمسة جزيئات يتم تجميعها مع الريبوز والفوسفات لتكوين النيوكليوتيدات (الشكل 1). تم العثور على Adenine (A) و Guanine (G) و cytosine (C) و Thymine (T) في DNA بينما يتكون RNA من الأدينين (A) والجوانين (G) والسيتوزين (C) واليوراسيل (U).

    شكل 1

    زوج القاعدة (BP): القواعد التكميلية الموجودة على خيوط متقابلة من الحمض النووي والتي ترتبط ببعضها البعض بواسطة رابطة هيدروجينية. يحدد التركيب الذري لهذه القواعد مسبقًا اقتران الأدينين مع الثايمين وإقران الجوانين مع السيتوزين (أو اليوراسيل في الحمض النووي الريبي).

    BEAUTY (BLAST Enhanced Alignment Utility): أداة تم تطويرها في Baylor College of Medicine (Worley et al. 1995) والتي تستخدم BLAST للبحث في العديد من قواعد البيانات المخصصة وتضمين معلومات عائلة التسلسل وموقع المجالات المحفوظة ومعلومات حول أي مواقع أو مجالات مشروحة مباشرة في نتائج استعلام بلاست.

    المعلوماتية الحيوية: لم يتم الاتفاق على تعريف مطلق للمعلوماتية الحيوية. ومع ذلك ، يمكن تعريف المستوى الأول على أنه تصميم وتطبيق طرق لجمع وتنظيم وفهرسة وتخزين وتحليل التسلسلات البيولوجية (كل من الأحماض النووية [DNA و RNA] والبروتينات). المرحلة التالية من المعلوماتية الحيوية هي اشتقاق المعرفة المتعلقة بمسارات ووظائف وتفاعلات هذه الجينات (الجينوميات الوظيفية) والبروتينات (البروتينات). يشار إلى المعلوماتية الحيوية أيضًا بالبيولوجيا الحسابية.

    الانفجار: B asic L ocal A lignment S earch T ool. برنامج للبحث في قواعد بيانات التسلسل الحيوي تم تطويره وصيانته من قبل مجموعة في المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية (NCBI). هناك عدة إصدارات من BLAST: BLASTP الذي يبحث في قاعدة بيانات البروتين ، BLASTN للبحث في قاعدة بيانات للنيوكليوتيدات ، TBLASTN الذي يبحث عن تسلسل بروتين في قاعدة بيانات للنيوكليوتيدات عن طريق ترجمة تسلسلات النوكليوتيدات في جميع إطارات القراءة الستة ، BLASTX الذي يمكنه البحث عن تسلسل النيوكليوتيدات مقابل قاعدة بيانات البروتين عن طريق ترجمة الاستعلام عبر جميع إطارات القراءة الستة ، و Gapped-BLAST و psi-BLAST. تحدد بلاست بقع التشابه الإقليمي بدلاً من حساب أفضل محاذاة شاملة باستخدام الفجوات. ثم يستخدم البرنامج مصفوفة تسجيل النقاط لتصنيف هذه التطابقات على أنها إيجابية أو سلبية أو صفرية. إذا تم تسجيل المطابقة الأولية بدرجة عالية ، فسيتم توسيع البحث في كلا الاتجاهين حتى تنخفض درجة التصنيف.

    BLITZ: بحث في قاعدة بيانات البروتين فائقة السرعة من EBI والذي يستخدم خوارزمية MPsearch.

    الكتل: قاعدة بيانات لمحاذاة متعددة غير معطلة لعائلات البروتين / الببتيد في PROSITE.

    النشاف (اللطخات): عملية نقل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي أو البروتينات إلى دعامة صلبة (عادةً ورقة من ورق النيتروسليلوز) للتهجين بعد فصلها عن طريق الرحلان الكهربي. تتم تسمية البقع وفقًا للمادة التي يتم تحليلها. تفحص البقعة الجنوبية الحمض النووي الذي تم قطعه باستخدام إنزيمات مقيدة وفحصه باستخدام الحمض النووي المشع. يحلل اللطخة الشمالية الحمض النووي الريبي الذي يتم فحصه باستخدام الحمض النووي المشع أو الحمض النووي الريبي. تفحص البقع الغربية البروتينات التي يتم فحصها بأجسام مضادة مشعة أو ذات علامات إنزيمية.

    الخلية: أصغر وحدة هيكلية وظيفية للمادة الحية. تصنف الخلايا على أنها إما بدائية النواة ونواة حقيقية النواة.

    CentiMorgan (سم): وحدة قياس المسافة والتردد المعاد على الخريطة الجينية. بشكل رسمي ، الطول (عدد القواعد) التي لديها احتمال 1٪ للمشاركة في خلط الجينات. بالنسبة للبشر ، يبلغ متوسط ​​طول cM مليون زوج أساسي (أو 1 ميغا بايت ، ميغابايت).

    cDNA (DNA التكميلي): قطعة اصطناعية من DNA يتم تصنيعها من قالب mRNA (messenger RNA) ويتم إنشاؤها باستخدام النسخ العكسي. كثيرًا ما يستخدم الشكل المفرد الذي تقطعت به السبل من (كدنا) كمسبار في إعداد خريطة مادية للجينوم. يُفضل cDNA لتحليل التسلسل لأن الإنترونات الموجودة في الحمض النووي تتم إزالتها في الترجمة من DNA ---- & gt mRNA ---- & gt cDNA.

    الكروموسوم: مجموعة من الدنا والبروتينات التي تنظم الجينوم البشري. تحتوي كل خلية بشرية على 23 مجموعة من الكروموسومات ، و 22 زوجًا من الصبغيات (الكروموسومات غير المحددة للجنس) وزوجًا واحدًا من الكروموسومات المحددة للجنس. يتكون الجينوم البشري ضمن 23 مجموعة من الكروموسومات من حوالي 30.000 إلى 100.000 جين مبنية من أكثر من 3 مليارات زوج قاعدي. في حين أن الكروموسومات حقيقية النواة عبارة عن مجموعات معقدة من البروتينات والحمض النووي ، فإن الحمض النووي الصبغي بدائية النواة يكون دائريًا مع الجينوم بأكمله على كروموسوم واحد.

    الاستنساخ: التقنية المستخدمة لإنتاج نسخ من قطعة من الحمض النووي. يتم إدخال جزء من الحمض النووي يحتوي على جين مهم في جينوم الفيروس أو البلازميد الذي يُسمح له بعد ذلك بالتكاثر.

    ناقل الاستنساخ: قطعة من الحمض النووي من أي جسم غريب يتم تطعيمها في خيط دنا مضيف يمكنه بعد ذلك التكاثر الذاتي. تُستخدم النواقل لإدخال DNA غريب في الخلايا المضيفة بغرض تصنيع كميات كبيرة من الحمض النووي الجديد أو البروتين الذي يعبر عنه الحمض النووي.

    CLUSTAL W: برنامج للأغراض العامة لمحاذاة متعددة لتسلسل الحمض النووي والبروتين تم تطويره بواسطة Thompson، et. آل. في عام 1994.

    منطقة الترميز: جزء الجينوم المترجم إلى الحمض النووي الريبي والذي بدوره يرمز إلى البروتين (انظر أيضًا إكسون).

    كودون Codon: مجموعة من ثلاثة نيوكليوتيدات على طول خيط من الرنا المرسال تحدد (أو ترمز) موضع الأحماض الأمينية أثناء تخليق البروتين. عدد الترتيبات الممكنة لهذه النيوكليوتيدات الثلاثة (أو الرموز الثلاثية) المتاحة لتخليق البروتين هو (4 قواعد) 3 = 64. وهكذا ، يمكن ترميز كل حمض أميني بما يصل إلى 6 رموز ثلاثية مختلفة. ثلاثة أكواد ثلاثية (UAA ، UAG ، UGA) تحدد نهاية البروتين. في المثال أدناه ، يتم عرض ثلاثة أكواد.

    - UCA CGU CAU -
    Ser ------ Arg ------- صاحب

    التكامل: التعرف الخاص بالتسلسل أو الشكل المحدد الذي يحدث عندما يرتبط جزيءان أو أكثر ببعضهما البعض. يشكل الحمض النووي حلزونًا مزدوجًا مجدولًا لأن التوجيه التكميلي للقواعد في كل خيط يسهل تكوين الروابط الهيدروجينية التي تربط الخيوط معًا.

    علم الأحياء الحسابي: انظر المعلوماتية الحيوية

    تسلسل الإجماع: الأحماض الأمينية أو النيوكليوتيدات الأكثر شيوعًا في كل موضع من سلسلة متوائمة من البروتينات أو عديد النيوكليوتيدات.

    خريطة الإجماع: موقع جميع متواليات الإجماع في سلسلة من البروتينات المتوافقة أو عديد النيوكليوتيدات.

    التسلسل المحفوظ: تسلسل داخل الحمض النووي أو البروتين يكون ثابتًا عبر الأنواع أو ظل دون تغيير داخل الأنواع خلال فترة تطوره.

    خرائط كونتيج: تمثيل بنية المناطق المتجاورة للجينوم (contigs) من خلال تحديد العلاقات المتداخلة بين مجموعة من الحيوانات المستنسخة.

    Contigs: سلسلة من نواقل الاستنساخ التي يتم ترتيبها بطريقة تجعل كل تسلسل يتداخل مع تسلسل جيرانه. والنتيجة هي أن تجميع السلسلة يوفر جزءًا متجاورًا من الجينوم.

    CORBA: بنية وسيط لطلب كائن مشترك. مواصفات تقنية (يشار إليها أحيانًا باسم غلاف) تستخدم لغة تعريف الواجهة (IDL ، رمز يحدد خصائص وحدات أو كائنات البيانات) والبرمجيات (وسيط طلب الكائن أو ORB) لتعريف الكائنات (الوحدات النمطية المستقلة) من البيانات أو التعليمات) يمكن أن تشارك الخصائص المطلوبة لتشكيل تطبيق موحد. تم تحديد مواصفات CORBA من قبل مجموعة إدارة الكائنات (OMG ، http://www.omg.org/) في عام 1991.

    Cosmid: ناقل استنساخ اصطناعي (40-50 كيلوبايت من الحمض النووي) يمكن تكراره داخل بكتيريا الإشريكية القولونية.

    العبور: تبادل قطعتين من الكروموسومات المتجانسة.

    Deoxyribose: A five carbon sugar lacking a hydroxyl group on position 2 (beta-d-2-deoxyribose) which is used in the construction of DNA

    الشكل 3Deoxyribose

    Diploid: A cell containing two sets of chromosomes.

    Distance matrix: The method used to present the results of the calculation of an optimal pairwise alignment score. The matrix field (i,j) is the score assigned to the optimal alignment between two residues (up to a total of i by j residues) from the input sequences. Each entry is calculated from the top-left neighboring entries by way of a recursive equation.

    Distance measure: A function that associates a non-negative numeric value with a pair of biosequences. The shorter distance between the sequences (i.e., the lower the number), the greater the similarity. For example, the distance between leu and ala is small while the distance between leu and arg is large.

    DNA (deoxyribonucleic acid): A double stranded molecule made of a linear assembly of nucleotides (See Figure 2). DNA holds the genetic code for an organism in the arrangement of the bases. The double strand of DNA results from the hydrogen bonds formed between bases when two polynucleotide chains, identical, but running in opposite directions, associate.

    الشكل 4Double stranded segment of DNA

    DNA polymerase: The enzyme which assembles DNA into a double helix by adding complementary bases to a single strand of DNA. Linkages are formed by adding nucleotides at the 5' hydroxyl group to the phosphate group located on the 3' hydroxyl.

    EBI: The European Bioinformatics Institute (http://www.ebi.ac.uk/) is a part of the EMBL.

    Electrophoresis: The primary method used to separate the mixture of nucleotide or peptide fragments generated from DNA or protein cleavage experiments. The apperatus consists of a plate, coated with either agarose or acrylamide gels, which is placed in an electric field. As the solvent is allowed to infuse up the length of the plate, the components of the mixture are separated by size. In addition, the electrical charge along the side of the plate forces migration of the DNA or protein fragments according to the net charge of the residues.

    EMBL: The European Molecular Biology Laboratory (http://www.embl-heidelberg.de/) which is located in Heidelberg Germany.

    EMBL Nucleotide Sequence Database: Europe's primary nucleotide sequence resource. Main sources for DNA and RNA sequences are direct submissions from individual researchers, genome sequencing projects and patent applications. The database is produced in collaboration with GenBank and the DNA Database of Japan (DDBJ). Each of the three groups collects a portion of the total sequence data reported worldwide, and all new and updated database entries are exchanged between the groups on a daily basis.

    Endonuclease: An enzyme that cleaves at internal locations within a nucleotide sequence. The enzyme's site of action is generally a sequence of 8 bases. For E. coli , treatment with a restriction endonuclease will lead to around 70 fragments. Cleavage of human DNA leads to around 50,000 fragments.

    Enzyme: A protein which catalyzes (or speeds the rate of reaction for) biochemical processes, but which does not alter the nature or direction of the reaction.

    Entrez: A WWW-based database retrieval program created by the National Center for Biotechnology Information (NCBI), a division of the NIH.

    EST (Expressed Sequence Tag): A partial sequence of a cDNA clone that can be used to identify sites in a gene.

    Eukaryote: An organism whose genomic DNA is organized as multiple chromosomes within a separate organelle -- the cell nucleus.

    Exon: The region of DNA which encodes proteins. These regions are usually found scattered throughout a given strand of DNA. During transcription of DNA to RNA, the separate exons are joined to form a continuous coding region.

    Exonuclease: An enzyme which cleaves nucleotides sequentially starting at the free end of the linear chain of DNA.

    FASTA: An alignment program for protein sequences created by Pearson and Lipman in 1988. The program is one of the many heuristic algorithms proposed to speed up sequence comparison. The basic idea is to add a fast prescreen step to locate the highly matching segments between two sequences, and then extend these matching segments to local alignments using more rigorous algorithms such as Smith-Waterman.

    Fingerprinting: The process of identifying overlapping regions at the ends of DNA fragments.

    FISH: Fluorescence in situ hybridization. A method used to pinpoint the location of a DNA sequence on a chromosome.

    Frameshift: Genetic mutation which shifts the reading frame used to translate mRNA (see reading frame).

    Functional genomics: The development and application of experimental approaches to assess gene function by making use of the information and reagents provided by structural genomics.

    Gamete: The specialized cell (from either an egg or sperm) that is used for sexual reproduction.

    Gene: A section of DNA at a specific position on a particular chromosome that specifies the amino acid sequence for a protein.

    GenBank: The NIH genetic sequence database. An annotated collection of all publicly available DNA sequences which is located at http://www.ncbi.nlm.nih.gov/. There are approximately 2,162,000,000 bases in 3,044,000 sequence records as of December 1998. GenBank is part of the International Nucleotide Sequence Database Collaboration, which is comprised of the DNA DataBank of Japan (DDBJ), the European Molecular Biology Laboratory (EMBL), and GenBank at NCBI. These three organizations exchange data on a daily basis.

    Gene expression: The conversion of the information encoded in a gene to messenger RNA which is in turn converted to protein.

    Genetic map (Linkage Map): The linear order of genes on a chromosome of a species. Genetic maps are created by observing the recombination of tagged genetic segments (STSs) during meiosis. The map shows the position of known genes and markers relative to each other, but does not show the specific physical points on the chromosomes.

    Genetic mutation: An inheritable alteration in DNA or RNA which results in a change in the structure, sequence, or function of a gene.

    Genetic polymorphism: The occurrence of one or more different alleles at the same locus in a one percent or greater of a specific population.

    Genome: The total genetic material of a given organism.

    Genomics: The mapping, sequencing, and analysis of an organism's genome.

    Genotyping: The use of markers to organize the genetic information found in individual DNA samples and to measure the variation between such samples.

    Haploid: A cell containing only one set of chromosomes.

    HGSI (The Human Genome Sequencing Index): A service provided by the NCBI to members of the international consortium to support coordination and tracking of the Human Genome Project (HGP). Sequence and mapping target data from centers participating in the international consortium are submitted via the HGSI web site. This web site also presents an overview of HGP progress to the research community in tabular and graphic displays of the target data.

    Hidden Markov models (HMM): A computer algorithm which locates the essential, unique features which can distinguish a protein or gene family by analyzing a range of known sequences from the family. These features then are used to locate similar characteristics in unknown sequences.

    Homology modeling: The use of 3-dimensional (3-D) geometry and sequence information from proteins of known 3-D structure to develop models for proteins whose 3-D structure is unknown. In the first step of homology modeling, search and alignment algorithms are used to find the best sequence overlap of the 'unknown' protein with the sequences of related proteins which have 3-D data. In the second step, the geometry of the 3-D structures is used as a template for generating a 3-D structural model for the regions of high sequence homology in the unknown protein (the conserved regions). Finally, the sections with low homology to known proteins (the variable regions) are modeled using a variety of computational techniques.

    HUGO: The Human Genome Organization.

    Hybrides (or hybride molecular complexes): The formation of a compliementary complex between a probe molecule and a target molecule. This complex is generally tagged with a radioactive label on the probe molecule so that the complex can be located and isolated for further study. Hybrid molecular complexes of the type DNA-DNA, DNA-RNA, and Protein-Protein are frequently used in genetic analysis. Since hybridization reactions are specific, they can be used to locate one DNA, RNA, or protein molecule within complex mixtures of similar molecules.

    Hybridization: The formation of a double stranded DNA, RNA, or DNA/RNA from two complementary oligonucleotide strands.

    Hydrogen bond: A dipole-dipole attraction in which a hydrogen atom bridges two electronegative atoms. One half of the hydrogen bond is a covalent bond and the other is an electrostatic bond. The example below shows the hydrogen bonds formed between cytosine and guanine.

    الشكل 5الرابطة الهيدروجينية

    Induction: The switching of cells between pathways under the influence of an adjacent group of cells. It is possible to generate several different cells through a series of inductions between a limited number of cell types.

    Intron: The portion of a DNA sequence which interrupts the protein coding sequences of the gene. Most introns begin with the nucleotides GT and end with the nucleotides AG.

    الشكل 6Translation/Transcription

    In vitro: Outside a living organism, usually in a test tube.

    In vivo: Inside a living organism.

    Kilobase (kb): A length of DNA equal to 1,000 nucleotides.

    Linkage analysis: The process used to study genotype variations between affected and healthy individuals wherein specific regions of the genome that may be inherited with, or "linked" to, disease are determined.

    Linkage map: A map which displays the relative positions of genetic loci on a chromosome.

    Loci: The location of a gene or other marker on the surface of a chromosome. The use of locus is sometimes restricted to mean regions of DNA that are expressed.

    MAP: Program developed by Huang which computes a multiple global alignment using an iterative pairwise method.

    Mapping: The process of determining the positions of genes and the distances between them on a chromosome. This is accomplished by indentifying unique genome markers (ESTs, STSs, etc.) and localizing these to specific sites on the chromosome. There are three types of DNA maps: physical maps, genetic maps, and cytogenetic maps. The types of markers identified differentiate the map produced.

    Marker: A physical location on a chromosome which can be reliably monitored during replication and inheritance. Markers on the Human Transcript Map are all STSs.

    Microarray: DNA which has been anchored to a chip as an array of

    microscopic dots, each one of which represents a gene. Messenger RNA which encodes for known proteins is added and will hybridize with its complementary DNA on the chip. The result will be a fluorescent signal indicating that the specific gene has been activated.

    Mitosis: Cell division - The process that produces daughter cells that are genetically identical to each other and to the parent cell.

    Motifs: A pattern of DNA sequence that is similar for genes of similar function. Also a pattern for protein primary structure (sequence motifs) and tertiary structure that is the same across proteins of similar families.

    mRNA (messenger RNA): RNA that is used as the template for protein synthesis. The first codon in a messenger RNA sequence is almost always AUG

    Multiple Alignment: A set of biosequences arranged in a table such that each row of the table consists of one sequence padded by gaps. The columns of the table highlight similarity (or residue conservation) between positions of each biosequence. An Optimal Multiple Alignment is one that has the highest degree of similarity, or the lowest cost.

    NCBI: The National Center for Biotechnology Information (http://www.ncgi.nlm.nih.gov/), a division of the NIH, is the home of the BLAST and Entrez servers.

    NCGR: The National Center for Genome Resources (http://www.ncgr.org/).

    NHGRI: The National Human Genome Research Institute of the NIH (http://www.nhgri.nih.gov/)

    Northern Blot: An electrophoresis-based technique which is used to find mRNA sequences that are complementary to a piece of DNA called a probe.

    Nucleotide (nt): A molecule which contains three components: a sugar (deoxyribose in DNA, ribose in RNA), a phosphate group, and a heterocyclic base.

    الشكل 7النيوكليوتيدات

    Oligos (Oligonucleotides): A chain of nucleotides.

    Oncogene: A mutant gene that promotes uncontrolled cell growth once activated.

    Operon: The group of contiguous genes in a bacterial chromosome that are transcribed into an mRNA molecule.

    Pairwise alignment: In the first step, two sequences are padded by gaps so that they are the same length and so that they display the maximum similarity on a residue to residue basis. An optimal Pairwise Alignment is an alignment which has the maximum amount of similarity with the minimum number of residue 'substitutions'.

    PCR (polymerase chain reaction in vitro DNA amplification): The laboratory technique for duplicating (or replicating) DNA using the bacterium Thermus aquaticus, a heat stable bacterium from the hot springs of Yellowstone. As with the polymerase reaction that occurs in cells, there are three stages of a PCR process: separation of the DNA double helix, addition of the primer to the section of the DNA strand which is to be copies, and synthesis of the new DNA. Since PCR is run in a single reaction vessel, the reactor contains all of the components necessary for replication: the target DNA, nucleotides, the primer, and the bacterial DNA polymerase. PCR is initiated by heating the reaction vessel to 90 X which causes the DNA chains to separate. The tempature is lowered to 55 X to allow the primers to bind to the section of the DNA that they were designed to recognize. Replication is then initiated by heating the vessel to 75 X. The process is repeated until the quantity of new DNA desired in obtained. Thirty cycles of PCR can produce over 1 million copies of a target DNA.

    PDB (Protein Data Bank): An international repository for the results of macromolecular studies using NMR, X-ray crystallography, or homology methods. The results of structural studies of proteins, RNA, DNA, viruses, and polysaccharides are presently available. The term PDB also defines a standard file format for publishing protein and nucleotide structures for use in computer programs.

    Peptide: A small chain of amino acids (see protein).

    Physical map: The physical locations (and order) on chromosomes of identifiable areas of DNA sequences such as restriction sites, genes, coding regions, etc. Physical maps are used when searching for disease genes by positional cloning strategies and for DNA sequencing.

    PIMA: An alignment algorithm developed by Smith and Smith which performs multiple alignments using a covering pattern construction algorithm.

    Plasmid: DNA and/or RNA that is not a part of the chromosome, but is replicated and inherited at cell division. Plasmids are generally found in yeast and bacteria.

    Polymerase: The process of copying DNA in each chromosome during cell division. In the first step the two DNA chains of the double helix unwind and separate into separate strands. Each strand then serves as a template for the DNA polymerase to make a copy of each strand starting at the 3' end of the chain.

    Polymorphic marker: A length of DNA that displays population-based variability so that its inheritance can be followed.

    Polymorphism: Individual differences in DNA. Single nucleotide polymorphism (the difference of one nucleotide in a DNA strand) is currently of interest to a number of companies.

    Polypeptide: A linear chain of amino acids joined head to tail via a peptide bond between the carboxylic acid group of one amino acid and the amino group of the next amino acid.

    Post translational modification: Changes which occur to a protein after translation from mRNA. Modifications can include cleavage of a small number of residues, the addition of carbohydrates, phosphorylation of hydroxyl groups, acetylation, etc.

    Primer: The short sequence of nucleotides (usually eight) which serve to prime the DNA polymerase process during cell division. Primers are produced by the enzyme primase. Primers also can be customized to 'isolate' specific sections of DNA for replication using PCR.

    PRINTS: The protein motif fingerprint database created by Attwood and Beck.

    Probe: A radiolabeled or fluorescent oligonucleotide used to locate complementary sequences in a hybridization experiment.

    Prokaryote: An organism whose DNA is not enclosed in a separate organelle.

    Promoter: The short sequence on nucleotides on DNA that start the transcription of RNA by RNA polymerase.

    PROSITE: A database of protein families and domains which is maintained at the EMBL. It is based on the observation that, while there is a huge number of different proteins, most of them can be grouped, on the basis of similarities in their sequences, into a limited number of families. Proteins or protein domains belonging to a particular family generally share functional attributes and are derived from a common ancestor.

    Protein: A linear chain of variable length which is constructed from the 20 basic amino acids (also referred to as a peptide or as a polypeptide). The linear arrangement of the amino acids is known as the protein's primary structure. The local three dimensional arrangement (or folding pattern) of the main portion of the chain (the polypeptide backbone) is known as the protein's secondary structure. The overall three dimensional arrangement of all atoms in a single chain in the protein is termed the protein's tertiary structure. The three dimensional shape, in conjunction with with the chemical properties of the amino acids contained in the protein, determines the protein's function.

    Proteome: The full compliment of proteins produced by a particular genome.

    Proteomics: The study of protein expression, structure, and function, and the interactions of all proteins of a specific organism.

    Radiation hybrid: A population of cloned cells derived by fusion of X-irradiated donor cells with rodent cells.

    Radiation hybrid (RH) mapping: The approach to physically mapping DNA that makes use of the frequency of X-ray induced breakage to infer distances between markers.

    Radiation hybrid (RH) panel: A set of DNA samples prepared from a collection of radiation hybrids.

    Reading frame (also open reading frame): The stretch of triplet sequence of DNA that encodes a protein. The reading frame is designated by the initiation or start codon and is terminated by a stop codon. As an example, the sequence CAGAUGAGGUCAGGCAUA potentially can be translated as follows:

    Position 1 CAG أغسطس AGG ش كاليفورنيا GGC AUA
    gln التقى حج سر gly ile
    Position 2 ج AGA UGA GGU CAG GCA UA
    حج trp gly gln ala
    Position 3 كاليفورنيا GAU GAG GUC AGG CAU أ
    asp glu val حج له

    الشكل 8Open Reading Frames

    DNA (through RNA) uses a triplet code to specify the amino acid for a given protein. As can be seen above, a given strand of DNA has three possible starting points (position [or reading frame] one, two, or three). Since both strands of DNA can be translated into RNA and then into protein, a sequence of double helical DNA can specify six different reading frames.

    Recombinant DNA: Partial strands of DNA from different sources which are joined outside of a cell.

    Recombination: The exchange of regions of DNA on chromosomes via cross over during meiosis (see crossover).

    Regulatory region: The segment of DNA that controls whether and to what degree, a gene will be expressed.

    Resolution: The amount of information (or molecular detail) that is available on a physical map.

    Restriction enzyme: A protein which recognizes specific sites on nucleotides or proteins and hydrolyzes the nucleotide or protein at these points.

    Restriction map: A physical map which shows the order and distances between cleavage sites of site-specific restriction endonucleases.

    Restriction site: The location on a DNA or protein chain at which a specific restriction enzyme will act.

    Retrotransposons: Short sequences of DNA that make new copies of themselves via reverse transcription of an RNA intermediate.

    RH Mapping: A Statistical method used to determine the distance between DNA markers, as well as their order on the chromosome. The technique depends on using X-rays to break the chromosome.

    Ribonucleic acid (RNA): Nucleotide made from a ribose, a base [adenine (A), guanine (G), cytosine (C), and uracil (U)], and a phosphate group. RNA is generally found in the cell nucleus or cytoplasm.

    Ribose: A five carbon sugar (b-d-ribose) which is used in the construction of RNA.

    Ribosome: Cellular components made of ribosomal RNA and proteins which are the site of protein synthesis (translation).

    Scaffold: A series of contigus that are in the correct order, but are not connected in one continuous length.

    Scoring Function (also cost function or weight function): The methods used to evaluate the quality of the overlap between sequences. A variety of scoring functions are used to evaluate single replacement operations, multiple alignments (either whole or columns), and pairwise alignments. The score of an alignment of two sequences (a and b) is the sum of the score of all the replacement operations that lead from a to b.

    Sequencing: Determining the order of nucleotides in a gene or the order of amino acids in a protein.

    Sequence tagged sites (STS): The unique occurrence of a short, specific length of DNA within a genome whose location and sequence are known and that can be detected by a specific PCR. An STS is used to orient and identify mapping data for the construction of physical genome maps.

    Shotgun method: A method that uses enzymes to cut DNA into hundreds (or thousands) of random bits which are then reassembled by computer so it looks like the original genome. The Human Genome Project shotgun approach is applied to cloned DNA fragments that already have been mapped so that it is known exactly where they are located on the genome, making assembly easier and much less prone to error.

    Similarity measure (also similarity function or similarity score): A scoring function that is used to rank the degree of similarity of a pair of sequences. Larger values indicate greater similarity.

    Single nucleotide polymorphism (SNP): The most common type of DNA sequence variation. An SNP is a change in a single base pair at a particular position along the DNA strand. When an SNP occurs, the gene's function may change, as seen in the development of bacterial resistance to antibiotics or of cancer in humans.

    Southern Blot: An electrophoresis-based technique used to find DNA sequences which are complementary to a DNA probe.

    Splicing: The process of cutting, excising, and recombining an RNA or DNA. In RNA, splicing is used to remove introns from the coding sequence.

    Structural genomics: The prediction of the 3-D structure of proteins encoded by genes using both experimental and computational techniques.

    The Swiss Institute of Bioinformatics (SBI): An academic institution established on March 30, 1998 as a non-profit foundation. The goals of this institute are to promote the development of software tools and databases in the field of bioinformatics, to sustain a high-quality research program in bioinformatics, to provide, in collaboration with academic partners, a curriculum of courses and seminars for the formation of research scientists in the field of bioinformatics, and to offer services to the Swiss scientific user community through the Swiss-EMBnet node (which is currently maintained jointly by Swiss Institute for Cancer Research and the University of Geneva).

    SWISS-PROT: An annotated protein sequence database established in 1986 and maintained collaboratively, since 1987, by the Department of Medical Biochemistry of the University of Geneva and the EMBL Data Library (now the EMBL Outstation - The European Bioinformatics Institute (EBI)). The SWISS-PROT protein sequence data bank consists of sequence entries. Sequence entries are composed of different line-types, each with their own format. For standardization purposes the format of SWISS-PROT follows as closely as possible that of the EMBL Nucleotide Sequence Database.

    Telomere: The free end of a chromosome.

    Threading: Computational algorithms which use the known 3-D structure of proteins as a template for positioning (or 'threading') an unknown sequence. The overlap of the sequences is based on how the sequences match with respect to physical properties at specific residues rather than matching based on the similarity of amino acid sequences.

    TIGR: The Institute for Genomic Research, located in Bethesda Maryland (http://www.tigr.org/)

    TrEMBL: The supplement of SWISS-PROT that contains all the translations of EMBL nucleotide sequence entries not yet integrated in SWISS-PROT.

    Transcription: The process of copying a strand of DNA to yield a complementary strand of RNA

    Transcription Factors: The class of proteins which bind to DNA and promote or inhibit the initiation of transcription.

    Transfection: Introduction of a foreign DNA molecule into a eucaryotic cell and subsequent expression of the genes of the new DNA.

    Transfer RNA (tRNA): Specialized RNA which transfers single amino acids to a growing protein chain. tRNA has a complementary codon to the codon on the mRNA.

    Translation: The process of sequentially converting the codons on mRNA into amino acids which are then linked to form a protein.

    Western Blot: An electrophoresis-based technique used to find proteins based on their ability to bind to specific antibodies.

    Yeast artifical chromosome (YAC): An artifical chromosome containing a yeast centromere, two telomeric sequences, and a marker. The YAC is constructed by cloning very large genomic fragments (up to one million bases) from another species into yeast vectors that can replicate in yeast.


    Extended Data Fig. 1 Reversine treatment induces aneuploidy in RUES2.

    أ, Representative images of metaphase spreads stained with DAPI of reversine-treated and untreated control RUES2. RUES2 treated with reversine (24 h) have abnormal chromosome numbers. Arrows indicate chromosome fragmentation or abnormal crossover. ب, Percentage of aneuploid cells detected in reversine-treated (80 cells) and control RUES2 (100 cells). n = 3 independent experiment replicates. ج, Chromosome counts from metaphase spreads of reversine-treated (80 cells) and control cells (100 cells). د, G-banding karyotype of untreated RUES2 cell line. ه, G-banding karyotypes of reversine-treated RUES2 cells. F, Representative cell images of reversine-treated and untreated control RUES2 taken by imaging flow cytometry. Reversine-treated RUES2 exhibit different nuclear (DAPI) morphology than control RUES2. BF, bright field. ز, Plot of DNA content (mean nuclear area DAPI) obtained from flow cytometry of reversine-treated and untreated RUES2. Compared to control, reversine-treated RUES2 displays larger nuclei. ح, Normalized fluorescent pixel intensity and area fraction were quantified for P53 and CASP3 on micropatterned colonies after 48 hr culture in pluripotency medium. Reversine-treated cell colonies have a significant higher level of P53 in both fluorescence intensity and area fraction compared with untreated colonies. CASP3 level has no significant difference between treated and control groups. N=3 biologically independent cell colonies Results are shown as the mean ± s.d. and statistical significance was calculated using a two-tailed Student’s t-test. ل أ و F, scale bar= 10 μM.

    Extended Data Fig. 2 Depletion of embryonic cell fate domain in aneuploid gastruloids is density-independent.

    أ, RUES2 (standard amount 8x10 5 ) were seeded on laminin-coated micropatterns and cultured with 50 ng/ml BMP4 for 48 hr to generate gastruloids. The cells in gastruloids derived from reversine-treated RUES2 express CDX2, TFAP2A at the protein-level and show nuclear YAP staining consistent with it acquiring a trophectoderm/ amnion fate. ب, Standard (8x10 5 ) or twice the standard amount of reversine-treated aneuploid RUES2 was seeded on laminin-coated micropatterns and cultured with 50 ng/ml BMP4 to form gastruloids. The gastruloids derived from aneuploid RUES2 with both cell concentrations are depleted of the ectoderm center (SOX2+) and mesoderm ring (BRA+). ج, RUES2 were seeded and treated with 0.5 μM reversine for 48 hr on the micropatterns before BMP4 induction. Direct reversine treatment on the micropatterns allows the aneuploid cells to proliferate to the ideal density before BMP4 induction. The gastruloids derived are still depleted of SOX2+ and BRA+ domains. ل أ-ج, scale bar = 100 μm. Only 500μm micropattern substrates are shown.


    شاهد الفيديو: قطاع الاسمنت ونسب النزول خلال الفترة الماضية (ديسمبر 2022).