甲染色体重复描述的DNA的级分中出现两次作为基因重组的产物。染色体复制,基因复制或扩增是生物变异和进化产生的来源之一。
染色体重复是一种突变,因为它涉及染色体区域中DNA正常序列的变化。染色体水平上的其他突变包括染色体插入,倒位,易位和缺失。
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染色体或染色体重复。礼貌:国家人类基因组研究所,通过Wikimedia Commons
染色体重复可与重复片段在同一来源发生。这些是批处理重复项。批次重复可以有两种类型:直接复制或倒置复制。
直接重复是指重复信息和重复片段的方向的重复。在成批倒置的重复片段中,信息是重复的,但片段的方向相反。
在其他情况下,染色体复制可以发生在另一个位点甚至另一个染色体上。这产生了该序列的异位拷贝,其可以用作交叉的底物并且是异常重组的来源。根据涉及的大小,重复项可以是宏重复或微型重复。
从进化上讲,重复会产生变化和变化。但是,在个体水平上,染色体重复会导致严重的健康问题。
染色体重复机制
复制最常见于具有重复序列的DNA区域。这些是重组事件的底物,即使它们发生在并非完全同源的区域之间。
据说这些重组是非法的。从机理上讲,它们取决于序列的相似性,但从遗传上讲,它们可以在非同源染色体之间进行。
在人类中,我们有几种重复序列。高度重复的序列包括所谓的卫星DNA,仅限于着丝粒(和一些异色区域)。
其他一些中等程度的重复,例如包括编码核糖体RNA的批重复序列。这些重复或重复的区域位于称为核仁组织区(NORs)的非常特定的位置。
在人类中,NOR位于五个不同染色体的亚端粒区域。就每个NOR而言,它由不同生物体中同一编码区的数百至数千个副本组成。
但是我们还有其他重复区域遍布整个基因组,具有不同的组成和大小。所有人都可以重组并产生重复。实际上,它们中的许多是原位或异位自身重复的产物。其中包括迷你卫星和微卫星。
染色体重复也可以通过非同源末端的连接而出现,这种情况很少发生。这是在某些DNA双带断裂修复事件中观察到的非同源重组机制。
基因进化中的染色体重复
当一个基因在相同位置甚至在另一个位置复制时,它会创建一个具有序列和意义的基因座。也就是说,有意义的顺序。如果保持这种状态,它将是其亲本基因的来回基因。
但是它可能不会受到与亲本基因相同的选择压力,并且可能发生突变。这些更改的总和有时会导致出现新功能。该基因已经将是一个新基因。
例如,祖先球蛋白基因座的复制导致进化为球蛋白家族的出现。随后的易位和连续的重复使该家族随着新成员的执行而增长,但新成员执行相同的功能,但适用于不同的条件。
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球蛋白家族基因。Yuhrt,通过Wikimedia Commons。
物种进化中的染色体重复
在生物体中,基因的复制导致复制的产生,该复制被称为旁系同源基因。一个经过充分研究的案例是上述球蛋白基因的案例。血红蛋白是最著名的球蛋白之一。
很难想象只有基因的编码区是重复的。因此,每个旁系同源基因均与生物体中经历复制的旁系同源区相关。
在进化过程中,染色体复制以不同的方式发挥了重要作用。一方面,他们通过改变具有先前功能的基因来复制可以产生新功能的信息。
另一方面,将复制置于另一基因组环境(例如另一条染色体)中可以产生具有不同调控的旁系同源物。换句话说,它可以产生更大的自适应能力。
最后,通过重组也产生了交换区域,导致大的基因组重排。反过来,这可以代表特定宏观进化世系中物种形成事件的起源。
微复制会在个人中引起的问题
下一代测序技术以及染色体染色和杂交技术的进步,现在使我们看到了新的关联。这些关联包括由于遗传信息的获取(重复)或丢失(删除)而导致的某些疾病的表现。
遗传重复与基因剂量的变化和异常交叉有关。无论如何,它们都会导致遗传信息失衡,有时甚至表现为疾病或综合症。
例如,1A型Charcot-Marie-Tooth综合征与包括PMP22基因的区域的微复制有关。该综合征也以遗传的感觉和运动神经病的名字而闻名。
有容易发生这些变化的染色体片段。实际上,22q11区带有许多特定于基因组部分的低拷贝数重复序列。
也就是说,从22号染色体长臂的11带区域开始。这些重复与许多遗传疾病有关,包括智力低下,眼畸形,小头畸形等。
如果重复的次数更多,则可能会出现部分三体性,对机体的健康产生有害影响。
参考文献
- Cordovez,JA,Capasso,J.,Lingao,MD,Sadagopan,KA,Spaeth,GL,Wasserman,BN,Levin,AV(2014)22q11.2 microduplication的眼部表现。眼科杂志121:392-398。
- Goodenough,UW(1984)遗传学。WB桑德斯有限公司,美国宾夕法尼亚州费城。
- Griffiths,AJF,Wessler,R.,Carroll,SB,Doebley,J。(2015年)。《遗传分析导论》(第11版)。纽约:WH Freeman,美国纽约。
- Hardison,RC(2012)血红蛋白及其基因的进化。《医学博士冷泉港观点》,doi:10.1101 / cshperspect.a011627
- Weise,A.,Mrasek,K.,Klein,E.,Mulatinho,M.,Llerena Jr.,JC,Hardekopf,D.,Pekova,S.,Bhatt,S.,Kosyakova,N.,Liehr,T. (2012)微缺失和微复制综合征。组织化学与细胞化学杂志60,doi:10.1369 / 0022155412440001