Chromosoom-duplicatiefuncties en voorbeelden

een chromosomale duplicatie beschrijft een fractie van DNA dat twee keer voorkomt als een product van genetische recombinatie. Chromosomale duplicatie, genduplicatie of amplificatie is een van de bronnen voor het genereren van variabiliteit en evolutie in levende wezens.

Een chromosomale duplicatie is een type mutatie, omdat het een verandering in de normale DNA-sequentie in een chromosomaal gebied betreft. Andere mutaties op chromosomaal niveau omvatten inserties, inversies, translocaties en chromosomale deleties.

Chromosomale duplicaties kunnen voorkomen op dezelfde bronlocatie van het duplicaatfragment. Dit zijn duplicaties in batches. Duplicaten in tanda kunnen van twee soorten zijn: direct of omgekeerd.

Directe duplicaten zijn diegene die zowel de informatie als de oriëntatie van het herhaalde fragment herhalen. In de dubbele fragmenten omgekeerd in batch wordt de informatie herhaald, maar de fragmenten zijn in tegengestelde richtingen georiënteerd.

In andere gevallen kan chromosomale duplicatie plaatsvinden op een andere site of zelfs op een ander chromosoom. Dit genereert een ectopische kopie van de sequentie die kan fungeren als een substraat voor verknoping en een bron van afwijkende recombinaties kan zijn. Afhankelijk van de betrokken afmeting kunnen duplicaties macro- of microduplicaties zijn.

Evolutie gesproken: duplicaties genereren variabiliteit en verandering. Op het niveau van een individu kunnen chromosomale duplicaties echter ernstige gezondheidsproblemen veroorzaken.

index

• 1 Mechanisme van chromosomale duplicaties
• 2 Chromosomale duplicaties in de evolutie van genen
• 3 Chromosomale duplicaties in de evolutie van soorten
• 4 De problemen die microduplicaties bij een persoon kunnen veroorzaken
• 5 Referenties

Mechanisme van chromosomale duplicaties

Duplicaties komen vaker voor in DNA-gebieden met repetitieve sequenties. Dit zijn het substraat van recombinatiegebeurtenissen, zelfs als ze worden geverifieerd tussen regio's die niet perfect homoloog zijn.

Van deze recombinaties wordt gezegd dat ze onwettig zijn. Mechanistisch hangen ze af van de gelijkenis van de sequentie, maar genetisch kunnen ze worden uitgevoerd tussen niet-homologe chromosomen.

In de mens hebben we verschillende soorten repetitieve sequenties. De zeer repetitieve omvatten het zogenaamde satelliet-DNA, beperkt tot de centromeren (en enkele heterochromatische regio's).

Anderen, gematigd repetitief, omvatten bijvoorbeeld die die achtereenvolgens die code voor ribosomaal RNA hebben herhaald. Deze herhaalde of gedupliceerde regio's bevinden zich in zeer specifieke sites die nucleolus organiserende regio's worden genoemd (NOR).

De NOR bij de mens bevindt zich in de subtelomere gebieden van vijf verschillende chromosomen. Elke NOR, aan de andere kant, bestaat uit honderden tot duizenden kopieën van hetzelfde coderende gebied in verschillende organismen.

Maar we hebben ook andere repetitieve regio's verspreid over het hele genoom, met verschillende samenstelling en afmetingen. Alles kan recombineren en aanleiding geven tot duplicaties. In feite zijn veel van hen het product van hun eigen duplicatie, in situ of ectopisch. Deze omvatten onder andere minisatellieten en microsatellieten.

Chromosomale duplicaties kunnen ook, zeldzamer, ontstaan ​​uit de vereniging van niet-homologe uiteinden. Dit is een niet-homoloog recombinatiemechanisme dat wordt waargenomen in sommige dubbelbandige DNA-breukenherstelgebeurtenissen.

Chromosomale duplicaties in de evolutie van genen

Wanneer een gen op dezelfde plaats of zelfs in een andere wordt gedupliceerd, creëert het een locus met volgorde en betekenis. Dat is een sequentie met betekenis. Als het zo blijft, zal het een duplicaat-gen van en van zijn voorganger-gen zijn.

Maar het kan niet onderhevig zijn aan dezelfde selectieve druk van het oorspronkelijke gen en kan muteren. De som van deze veranderingen kan soms leiden tot het verschijnen van een nieuwe functie. Het gen zal ook een nieuw gen zijn.

De duplicatie van de voorouderlijke locus van globine leidde bijvoorbeeld in evolutie tot het uiterlijk van de globine-familie. Daaropvolgende opeenvolgende translocaties en duplicaties werden bij de familie met nieuwe leden die dezelfde functie, maar geschikt voor verschillende omstandigheden.

Chromosomale duplicaties in de evolutie van soorten

In een organisme leidt de duplicatie van een gen tot het genereren van een kopie die het paralog-gen wordt genoemd. Een goed bestudeerd geval is dat van de hierboven genoemde globine-genen. Een van de bekendste globulen is hemoglobine.

Het is erg moeilijk om je voor te stellen dat alleen het coderende gebied van een gen zal verdubbelen. Daarom is elk paralog-gen geassocieerd met een paralogisch gebied in het organisme dat verdubbeling ondergaat.

In de loop van de evolutie hebben chromosomale duplicaties op verschillende manieren een relevante rol gespeeld. Aan de ene kant dupliceren ze de informatie die aanleiding kan geven tot nieuwe functies door genen te veranderen met de vorige functie.

Aan de andere kant kan het plaatsen van de duplicatie in een andere genomische context (bijvoorbeeld een ander chromosoom) een paralog genereren met verschillende regulatie. Dat wil zeggen, het kan een grotere adaptieve capaciteit genereren.

Ten slotte worden ook regio's van uitwisseling door recombinatie gecreëerd die tot grote genomische herschikkingen leiden. Dit kan op zijn beurt de oorsprong zijn van speciatie-evenementen in met name macro-evolutionaire lijnen.

De problemen die microduplicaties bij een persoon kunnen veroorzaken

Vooruitgang in nieuwe generatie sequentietechnologieën, evenals chromosoomkleuring en hybridisatie, laten ons nu nieuwe associaties zien. Deze verenigingen zijn de manifestatie van bepaalde ziekten als gevolg van de winst (duplicatie) of verlies (schrapping) van genetische informatie.

Genetische duplicaties zijn geassocieerd met een verandering in gendosering en met afwijkende dwarsverbindingen. In elk geval leiden ze tot een onbalans van genetische informatie, die zich soms manifesteert als een ziekte of syndroom.

Charcot-Marie-Tooth syndroom type 1A is bijvoorbeeld geassocieerd met de microduplicatie van het gebied dat het PMP22-gen omvat. Het syndroom is ook bekend als erfelijke motorische en sensorische neuropathie..

Er zijn chromosomale fragmenten die gevoelig zijn voor deze veranderingen. In feite draagt ​​het 22q11-gebied talrijke herhalingen bij lage kopieaantallen die specifiek zijn voor dat gedeelte van het genoom.

Dat wil zeggen, uit het gebied van band 11 van de lange arm van chromosoom 22. Deze duplicaties zijn geassocieerd met talrijke genetische stoornissen, waaronder mentale retardatie, oculaire misvormingen, microcefalie, etc..

In het geval van meer uitgebreide duplicaties, kan het verschijnen van gedeeltelijke trisomieën worden bereikt, met schadelijke effecten op de gezondheid van het organisme.

referenties

1. Cordovez, J.A., Capasso, J., Lingao, M.D., Sadagopan, K. A., Spaeth, G. L. Wasserman, B. N., Levin, V. A. (2014) oculaire manifestaties van 22q11.2 microduplication. Ophthalmology, 121: 392-398.
2. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W.B. Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, VS..
3. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Een inleiding tot genetische analyse (11e druk). New York: W.H. Freeman, New York, NY, VS..
4. Hardison, R.C. (2012) Evolutie van hemoglobine en zijn genen. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine 12, doi: 10.1101 / cshperspect.a011627
5. Weise, A., Mrasek, K., Klein, E., Mulatinho, M., Llerena Jr., JC, Hardekopf, D., Pekova, S., Bhatt, S., Kosyakova, N., Liehr, T. (2012) Microdeletie en microduplicatiesyndromen. Journal of Histochemistry & Cytochemistry 60, doi: 10.1369 / 0022155412440001