Kromosomduplikationsfunktioner og eksempler

en kromosomal dobbeltarbejde beskriver en brøkdel af DNA, der forekommer to gange som et produkt af genetisk rekombination. Kromosomal duplikation, gent duplikering eller amplifikation er en af ​​kilderne til generering af variabilitet og evolution i levende væsener.

En kromosomal dobbeltarbejde er en type mutation, da det indebærer en ændring i den normale sekvens af DNA i en kromosomal region. Andre mutationer på kromosomalt niveau indbefatter insertioner, inversioner, translokationer og kromosomale deletioner.

Kromosomale duplikationer kan forekomme i samme kildested for duplikatfragmentet. Disse er duplikationer i partier. Duplikater i tanda kan være af to typer: direkte eller inverteret.

Direkte duplikater er dem, der gentager både informationen og orienteringen af ​​det gentagne fragment. I de duplikatfragmenter, der er omvendt i batch, gentages informationen, men fragmenterne er orienteret i modsatte retninger.

I andre tilfælde kan chromosomal dobbeltarbejde forekomme på et andet sted eller endda på et andet kromosom. Dette frembringer en ektopisk kopi af sekvensen, der kan fungere som et substrat for tværbinding og være en kilde til afvigende rekombinationer. Afhængig af den involverede størrelse kan duplikationer være makro- eller mikro-duplikationer.

Udviklingen genererer evt. Variabilitet og forandring. På et individs niveau kan imidlertid kromosomale duplikationer give anledning til alvorlige helbredsproblemer.

indeks

• 1 Mekanisme af kromosomale duplikationer
• 2 kromosomale duplikationer i udviklingen af ​​gener
• 3 kromosomale duplikationer i udviklingen af ​​arter
• 4 De problemer, som mikroduplikationer kan forårsage hos en person
• 5 referencer

Mekanisme for kromosomale duplikationer

Duplikationer forekommer oftere i regioner af DNA, der har gentagne sekvenser. Disse er substratet for rekombinationshændelser, selvom de er verificeret mellem regioner, der ikke er helt homologe.

Disse rekombinationer siges at være ulovlige. Mekanisk afhænger de af sekvensens lighed, men genetisk kan de udføres mellem ikke-homologe kromosomer.

I mennesket har vi flere typer gentagne sekvenser. Den meget repeterende omfatter det såkaldte satellit-DNA, begrænset til centromererne (og nogle heterochromatiske regioner).

Andre, moderat gentagne, indbefatter for eksempel dem, der gentages i tandem, der koder for ribosomalt RNA. Disse gentagne eller duplikerede regioner er placeret i meget specifikke steder kaldet nucleolusorganiserende regioner (NOR).

NOR, hos mennesker, er placeret i de subtelomere regioner af fem forskellige kromosomer. Hver NOR består derimod af hundreder til tusindvis af kopier af samme kodende region i forskellige organismer.

Men vi har også andre gentagne regioner spredt gennem genomet, med forskellig sammensætning og størrelser. Alle kan rekombinere og give anledning til duplikationer. Faktisk er mange af dem produkt af deres egen overlapning, in situ eller ektopisk. Disse omfatter blandt andet minisatellitter og mikrosatellitter.

Chromosomale duplikationer kan også opstå, sjældnere, fra foreningen af ​​ikke-homologe ender. Dette er en ikke-homolog rekombinationsmekanisme, der observeres i nogle dobbeltbåndsd DNA, bryder reparationshændelser.

Kromosomale duplikationer i udviklingen af ​​gener

Når et gen duplikeres på samme sted, eller endda i et andet, skaber det et locus med sekvens og betydning. Det vil sige en sekvens med betydning. Hvis det forbliver den måde, vil det være et duplikat gen af ​​og fra dets forgænger gen.

Men det må ikke underkastes det samme selektive tryk hos modergenet og kan mutere. Summen af ​​disse ændringer kan nogle gange føre til udseendet af en ny funktion. Genet vil også være et nyt gen.

Overlapningen af ​​det forfædte locus af globin ledes for eksempel i evolution til udseendet af globinfamilien. Efterfølgende translokationer og successive duplikationer fik familien til at vokse med nye medlemmer, der udførte samme funktion, men egnede til forskellige forhold.

Kromosomale duplikationer i udviklingen af ​​arter

I en organisme fører duplikationen af ​​et gen til dannelsen af ​​en kopi kaldet paralogen genet. Et velundersøgt tilfælde er det for de ovenfor nævnte globingener. Et af de mest kendte globiner er hæmoglobin.

Det er meget svært at forestille sig, at kun det kodende område af et gen vil fordoble. Derfor er hvert paraloggen forbundet med en paralogisk region i organismen, der oplever dobbeltarbejde.

I løbet af evolutionen har kromosomale duplikationer spillet en relevant rolle på forskellige måder. På den ene side duplikerer de de oplysninger, der kan give anledning til nye funktioner ved at ændre gener med tidligere funktion.

På den anden side kan placeringen af ​​duplikering i en anden genomisk kontekst (et andet kromosom) for eksempel generere en paralog med forskellig regulering. Det vil sige, det kan skabe større adaptiv kapacitet.

Endelig skabes regioner med udveksling ved rekombination, der fører til store genomiske omlejringer. Dette kunne igen repræsentere oprindelsen af ​​speciationhændelser, især makroevolutionære linjer.

De problemer, som mikroduplikationer kan forårsage hos en person

Forbedringer i ny generation af sekventeringsteknologier, såvel som kromosomfarvning og hybridisering, giver os nu mulighed for at se nye sammenslutninger. Disse foreninger omfatter manifestationen af ​​visse sygdomme som følge af gevinsten (duplikering) eller tabet (deletion) af genetiske oplysninger.

Genetiske duplikationer er forbundet med en ændring i gendosering og med afvigende tværbindinger. Under alle omstændigheder fører de til en ubalance af genetiske oplysninger, som undertiden manifesterer sig som en sygdom eller et syndrom.

Den Charcot-Marie-Tooth sygdom type 1A, for eksempel, er forbundet med regionen microduplication herunder PMP22-genet. Syndromet er også kendt som arvelig motor og sensorisk neuropati..

Der er chromosomale fragmenter tilbøjelige til disse ændringer. Faktisk bærer 22q11-regionen adskillige gentagelser ved lave eksemplarer, der er specifikke for den del af genomet.

Det vil sige i området af båndet 11 af den lange arm af kromosom 22. Disse gentagelser er forbundet med en række genetiske sygdomme, herunder mental retardering, okulære abnormiteter, microcephaly etc..

I tilfælde af større gentagelser kan du nå forekomsten af ​​delvis trisomi, med skadelige virkninger på sundheden af ​​organismen.

referencer

1. Cordovez, J.A., Capasso, J., Lingao, M. D., Sadagopan, K. A., Spaeth, G. L. Wasserman, B. N., Levin, V. A. (2014) Ocular manifestationer af 22q11.2 microduplication. Oftalmologi, 121: 392-398.
2. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, USA.
3. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S. B., Doebley, J. (2015). En introduktion til genetisk analyse (11. udgave). New York: W.H. Freeman, New York, NY, USA.
4. Hardison, R. C. (2012) Evolution af hæmoglobin og dets gener. Cold Spring Harbour 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) Microdeletion og microduplication syndromer. Tidende Histokemi & cytokemi 60, doi: 10,1369 / 0022155412440001