Композиционная область - Compositional domain

Пример гипотетической геномной последовательности, состоящей из 9 гомогенных по составу доменов, используемый для демонстрации модели. Алгоритм сегментации разделил последовательность и правильно определил 4 домена как однородные по составу и 2 неоднородные по составу.[неосновной источник необходим ]

А композиционная область в генетика это регион ДНК с четким гуанин (G) и цитозин (C) Контент G-C и C-G (вместе Содержимое GC ).[1] Однородность композиционных доменов сравнивают с однородностью хромосомы, на которой они расположены. Таким образом, композиционные домены могут быть однородными или неоднородными. Композиционно однородные домены, достаточно длинные (= 300 кб), называются изохоры или изохорные домены.

В композиционная модель предметной области был предложен в качестве альтернативы изохорная модель. Модель изохор была предложена Бернарди и его коллегами для объяснения наблюдаемой неоднородности геномных фрагментов в геноме.[2] Однако недавнее секвенирование полных геномных данных опровергло изохорную модель. Его основные прогнозы были:

  • Содержание GC в положении третьего кодона (GC3) генов, кодирующих белок, коррелирует с содержанием GC изохор, вмещающих соответствующие гены.[3] Этот прогноз оказался неверным. GC3 не может предсказать содержание GC в соседних последовательностях.[4][5]
  • Геномная организация теплокровных позвоночных представляет собой мозаику изохор.[6] Это предсказание было отвергнуто многими исследованиями, в которых использовались полные данные о геноме человека.[1][7][8][9]
  • Геномная организация хладнокровных позвоночных характеризуется низким уровнем содержания GC и меньшей неоднородностью состава.[10][11][12] Это предсказание было опровергнуто обнаружением доменов с высоким и низким содержанием GC в геномах рыб.[13]

Модель композиционного домена описывает геном как мозаику коротких и длинных однородных и неоднородных доменов. Состав и организация доменов были сформированы различными эволюционными процессами, которые либо сливали, либо разрушали домены. Эта модель геномной организации была подтверждена во многих новых геномных исследованиях коров,[14] пчела,[15] морской еж,[16] тельцевая вошь,[17] Насония,[18] жук[19] и муравьиные геномы.[20][21][22] Геном человека был описан как состоящий из смеси неоднородных по составу доменов с многочисленными короткими гомогенными по составу доменами и относительно небольшим количеством длинных.[1]

Рекомендации

  1. ^ а б c Эльхайк, Эран; Граур, Дэн; Йосич, Крешимир; Ландан, Джидди (2010). «Выявление гомогенных и неоднородных по составу доменов в геноме человека с использованием нового алгоритма сегментации». Исследования нуклеиновых кислот. 38 (15): e158. Дои:10.1093 / nar / gkq532. ЧВК  2926622. PMID  20571085.
  2. ^ Бернарди, G; Olofsson, B; Филипски, Дж; Зериал, М; Салинас, Дж; Куни, G; Meunier-Rotival, M; Родье, Ф (1985). «Мозаичный геном теплокровных позвоночных». Наука. 228 (4702): 953–8. Bibcode:1985Sci ... 228..953B. Дои:10.1126 / science.4001930. PMID  4001930.
  3. ^ Бернарди, Джорджио (2001). «Недоразумения по поводу изохор. Часть 1». Ген. 276 (1–2): 3–13. Дои:10.1016 / S0378-1119 (01) 00644-8. PMID  11591466.
  4. ^ Elhaik, E .; Landan, G .; Граур, Д. (2009). «Можно ли использовать GC содержание в позициях третьего кодона в качестве прокси для состава изохор?». Молекулярная биология и эволюция. 26 (8): 1829–33. Дои:10.1093 / молбев / msp100. PMID  19443854.
  5. ^ Татаринова, Татьяна В; Александров Николай Н; Бук, Джон Б; Фельдманн, Кеннет А (2010). «Биология GC3 в кукурузе, рисе, сорго и других травах». BMC Genomics. 11: 308. Дои:10.1186/1471-2164-11-308. ЧВК  2895627. PMID  20470436.
  6. ^ Бернарди, Джорджио (2000). «Композиционная эволюция геномов позвоночных». Ген. 259 (1–2): 31–43. Дои:10.1016 / S0378-1119 (00) 00441-8. PMID  11163959.
  7. ^ Lander, Eric S .; Linton, Lauren M .; Биррен, Брюс; Нусбаум, Чад; Зоди, Майкл С .; Болдуин, Дженнифер; Девон, Кери; Дьюар, Кен; и другие. (2001). "Начальная последовательность и анализ человеческого генома" (PDF). Природа. 409 (6822): 860–921. Bibcode:2001Натура.409..860л. Дои:10.1038/35057062. PMID  11237011.
  8. ^ Belle, Elise M. S .; Дюре, Лоран; Гальтье, Николя; Эйр-Уокер, Адам (2004). «Упадок изохор у млекопитающих: оценка вариации содержания GC в филогенезе млекопитающих». Журнал молекулярной эволюции. 58 (6): 653–60. Bibcode:2004JMolE..58..653B. CiteSeerX  10.1.1.333.2159. Дои:10.1007 / s00239-004-2587-х. PMID  15461422.
  9. ^ Cohen, N .; Даган, Т; Камень, L; Граур, Д. (2005). "ГХ Состав генома человека: в поисках изохор". Молекулярная биология и эволюция. 22 (5): 1260–72. Дои:10.1093 / molbev / msi115. PMID  15728737.
  10. ^ Бернарди, Джорджио (2000). «Изохоры и эволюционная геномика позвоночных». Ген. 241 (1): 3–17. Дои:10.1016 / S0378-1119 (99) 00485-0. PMID  10607893.
  11. ^ Хамада, Кадзуо; Хориике, Токумаса; Ота, Хидетоши; Мизуно, Кейко; Синозава, Такао (2003). «Присутствие структур изохор в геномах рептилий предполагает связь между содержанием GC в интронных областях и в кодирующих областях». Гены и генетические системы. 78 (2): 195–8. Дои:10.1266 / ggs.78.195. PMID  12773820.
  12. ^ Chojnowski, J. L .; Браун, Э. Л. (2008). «Структура изохоры черепахи занимает промежуточное положение между амфибиями и другими амниотами». Интегративная и сравнительная биология. 48 (4): 454–62. Дои:10.1093 / icb / icn062. PMID  21669806.
  13. ^ Костантини, Мария; Клэй, Оливер; Федерико, Кончетта; Сакконе, Сальваторе; Аулетта, Фабио; Бернарди, Джорджио (2006). «Хромосомные полосы человека: вложенная структура, карта высокой четкости и молекулярная основа». Хромосома. 116 (1): 29–40. Дои:10.1007 / s00412-006-0078-0. PMID  17072634.
  14. ^ Elsik, C.G .; Теллам, Р. Л .; Worley, K. C .; Gibbs, R.A .; Музны, Д. М .; Weinstock, G.M .; Adelson, D. L .; Eichler, E. E .; и другие. (2009). "Последовательность генома тауринового скота: окно в биологию и эволюцию жвачных животных". Наука. 324 (5926): 522–8. Bibcode:2009Sci ... 324..522A. Дои:10.1126 / science.1169588. ЧВК  2943200. PMID  19390049.
  15. ^ Weinstock, George M .; Робинсон, Джин Э .; Гиббс, Ричард А .; Weinstock, George M .; Weinstock, George M .; Робинсон, Джин Э .; Worley, Kim C .; Эванс, Джей Д .; и другие. (2006). «Понимание социальных насекомых из генома пчелы Apis mellifera». Природа. 443 (7114): 931–49. Bibcode:2006Натура.443..931Т. Дои:10.1038 / природа05260. ЧВК  2048586. PMID  17073008.
  16. ^ Sodergren, E .; Weinstock, G.M .; Дэвидсон, Э. Н; Cameron, R.A .; Gibbs, R.A .; Angerer, R.C .; Ангерер, Л. М .; Arnone, M. I .; и другие. (2006). «Геном морского ежа Strongylocentrotus purpuratus». Наука. 314 (5801): 941–52. Bibcode:2006Научный ... 314..941С. Дои:10.1126 / science.1133609. ЧВК  3159423. PMID  17095691.
  17. ^ Киркнесс, Юэн Ф .; Хаас, Брайан Дж .; Солнце, Вейлин; Braig, Henk R .; Перотти, М. Алехандра; Кларк, Джон М .; Ли, Си Хёк; Робертсон, Хью М .; и другие. (2010). «Последовательности генома тельца человека и его первичного эндосимбионта дают представление о постоянном паразитическом образе жизни». Труды Национальной академии наук. 107 (27): 12168–73. Bibcode:2010PNAS..10712168K. Дои:10.1073 / pnas.1003379107. ЧВК  2901460. PMID  20566863.
  18. ^ Werren, J. H .; Richards, S .; Desjardins, C.A .; Niehuis, O .; Gadau, J .; Colbourne, J. K .; Beukeboom, L.W .; Desplan, C .; и другие. (2010). «Функциональные и эволюционные открытия геномов трех паразитоидных видов Nasonia». Наука. 327 (5963): 343–8. Bibcode:2010Научный ... 327..343.. Дои:10.1126 / science.1178028. ЧВК  2849982. PMID  20075255.
  19. ^ Ричардс, Стивен; Гиббс, Ричард А .; Weinstock, George M .; Браун, Сьюзен Дж .; Денелл, Робин; Биман, Ричард В .; Гиббс, Ричард; Биман, Ричард В .; и другие. (2008). «Геном модельного жука и вредителя Tribolium castaneum». Природа. 452 (7190): 949–55. Bibcode:2008Натура.452..949р. Дои:10.1038 / природа06784. PMID  18362917.
  20. ^ Смит, Кристофер Д.; Зимин Алексей; Холт, Карсон; Абухейф, Эхаб; Бентон, Ричард; Кэш, Элизабет; Крозе, Винсент; Currie, Cameron R .; и другие. (2011). "Проект генома всемирно распространенного и инвазионного аргентинского муравья (Линепитема униженная)". Труды Национальной академии наук. 108 (14): 5673–8. Bibcode:2011ПНАС..108.5673С. Дои:10.1073 / pnas.1008617108. ЧВК  3078359. PMID  21282631.
  21. ^ Смит, Крис Р .; Смит, Кристофер Д.; Робертсон, Хью М .; Гельмкампф, Мартин; Зимин Алексей; Янделл, Марк; Холт, Карсон; Ху, Хао; и другие. (2011). "Проект генома красного муравья-комбайна" Погономирмекс барбатус". Труды Национальной академии наук. 108 (14): 5667–72. Bibcode:2011ПНАС..108.5667С. Дои:10.1073 / pnas.1007901108. ЧВК  3078412. PMID  21282651.
  22. ^ Суен, Гаррет; Тейлинг, Клотильда; Ли, Льюин; Холт, Карсон; Абухейф, Эхаб; Борнберг-Бауэр, Эрих; Буффар, Паскаль; Кальдера, Эрик Дж .; и другие. (2011). Копенгейвер, Грегори (ред.). "Последовательность генома цефалотов муравья-листореза Atta раскрывает понимание его обязательного симбиотического образа жизни". PLOS Genetics. 7 (2): e1002007. Дои:10.1371 / journal.pgen.1002007. ЧВК  3037820. PMID  21347285.

внешняя ссылка

  • Изоплоттер - бесплатная программа с открытым исходным кодом для вычисления и визуализации изохор в заданном геноме