Mobilome - Mobilome - Wikipedia

(А) Переносные элементы по бокам перевернутые тандем повторяет (МДП). (В) Транспозиции расколоть передвижной элемент в МДП. Свободный сменный элемент вставляется в другую часть геном.

В мобиломе это весь набор мобильные генетические элементы в геном. Мобиломы встречаются в эукариоты,[1] прокариоты,[2] и вирусы.[3] Состав мобиломов различается в зависимости от происхождения жизни, причем сменные элементы являясь основными мобильными элементами у эукариот, и плазмиды и профаги являются основными типами прокариот.[4] Вирофаги способствовать вирусному мобилому.[5]

Мобилом у эукариот

Переносные элементы являются элементами, которые могут перемещаться или размножаться в геноме, и являются основными составляющими эукариотический мобиломе.[4] Переносные элементы можно рассматривать как генетические. паразиты потому что они эксплуатируют хозяина клетки транскрипция и перевод механизмы извлечения и вставки в разные части генома, независимо от фенотипический влияние на хозяина.[6]

Эукариотические мобильные элементы были впервые обнаружены в кукуруза (Zea Mays) в котором ядра показал точечный цветной узор.[7] Барбара МакКлинток описал кукурузу Система AC / Ds в котором Ac локус способствует удалению локуса Ds из генома, и вырезанные элементы Ds могут мутировать гены ответственный за пигмент производство вставка в их кодирующие области.[8]

Другие примеры сменных элементов включают: дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) Элементы Ty, а ретротранспозон который кодирует обратная транскриптаза преобразовать его транскрипт мРНК в ДНК, которая затем может вставляться в другие части генома;[9][10] и плодовая муха (Drosophila melanogaster) П-элементы, который случайным образом вставляется в геном и вызывает мутации в клетки зародышевой линии, но не в соматические клетки.[11]

Мобиломе у прокариот

Бактериальная конъюгация. (1) Производство пилус. (2) Пил соединяет два бактерии. (3) Одна нить плазмида ДНК переходит к получателю. (4) Обе бактерии содержат идентичные плазмиды.

Плазмиды были обнаружены в 1940-х годах как генетический материал за пределами бактериальный хромосомы.[12] Профаги - это геномы бактериофаги (тип вируса), которые вставляются в бактериальные хромосомы; профаги могут передаваться другим бактериям через литический цикл и лизогенный цикл из вирусная репликация.[13]

В то время как мобильные элементы также обнаруживаются в геномах прокариот,[14] наиболее распространенными мобильными генетическими элементами в геноме прокариот являются: плазмиды и профаги.[4]

Плазмиды и профаги могут перемещаться между геномами через бактериальная конъюгация, позволяя горизонтальный перенос генов.[15] Плазмиды часто несут гены, отвечающие за бактериальный устойчивость к антибиотикам; поскольку эти плазмиды реплицируются и переходят от одного генома к другому, вся бактериальная численность населения может быстро адаптироваться к антибиотик.[16][17] Профаги могут образовывать петли из бактериальных хромосом и продуцировать бактериофаги, которые продолжают инфицировать профагами другие бактерии; это позволяет профагам быстро размножаться среди бактериальной популяции, нанося вред бактериальному хозяину.[13]

Mobilome в вирусах

Обнаружен в 2008 г. Acanthamoeba castellanii мимивирус,[18] вирофаги являются элементом мобилома вируса.[5] Вирофаги - это вирусы, которые копировать только когда клетки-хозяева коинфицированы вспомогательные вирусы.[19] После коинфекции вирусы-помощники используют аппарат транскрипции / трансляции клетки-хозяина для создания своего собственного аппарата; вирофаги реплицируются через механизмы клетки-хозяина или вирусов.[19] Репликация вирофагов может отрицательно повлиять на репликацию вирусов-помощников.[18][20]

Спутник[18][21] и мавирус[22] являются примерами вирофагов.

Рекомендации

  1. ^ Hurst GD, Werren JH (август 2001 г.). «Роль эгоистичных генетических элементов в эволюции эукариот». Обзоры природы. Генетика. 2 (8): 597–606. Дои:10.1038/35084545. PMID  11483984.
  2. ^ Туссен А., Мерлин С. (январь 2002 г.). «Мобильные элементы как совокупность функциональных модулей». Плазмида. 47 (1): 26–35. Дои:10.1006 / Plas.2001.1552. PMID  11798283.
  3. ^ Миллер Д.В., Миллер Л.К. (октябрь 1982 г.). «Мутант вируса со вставкой переносимого элемента, похожего на копию». Природа. 299 (5883): 562–4. Bibcode:1982Натура.299..562М. Дои:10.1038 / 299562a0. PMID  6289125.
  4. ^ а б c Зиферт JL (2009). «Определение мобиломе». В Gogarten MB, Gogarten JP, Olendzenski LC (ред.). Горизонтальный перенос генов: изменяющиеся геномы. Методы молекулярной биологии. 532. Humana Press. С. 13–27. Дои:10.1007/978-1-60327-853-9_2. ISBN  9781603278539. PMID  19271177.
  5. ^ а б Беклиз М., Колсон П., Ла Скола Б. (ноябрь 2016 г.). «Расширяющееся семейство вирофагов». Вирусы. 8 (11): 317. Дои:10.3390 / v8110317. ЧВК  5127031. PMID  27886075.
  6. ^ Валлау Г.Л., Ортис М.Ф., Лорето Е.Л. (2012). «Горизонтальный перенос транспозона в эукарии: обнаружение, предвзятость и перспективы». Геномная биология и эволюция. 4 (8): 689–99. Дои:10.1093 / gbe / evs055. ЧВК  3516303. PMID  22798449.
  7. ^ Coe EH (ноябрь 2001 г.). «Истоки генетики кукурузы». Обзоры природы. Генетика. 2 (11): 898–905. Дои:10.1038/35098524. PMID  11715045.
  8. ^ Макклинток Б. (июнь 1950 г.). «Происхождение и поведение изменчивых локусов кукурузы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 36 (6): 344–55. Bibcode:1950ПНАС ... 36..344М. Дои:10.1073 / pnas.36.6.344. ЧВК  1063197. PMID  15430309.
  9. ^ Меллор Дж., Малим М.Х., Гулл К., Туите М.Ф., Маккриди С., Диббаяван Т. и др. (Декабрь 1985 г.). «Активность обратной транскриптазы и Ty-РНК связаны с вирусоподобными частицами в дрожжах». Природа. 318 (6046): 583–6. Bibcode:1985Натура.318..583М. Дои:10.1038 / 318583a0. PMID  2415827.
  10. ^ Гарфинкель Д. Д., Боке Д. Д., Финк Г. Р. (сентябрь 1985 г.). «Транспозиция элемента Ty: обратная транскриптаза и вирусоподобные частицы». Клетка. 42 (2): 507–17. Дои:10.1016/0092-8674(85)90108-4. PMID  2411424.
  11. ^ Ласки Ф.А., Рио, округ Колумбия, Рубин GM (январь 1986 г.). «Тканевая специфичность транспозиции P-элемента дрозофилы регулируется на уровне сплайсинга мРНК». Клетка. 44 (1): 7–19. Дои:10.1016/0092-8674(86)90480-0. PMID  3000622.
  12. ^ Sonneborn TM (апрель 1950 г.). «Цитоплазма в наследственности». Наследственность. 4 (1): 11–36. Дои:10.1038 / HDY.1950.2. PMID  15415003.
  13. ^ а б Бертани Г (1953-01-01). «Лизогенный против литического цикла размножения фагов». Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии. 18: 65–70. Дои:10.1101 / SQB.1953.018.01.014. PMID  13168970.
  14. ^ Кэмпбелл А., Берг Д.Е., Ботштейн Д., Ледерберг Е.М., Новик Р.П., Старлингер П., Шибальский В. (март 1979 г.). «Номенклатура мобильных элементов у прокариот». Ген. 5 (3): 197–206. Дои:10.1016/0378-1119(79)90078-7. PMID  467979.
  15. ^ Юхас М. (февраль 2015 г.). «Горизонтальный перенос генов в патогенах человека». Критические обзоры в микробиологии. 41 (1): 101–8. Дои:10.3109 / 1040841X.2013.804031. PMID  23862575.
  16. ^ Харрисон Э, Брокхерст Массачусетс (июнь 2012 г.). «Горизонтальный перенос генов, опосредованный плазмидами, - это коэволюционный процесс» (PDF). Тенденции в микробиологии. 20 (6): 262–7. Дои:10.1016 / j.tim.2012.04.003. PMID  22564249.
  17. ^ Жиллингс MR (2013). «Эволюционные последствия использования антибиотиков для резистома, мобилома и микробного пангенома». Границы микробиологии. 4: 4. Дои:10.3389 / fmicb.2013.00004. ЧВК  3560386. PMID  23386843.
  18. ^ а б c La Scola B, Desnues C, Pagnier I, Robert C, Barrassi L, Fournous G и др. (Сентябрь 2008 г.). «Вирофаг как уникальный паразит гигантского мимивируса». Природа. 455 (7209): 100–4. Bibcode:2008Натура.455..100л. Дои:10.1038 / природа07218. PMID  18690211.
  19. ^ а б Клавери Дж. М., Абергель С. (2009). «Мимивирус и его вирофаг». Ежегодный обзор генетики. 43 (1): 49–66. Дои:10.1146 / annurev-genet-102108-134255. PMID  19653859.
  20. ^ Дюпончель С., Фишер М.Г. (март 2019 г.). «Да здравствуют лавидавирусы! Пять особенностей вирофагов, паразитирующих на гигантских ДНК-вирусах». Патогены PLOS. 15 (3): e1007592. Дои:10.1371 / journal.ppat.1007592. ЧВК  6428243. PMID  30897185.
  21. ^ Sun S, La Scola B, Bowman VD, Ryan CM, Whitelegge JP, Raoult D, Rossmann MG (январь 2010 г.). «Структурные исследования вирофага Спутника». Журнал вирусологии. 84 (2): 894–7. Дои:10.1128 / JVI.01957-09. ЧВК  2798384. PMID  19889775.
  22. ^ Фишер М.Г., Хакл Т. (декабрь 2016 г.). «Интеграция генома хозяина и гигантская вирус-индуцированная реактивация мавируса вирофага». Природа. 540 (7632): 288–291. Bibcode:2016Натура. 540..288F. Дои:10.1038 / природа20593. PMID  27929021.