On yıllardır, moleküler biyolojinin merkezi dogması neredeyse sadece DNA'nın proteini-koding bölgelerine odaklandı - DNA'nın içine aktarıldığı ve işlevsel proteinlere tercüme edilen ekinler. Ancak bu kodlama dizileri, insan genomunun sadece% 2'sini oluşturan karmaşık düzenleyici ağlardır.Bir zamanlar "k DNA" olarak reddedilir, şimdi DNA'nın dinamik ve temel bir bileşeni olarak kabul edilir.
DNA'yı ne dahil etmiyor?
DNA, proteinlere tercüme edilmeyen tüm DNA dizilerini kapsar. Bu, işlevsel olmayan RNA molekülleri (köpekler içindeki intervening dizileri), düzenleyici diziler (promoktörler, daha fazla sessizlikçiler, insulatörler), tekrarlayan DNA (toplayıcılar ve uydu DNA gibi), ve genetik olmayan DNA'nın yüzdesi (toplayıcı olmayan DNA, evrimci olmayan DNA, mikroRNA, genetik olmayan evrimleşme karşıtı gelişimler dahil) özellikle de uzun süreli RNA, genetik olmayan DNA'ya düşer.
Gentsiz genom tekdüzelmiyor. Bu, genetik olmayan teorileri hızla gelişen yüzlerce yıl boyunca değişmemiş olan molekülleri çok sayıdan oluşan kodlu diziler ile özdeşleşmiştir.The non-coding intervals are often define by their protect across types, their connection sites for regulations or bound by düzenleyici factors at some point, if it doesn't been code.
Non-Coding DNA işlevleri
DNA'nın rolleri oldukça çeşitli ve çok basit genetik dolumları aşıyor. Aşağıda her biri ayrı mekanizmalar ve biyolojik öneme sahip birincil fonksiyonel kategorilerdir.
Gen Yönetmeliği viaFL:0)cis[[Dönergesel Elements
DNA'yı kodlamak:0)cis[Dönetici: -köprüksiyon faktörlerini ve diğer proteinleri için istasyonlar kurmak gibi hareket eden diziler. Bu diziler yakındaki genlerdeki transkript miktarını ve zamanlamasını kontrol eder:
- [FONT:0)Promoters[[Dönetici: 1) Bir genin transkriptinin hemen yukarı doğru yer; RNA polimeraz ve genel transkripsiyon faktörleri için bağlayıcı bir platform sağlar.
- [FONT:0)Enhancers[[Döneticiler: 1 ) – Genden binlerce temel çift farklı olabilir, teşvik edici çıktı ile temasa geçmek için üç boyutlu uzaydan ayrılırlar.
- [FONT:0)Sesansçılar - Sık sık sık repressor proteinleri veya kromat-moding enzimleri işe alarak baskı yapan öğeler.
- [FONT:0]Insulators[Döneticiler: 1)[Döneticileri hedef dışı genlerle aktive etmelerini engelleyen sınır elemanları.
Non-Coding RNA (ncRNA) Prodüksiyon
Birçok DNA dizileri protein için kod olmayan işlevsel RNA moleküllerine sahiptir. Bu ncRNAs düzenleyici, yapısal ve katalitik işlevleri uygular:
- [FONT=0)MikroRNAs (miRNAs))[0)[0) Messenger RNA'ları hedef almak için bağlanan kısa (~22 nükleotitler) RNAlar, genellikle çeviri baskı veya mRNA'nın bozulmasına yol açıyorlar.
- [0]Uzun süreli RNAlar (lncRNAs)[Dönemli)[Dönemli)[tr|kriptler, 200 nükleotidden daha uzun süre protein kompleksleri, rehber chromatin modifiers to specific loci, or act as decoys for transcription factors.
- [FONT:0) Küçük interfering RNAs (siRNAs)[Dönetici:0)[MİLMİŞT:0) Küçük interfering RNAs (siRNAs)[Döneticileri)) – RNA müdahalesi ve gen silencing ile özellikle virüslere ve transposable elementlere karşı savunmada.
- [FONT:0)Ribozoal RNA (rRNA) ve RNA transfer (tRNA)) - çeviri makinelerinin temel bileşenleri, kodlanmamış genler tarafından kodlanmıştır.
Kromozom Yapısı ve İstikrar
DNA, kromozomlarda hayati bir yapısal rol oynar. Telomerler, lineer olmayan kromozomların koruyucu uçları, tekrarlanmamış non-koding dizilerinden (TTAGG insanlarda) oluşur ve kromozomların bozulması ve füzyonu önler.
Genetik Çeşitlilik ve Evrim
Bölgeler kodlama bölgelerinden daha yüksek bir oranta mutasyonlar oluşturur, çünkü birçok mutasyonlar seçici olarak tarafsızdır. Bu varyasyon, yüksekliğe, kişilik ve hastalık kabul edilebilir elementlere (CNEs) sahip olmak ve milyonlarca yıl boyunca değişmeden kalmaları için zengin bir genetik çeşitlilik kaynağı olarak hizmet eder.
Gen Yönetmeliği ve non-Coding DNA: A Deeper Look
Precise gen düzenleme, çoklu hücre organizmaların gelişimi ve bakımı için temeldir. Non-coding DNA orkestraları bu hassasları birden çok kontrol katmanı aracılığıyla içerir.In en temel düzeyde, [[ENFLT:0)[Dönemli faktörler[Döneticiler için bağlanır ve teşvik edici ve güçlendirici unsurlara bağlanır.
Epigenetik Düzenleme
DNA'yı da dahil etmek epigenetik değişiklikler – gen ifadesini sıra dışı bırakmadan değiştirip, örneğin, [[Dönemli DNA'lar[Dönemli değişikliklerde zenginler) ve özellikle de lncitler, DNA'ları aktif hale getirmediği zaman, bu adaların metilasyon mekanizmalarının (bağlantılara eklediği kimyasal işaret) XIX.Influence (köpücük olmayan DNA'lar) genetik olarak karıştırıldığı zaman, genetik olarak X-modinasyonlar olarak adlandırılır.
Chromatin Architecture and Looping
Gelişenler, Hi-C ve 3C gibi fiziksel döngüler oluşturmakla yüz kilobase bulunan genlere aktif olabilirler. Bu döngü, CTCF ve kohesin gibi proteinler tarafından organize edilir ve diğer kodlanmamış elementler tarafından tanımlanır.Bu tür bir virüslü uyumsuz bir şekilde, bu tür bir gen ve sinerjiye yol açabilir.
Detaylı Bilgi Sistemlerinin Örnekleri
Kodlama düzenlemenin karmaşıklığını takdir etmek için, belirli element sınıfları daha ayrıntılı olarak incelemeye yardımcı olur.
Promosyonlar
Temel teşvik edici, transkriptasyon başlatmak için gerekli olan minimum bölgedir. Tipik olarak bir TATA kutusu veya başlangıç elemanı (Inr) bu doğrudan RNA polimeraz II. Ancak, birçok mammalian teşvik edici elementler CpG adalarına güvenmez ve bunun yerine CpG adalarına güvenirler; Onların aktivitesi modlu üst düzeye çıkarıcı faktörler (proximal teşvik edici bölgeler) tarafından belirlenir.
Geliştirilmiş
Gelişenler genellikle intergenic bölgelerde veya intronlarda bulunurlar. Hedef geninden uzak bulunabilirler - bazen farklı bir kromozomda - ve bir yönelime bağlı olarak işlev. Gelişmişler transkript faktör bağlayıcı sitelerin kümelerini içerir; bu tür faktörlerden farklı kombinasyonlar dokuya özel veya sinyal-sorumlu ifadeler için.For example,SHH geninde yer alır).
Sessizler
Sessizler analog olarak daha iyileştiriciler ama baskı transkriptleri işe alırlar.Repressor proteinleri aktive edebilir veya kondüktör olmayan kromat hücreleri oluşturmanın önemli olduğunu gösterir. Örneğin, sinir kısıtlayıcı sessiz element (NRSE) repressor protein REST/NRSF'yi bağlar, ki bu tipte nöronal genler, hücreli olmayan dokularda sessiz kalır.
orsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsorsororsororsororsororsororsororsororsororsororsororsororsororsororsorororsororsororsorororsororsororsorororororororororororororororororororororororororororororororlar
Ayrıca sınır elementleri de adlandırılır, istenmeyen teşvik edicileri üzerinde hareket etmekten kaçınmaları.En iyi niyetli sınırlarda memelilerin çoğu CTCF'dir, bu da bir TAD sınırının silindiği bazı kanser biçimlerinde görüldüğü gibi, bir süper-enhancer'in uygunsuz bir şekilde aktif hale getirilmesine izin verir.
Locus Control Bölgesi (LCRs)
LCRs, lakin hücrelerindeki beş beta benzeri globin genlerini kontrol eden özel bir düzenleyici element sınıfdır.En iyi örnek, beş beta benzeri globin genlerini erythroid hücrelerindeki ifadeyi kontrol eden beta-globin LCR'dir.
Detaylı Bilgi için
Yukarıdaki elementler proteinler için bağlayıcı siteler olarak hareket eden DNA dizileri olsa da, birçok non-coding DNA bölgesi aslında düzenleyici işlevleri yerine getiren RNA'lara açıktır. Bu kodlanmamış RNAlar gen düzenlemesinde büyük oyuncular olarak ortaya çıkmıştır.
MikroRNAs (miRNAs)
MiRNA'lar daha uzun birincil transkriptlerden (pri-miRNAs) üretilir, çünkü enzimler Drosha ve Dicer tarafından ~22-nükleotid olgun formlar. RNA-indüklenmiş silencing kompleksi (RISC) hedefteki sıraları tamamlamak için, genellikle 3'ün sınırsız bir bölgede yapılır.Bir mi, birkaç hedefin çoğalmasını ve çeşitli kanserleri ve gelişimsel bozukluklarda aşırı derecede zorlanır. Örneğin, miR-17-92 kümesünde, hücreli bir nörondur.
Uzun Non-Coding RNAs (lncRNAs)
lncRNAs, uzun birRNA tarafından 200 nükleotidden daha büyük bir standart okuma çerçeveleri ile tanımlanırlar. Farklı mekanizmalar yoluyla hareket ederler: moleküler scaffolds (e.g., HOTAIR köprüler Polycomb repressive kompleksi 2 ve LSD1'yi sessizleştirmek için, apoptoz veya) bazı transistörlere yardımcı olmak için, diğer transkriptiyonelleri artırmak için transkriptleri (örneğin, Lnc PanDAs) içerir.
Küçük Interfering RNAs (siRNAs)
SepRNAs, RNA müdahalesinde (mükemmel elementler veya viral kaynaklar) rollerini en iyi şekilde tanısalar da, özellikle de mikroplarda ve transposon silencingte. siRNAs, çift-dönüşümlü RNAlardan (daha iyileştirilmiş elementlerden veya viral kaynaklardan) kaynaklanmaktadır ve Dicer tarafından ~ 21-23 nükleus duplexler tarafından işlenirler.
Evrimsel Olmayan DNA'nın Önemi
DNA'nın oranı genellikle organizma karmaşıklığı ile ilişkili değildir: bakteriler genellikle karmaşık gelişim ve multicellularite için düzenleyici kapasiteyi sağlar.Bu gözlem, “C-değer paradoksu” olarak bilinen (bu genom boyutu, algılanmış karmaşık olmayan DNA’nın) bir şekilde ilişkili olarak çözülebilir.[TLM][Döneticileri)
Öte yandan, hızla gelişmekte olan elementleri içeren bölgeler gibi hızla gelişmekte olan bölgelerde, insan-yaşlı yeteneklerin evrimine katkıda bulunabileceklerdir. Bu dinamik etkileşim ve hızlı değişim arasında etkileşim kurmaz DNA dizileri, insan-chimpanzeeksiyonu için hızla gelişti.
Tıp ve Araştırma için Implikasyonlar
DNA'nın yaygınlaşması derin sonuçlar doğurabilir. Genom- çapındaki işbirliği çalışmaları (GWAS) yaygın hastalıklarla bağlantılı binlerce diziyi tespit etti - örneğin tip 2 diyabet, koronaz arter hastalığı ve şizofreni gibi - ve bu tür varyantların büyük çoğunluğu (% 0) daha fazla artışla ilişkili olarak, genetik olarak ilişkili olarak, AIRX 5'in ifadesine göre, AIRDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD'nin yüksek orandaki artışları ile ilişkili olarak ilişkili olarak, DNT5'nin tüm risklerini bozuyor.
DNA'yı anlamak da tedavi edici bir şekilde ortaya çıkar. Antisense oligonükleotitler (ASOs) belirli lncRNA'ların aktivitesini veya düzenleyici unsurları engellemeye yönelik olarak tasarlanmıştır. Örneğin, ASO, kalıtsal hastalıklarına neden olan veya kanser modellerinde metaist olmayan değişiklikleri azaltma konusunda söz verir.
Meydanlar ve Gelecek Yollar
Hızlı ilerlemeye rağmen, birçok non-coding dizileri kötü bir şekilde anlaşılmazdır. Her bir elementin işlevsel önemini belirlemek zordur, çünkü genellikle düşük seviyelerde ifade edilen hücre tipi RNAların sayısının - "karanlık önemli" transkriptleri olarak adlandırılırlar - bazıları transkriptüel olarak paralel olarak, diğerlerinden sadece belirli koşullarda ifade edilen önemli rollere sahip olabilir.
Yapay zeka ve makine öğreniminin entegrasyonu, ciltSEA gibi olmayan değişken etkilerin tahminlerini hızlandırıyor ve Enformer, DNA serisinin transkript faktörünü veya kromat işaret modellerini nasıl değiştirdiğini tahmin edebiliyorlar.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Genetik olarak dışlanmadan çok, DNA'yı eleştirmek, orkestralar gen ekspresi, kromozom bütünlüğünü korumak ve evrimsel inovasyonu yönlendirmektir. Geliştirme, hastalık ve evrim anlayışımızı yeniden şekillendirmek için onu takip etmek için, araştırmanın modern biyolojideki en önemli paradigma değişimlerinden biri olarak devam etmesidir.
Ayrıca okuma için referanslar
- [FODÜSTR:0]CODE Project Consortium[DÜT:1) - İnsan genomunda DNA elementlerinin bütünleşik bir ansiklopedi.ASIFLT:2).[Doğa[Dört:3) 489, 57-74 (2012).
- [FONT:0] ENCODE Project at the National Human Genome Research Institute[DÜT:1) – DNA'yı ve işlevsel elementlerini içeren.]https://www.genome.gov/genetics-minary/Non-Coding-DNA).
- [FONT:0]Maston, G.A., Evans, S.K., & Green, M.R. - İnsan genomunda yazıtlı düzenleyici unsurlar.]
- [FONT=0)Ulitesky, I. & Bartel, D.P.[[Dönetici: lincRNAs: genomics, evrim ve mekanizmalar. [D:2).Cell) 154, 26-46 (2013).