Миниспутник - Minisatellite
Минисателлит является трактом повторяющихся ДНК , в которых определенные мотивы ДНК ( в диапазоне длиной от 10-60 пар оснований ) , как правило , повторяются 5-50 раз. Минисателлиты встречаются более чем в 1000 точках генома человека и отличаются высокой скоростью мутаций и большим разнообразием в популяции. Минисателлиты выступают в центромерах и теломерах хромосом, последние защищают хромосомы от повреждений. Название «сателлит» относится к раннему наблюдению того, что центрифугирование геномной ДНК в пробирке отделяет заметный слой основной ДНК от сопутствующих «спутниковых» слоев повторяющейся ДНК. Минисателлиты - это небольшие последовательности ДНК, которые не кодируют белки, но встречаются в геноме сотни раз, причем множество повторяющихся копий лежат рядом друг с другом.
Минисателлиты и их более короткие родственники, микросателлиты , вместе классифицируются как ДНК VNTR (переменное количество тандемных повторов). Как ни странно, мини-спутники часто называют VNTR, а микросателлиты часто называют короткими тандемными повторами (STR) или простыми повторами последовательностей (SSR).
Состав
Минисателлиты состоят из повторяющихся, обычно GC- богатых, мотивов, длина которых варьируется от 10 до более 100 пар оснований. Эти вариантные повторы тандемно перемешаны. Некоторые минисателлиты содержат центральную последовательность (или «ядро») азотистых оснований «GGGCAGGANG» (где N может быть любым основанием) или, как правило, состоят из мотивов последовательностей пуринов ( аденин (A) и гуанин (G)) и пиримидинов ( цитозин). (C) и тимин (T)).
Гипервариабельные минисателлиты имеют основные единицы длиной 9–64 п.н. и обнаруживаются в основном в центромерных регионах.
У человека 90% минисателлитов находятся в субтеломерной области хромосом. Сама последовательность теломер человека представляет собой тандемный повтор: TTAGGG TTAGGG TTAGGG…
Функция
Минисателлиты были задействованы в качестве регуляторов экспрессии генов (например, на уровнях транскрипции , альтернативного сплайсинга или контроля импринта ). Обычно это некодирующая ДНК, но иногда они являются частью возможных генов .
Минисателлиты также составляют хромосомные теломеры, которые защищают концы хромосомы от разрушения или слияния с соседними хромосомами.
Изменчивость
Минисателлиты были связаны с уязвимыми участками хромосом и проксимальнее ряда точек разрыва повторяющейся транслокации.
Было продемонстрировано, что некоторые человеческие минисателлиты (~ 1%) являются гипермутабельными , со средней частотой мутаций в зародышевой линии от 0,5% до более 20%, что делает их наиболее нестабильной областью в геноме человека, известной на сегодняшний день. В то время как другие геномы (мыши, крысы и свиньи) содержат минисателлитные последовательности, ни один из них не является гипермутабельным. Поскольку все гипермутируемые мини-спутники содержат внутренние варианты , они представляют собой чрезвычайно информативные системы для анализа сложных процессов оборота, которые происходят в этом классе тандемных повторов. Картирование минисателлитных вариантных повторов с помощью ПЦР (MVR-PCR) широко использовалось для построения диаграмм паттернов вкраплений вариантных повторов в массиве, что позволяет получить подробную информацию о структуре аллелей до и после мутации.
Исследования выявили отчетливые мутационные процессы, происходящие в соматических и зародышевых клетках. Соматическая нестабильность, обнаруженная в ДНК крови, показывает простые и редкие внутриаллельные события на два-три порядка величины ниже, чем в сперме. Напротив, в зародышевой линии происходят сложные межаллельные преобразования, подобные событиям.
Дополнительный анализ последовательностей ДНК, фланкирующих человеческие мини-сателлиты, также выявил интенсивную и сильно локализованную горячую точку мейотического кроссовера, которая сосредоточена выше нестабильной стороны мини-сателлитных массивов. Таким образом, оборот повторов, по-видимому, контролируется рекомбинационной активностью в ДНК, которая фланкирует массив повторов и приводит к полярности мутации. Эти находки предполагают, что минисателлиты, скорее всего, эволюционировали как свидетели локализованных горячих точек мейотической рекомбинации в геноме человека.
Было высказано предположение, что минисателлитные последовательности побуждают хромосомы обмениваться ДНК. В альтернативных моделях именно наличие соседних двухцепочечных горячих точек является основной причиной вариаций числа копий минисателлитных повторов. Предполагается, что соматические изменения являются результатом трудностей репликации (которые , среди прочего, могут включать проскальзывание репликации ).
Исследования показали, что эволюционная судьба мини-сателлитов имеет тенденцию к равновесному распределению по размеру аллелей, пока мутации во фланкирующей ДНК не повлияют на рекомбинационную активность мини-сателлита, подавляя нестабильность ДНК. Такое событие в конечном итоге привело бы к исчезновению гипермутируемого минисателлита из-за мейотического драйва.
История
Первый человеческий миниспутник был открыт в 1980 году А. Р. Вайманом и Р. Уайтом . Обнаружив их высокий уровень изменчивости, сэр Алек Джеффрис разработал дактилоскопию ДНК на основе мини-спутников, решив первое иммиграционное дело с помощью ДНК в 1985 году и первое судебное дело об убийстве, убийства Эндерби в Соединенном Королевстве в 1986 году. для генетических маркеров в анализе сцепления и популяционных исследованиях, но вскоре были заменены микросателлитным профилированием в 1990-х годах.
Термин «сателлитная ДНК» произошел от наблюдения в 1960-х годах фракции разрезанной ДНК, которая показала отчетливую плавучую плотность, обнаруживаемую как «сателлитный пик» при центрифугировании в градиенте плотности, и которая впоследствии была идентифицирована как большие центромерные тандемные повторы. Когда позже были идентифицированы более короткие (10–30 п.н.) тандемные повторы, они стали известны как минисателлиты. Наконец, с открытием тандемных итераций простых мотивов последовательности, был придуман термин микросателлиты.