Эволюция, роль и функции мобильных генетических элементов - Курсовая работа

Детальное понимание факторов, вызванных транспозицией «прыгающих генов» даст возможность виденья более полной картины функциональности наследственного материала клеток. Объектом исследования данной работы выступает, непосредственно, мобильные генетические элементы (МГЭ), их роль в возникновении мутаций, передаче наследственно информации. Цель исследования состоит в детальном изучении эволюции, роли и функций МГЭ. Охарактеризовать изменения, которые происходят в геноме клетки, возникающие при вставке мобильных генетических элементов в геном.Мобильные генетические элементы (МГЭ) или «прыгающие гены», представляют собой дискретные сегменты ДНК, которые могут перемещаться из одного местоположения в другое внутри хромосом или между ними, Хесин [23], 1984. Эти элементы генома, имеют способность перемещаться из сайта в сайт, либо в процессе прямого вырезания вставки ДНК (по крайней мере, в прокариотах), либо путем транскрипции элемента, обратной транскрипции образовавшейся РНК с образованием ДНК-копии или же ее внедрением в другое место генома. Когда мобильный генетический элемент, встраивается внутрь какого-то обычного гена, он нарушает его работу, вызывая мутацию исходного гена. В зависимости от вида, МГЭ могут составлять абсолютно разную процентную часть генома. Ранее сложившиеся стереотипы генетики и построения генетических карт, указывали на тот факт, что положение генов в геноме неизменно-стабильное (вплоть до редких хромосомных перестроек), устойчиво наследуются и карта является индивидуальной для каждого вида.Синдром гибридного дисгенеза происходит только при скрещивании самок из M-линий Maternal с самцами из Р-линий Paternal, в виду того, что Р-цитотип передается по материнской линии, потомство от обратных скрещиваний между Р-самками и M-самцами зачастую нормальное. Q-линии также содержат в геноме дефектные элементы и, подобно Р-линиям, имеют Р-цитотип. Первый тип регуляции ограничивает активность Р-элемента исключительно за счет клеток зародышевой линии, второй тип регулирует активность Р-элемента в дисгенных скрещиваниях. Ссылаясь на данный критерий, линии классифицируются как: 1 H-линии Hobo (когда молекулярными методами определяют наличие полноразмерных hobo-элементов они также содержат элементы с внутренней делецией), 2 DH-линии Deleted Hobo (когда определяются только делетированные элементы), 3 E-линии Empty (когда они не имеют ни полных, ни делетированных копий элемента hobo). Механизмы регуляции транспозиций hobo-элементов частично отличаются от механизмов регуляции активности Р-элементов, хотя, схожесть строения и функций этих элементов способна предполагать изменение функционирования hobo-элементов в H-E системе гибридного дисгенеза в ответ на действие ионизирующего облучения, как это показано для P-M системы.В 70-е годы прошлого столетия популяционная динамика кодирующих последовательностей у дрозофилы изучалась путем электрофоретического анализа распределения различных аллельных форм белков у дрозофилы. В работах Ayala, было продемонстрировано, что разные популяции дрозофилы очень незначительно отличаются в аспекте белкового полиморфизма [12]. Очень интересные результаты были получены при изучении взаимного расположения LTR ретротранспозонов и генов в гетерохроматине. Во-первых, оказалось, что большая половина предсказанных генных последовательностей гетерохроматина находится в ассоциации с этими МГЭ [22], и, во-вторых, что различные популяции вида существенно различаются вариациями таких пар, и это породило теорию адаптивной роли МГЭ гетерохроматина [1]. Америки, Африки и Европы показали, что 39 % ассоциаций встречались, по крайней мере, в двух популяциях, 30 % в семи популяциях, 9 % во всех исследованных популяциях [17].Немало важную роль в изучении роли и функций МГЭ, сыграли научные статьи, исследования и полученные из них данные, таких всемирно известных генетиков, как Л.А. Так же не остались без внимания данные полученные в ходе исследований МГЭ, начиная с первооткрывателя Б. В различных геномах МГЭ, зачастую, могут играть несколько ролей.При сцеплении с геном МГЭ свойственно проявлять частичный эгоистичный аспект. В связи с этим, они получили отдельное название - «эгоистичная ДНК».Транспозиции МГЭ зачастую напрямую связывают с размножением копий МГЭ. Случается, что синтез транспозазы репрессируется при избыточной ее концентрации по механизму отрицательной обратной связи (Тп-3, Р-фактор дрозофилы).МГЭ играют немаловажную роль в модификации количественных признаков. В работе приходится иметь дело не с отдельным полигеном или копией МГЭ, а со всей полигенной системой и суммарным рисунком (паттерном) локализации копий МГЭ в геноме. В данном случае подразумевается, что взаимоотношения копий МГЭ и полигенов примерно такие же, как в изученных случаях регуляторного действия копий МГЭ на смежно расположенные гены главного эффекта: усиление функции или ее подавление. Первый - дает возможность индуцировать транспозиции МГЭ различными стрессовыми и генетическими воздействиями, такими как: тепловой

Содержание

Введение

Глава 1. Генетические мобильные элементы (transposable element)

1.1 Общее понятие МГЭ. Хронология открытия и их исследования

1.2 МГЭ в геноме Drosophila Melanogaster (дрозофила чернобрюхая)

1.3 Виды мобильных генетических элементов

1.4 Мобильные элементы гетерохроматина

Глава 2. Роль и функции мобильных генетических элементов

2.1 Эгоистическая функция

2.2 Роль МГЭ для модификации количественных признаков

2.3 Роль МГЭ в процессах мутаций

Глава 3. Эволюция МГЭ

3.1 Общее понятие о эволюции МГЭ

3.2 Факторы, способные вызвать эволюционный процесс МГЭ

Заключение

Список литературных источников

Актуальность темы. Изучение МГЭ, является в наше время первостепенным вопросом, так эти молекулы - ключ к пониманию и устранению мутационных факторов. В связи с сравнительно не давним сроком момента открытия МГЭ, они привлекают к себе все больше и больше внимания. Детальное понимание факторов, вызванных транспозицией «прыгающих генов» даст возможность виденья более полной картины функциональности наследственного материала клеток.

Объектом исследования данной работы выступает, непосредственно, мобильные генетические элементы (МГЭ), их роль в возникновении мутаций, передаче наследственно информации.

Предмет исследования - мобильные генетические элементы в геноме Drosophila Melanogaster (дрозофила чернобрюхая). МГЭ как «двигатель» эволюции.

Цель исследования состоит в детальном изучении эволюции, роли и функций МГЭ. Охарактеризовать изменения, которые происходят в геноме клетки, возникающие при вставке мобильных генетических элементов в геном. Осветить аспект некой схожести МГЭ с вирусами.

Задача данной работы состоит в структуризации, изучении и наиболее информативном изложении накопленного материала по данным исследований МГЭ. Раскрыть главные функции и роль МГЭ. В ходе работы, потребуется описать: хронологию изучения МГЭ на примере Drosophila Melanogaster, способы исследований МГЭ, привести конкретные данные, уже имеющиеся на сегодняшний день.

В итоге, по результатам проделанной работы, сделать короткие выводы, которые смогут прояснить значимость МГЭ, как неотъемлемый фактор для процессов размножения, эволюции и передачи наследственной информации.