D-루프 복제

D-loop replication

D-루프 복제는 엽록체나 미토콘드리아 같은 원형 DNA가 그들의 유전 물질을 복제하는 제안 과정이다.D-루프 복제를 이해하는 중요한 요소는 많은 엽록체와 미토콘드리아가 진핵생물에서 발견되는 선형 염색체 대신 박테리아와 같은 하나의 원형 염색체를 가지고 있다는 것이다.그러나 많은 엽록체와 미토콘드리아는 선형 염색체를 가지고 있으며, 이러한 오르간세포에서는 D-루프 복제가 중요하지 않다.또한, 모든 원형 게놈들이 그것의 게놈을 복제하는 과정으로 D-루프 복제를 사용하는 것은 아니다.[1]

많은 유기체에서 플라스미드에 있는 한 가닥의 DNA는 더 무거운 뉴클레오티드(상대적으로 더 많은 청개: 아데닌과 구아닌)로 구성된다.이 가닥은 H(무거운) 가닥이라고 불린다.L(빛) 가닥은 가벼운 뉴클레오티드(피리미딘: 티민, 시토신)로 구성된다.복제는 D-루프(제어 영역이라고도 함)에서 시작하는 무거운 가닥의 복제에서 시작한다.D-루프는 두 가닥 대신 세 가닥을 가진 원형 DNA에서 짧은 부분이다.광선을 보완하는 중간 가닥은 무거운 가닥을 대체하고 변위 루프(D-루프)를 형성한다.[2]원형 DNA는 이 작은 D-루프와 함께 안정되어 이 형상에 남을 수 있지만, 중간 가닥, 즉 치환 가닥은 반감기가 짧아 자주 교체되며, 세포에 매우 정력적으로 비싸다.[3][4]도표로 작성했을 때, 결과 구조는 문자 D와 비슷하게 보인다.D-루프는 1971년 현미경으로 조사하던 미토콘드리아의 많은 DNA가 3배의 좌초된 짧은 부분을 포함하고 있다는 것을 연구자들이 발견하면서 처음 발견되었다.[2]

복제 프로세스

각 D-루프는 무거운 가닥에 대한 복제 원점을 포함하고 있다.전체 원형 DNA 복제는 해당 원점에서 시작되며 한 방향으로만 복제된다.D-루프의 중간 가닥을 제거하면 무거운 가닥이 완전히 복제될 때까지 종료되지 않는 새로운 가닥을 합성할 수 있고, 중간 가닥이 무거운 가닥 복제의 프라이머 역할을 할 수 있다.무거운 가닥 복제가 가벼운 가닥에 대한 복제 원점에 도달함에 따라, 새로운 빛의 가닥이 무거운 가닥과 반대 방향으로 합성될 것이다.[3][5][6]D-루프 복제가 이루어지는 제안 프로세스가 두 개 이상 있지만, 모든 모델에서 이러한 단계는 합의된다.합의되지 않은 부분은 복제가 진행되지 않을 때 D-루프를 유지하는 것의 중요성, 세포에 에너지적으로 비싸기 때문에, 그리고 복제하는 동안 복제를 기다리고 있는 DNA의 분리된 가닥을 보존하는 메커니즘이다.[7][8][9]

중요도

D-루프 지역은 식물학 연구에 중요하다.이 지역은 유전자를 코딩하지 않기 때문에, 이 지역이 시간이 지남에 따라 보존되는 것이 반드시 필요한 것은 아니기 때문에, 크기와 무거운/ 가벼운 가닥 인자에 대한 몇 가지 선택적 제한만으로 자유롭게 돌연변이를 할 수 있다.돌연변이 비율은 동물의 핵 또는 미토콘드리아 유전체 중 어느 곳에서도 가장 빠른 것 중 하나이다.D-루프에서 이러한 돌연변이를 이용하여, 종 내부와 매우 밀접하게 연관된 종들 사이에서와 같이 최근 그리고 급속한 진화 변화를 효과적으로 추적할 수 있다.변이율이 높아 최근이 아닌 진화적 변화를 추적하는 데 효과적이지 않다.이것은 유전체학에서 D-루프를 매우 흔하게 사용하는 것이다.[10]

식물학 연구에서 D-루프 돌연변이를 사용한 한 예는 이베리아 반도의 매우 무연고 붉은 사슴을 사용하여 조립한 계통생식이었다.과학자들은 이 붉은 사슴 안에 있는 D-루프 다형체를 추적하여 이 사슴들이 서로 가지고 있는 유전적 관계를 알아냈다.그들은 또한 D-루프의 유사성과 차이점을 바탕으로 이 붉은 사슴과 유럽 전역의 다른 사슴들 사이의 관계를 결정할 수 있었다.[11]또 다른 예로, 과학자들은 스리랑카에서 염소의 유전적 다양성을 연구하고 지도화하기 위해 마이크로 위성 표지와 함께 D-루프의 변형을 이용했다.[12]

참고 항목

참조

  1. ^ 러셀, P. J. 2002 아이게네틱스벤저민 커밍스, 샌프란시스코
  2. ^ a b Kasamatsu, Harumi; Robberson, Donald L.; Vinograd, Jerome (1971). "A novel closed-circular mitochondrial DNA with properties of a replicating intermediate". Proceedings of the National Academy of Sciences. 68 (9): 2252–2257. doi:10.1073/pnas.68.9.2252. PMC 389395. PMID 5289384.
  3. ^ a b Nicholls, Thomas J.; Minczuk, Michal (2014). "In D-loop: 40 years of mitochondrial 7S DNA". Experimental Gerontology. 56: 175–181. doi:10.1016/j.exger.2014.03.027. PMID 24709344. S2CID 140205074.
  4. ^ Doda, Jackie N.; Wright, Catharine T.; Clayton, David A. (1981). "Elongation of displacement-loop strands in human and mouse mitochondrial DNA is arrested near specific template sequences". Proceedings of the National Academy of Sciences. 78 (10): 6116–6120. doi:10.1073/pnas.78.10.6116. PMC 348988. PMID 6273850.
  5. ^ Clayton, David A (1982). "Replication of animal mitochondrial DNA". Cell. 28 (4): 693–705. doi:10.1016/0092-8674(82)90049-6. PMID 6178513. S2CID 12682150.
  6. ^ Chang, D. D.; Clayton, D. A. (1985-01-01). "Priming of human mitochondrial DNA replication occurs at the light-strand promoter". Proceedings of the National Academy of Sciences. 82 (2): 351–355. doi:10.1073/pnas.82.2.351. ISSN 0027-8424. PMC 397036. PMID 2982153.
  7. ^ Leslie, Mitch (2007-01-15). "Thrown for a D-loop". The Journal of Cell Biology. 176 (2): 129a. doi:10.1083/jcb.1762iti3. ISSN 0021-9525. PMC 2063944.
  8. ^ He, Jiuya; Mao, Chih-Chieh; Reyes, Aurelio; Sembongi, Hiroshi; Re, Miriam Di; Granycome, Caroline; Clippingdale, Andrew B.; Fearnley, Ian M.; Harbour, Michael (2007-01-15). "The AAA+ protein ATAD3 has displacement loop binding properties and is involved in mitochondrial nucleoid organization". The Journal of Cell Biology. 176 (2): 141–146. doi:10.1083/jcb.200609158. ISSN 0021-9525. PMC 2063933. PMID 17210950.
  9. ^ Fish, Jennifer; Raule, Nicola; Attardi, Giuseppe (2004-12-17). "Discovery of a Major D-Loop Replication Origin Reveals Two Modes of Human mtDNA Synthesis" (PDF). Science. 306 (5704): 2098–2101. doi:10.1126/science.1102077. ISSN 0036-8075. PMID 15604407. S2CID 36033690.
  10. ^ Burger; et al. (2003). "Unique mitochondrial genome architecture in unicellular relatives of animals". PNAS. 100 (3): 892–897. doi:10.1073/pnas.0336115100. PMC 298697. PMID 12552117.
  11. ^ Fernández-García, J. L.; Carranza, J.; Martínez, J. G.; Randi, E. (2014-03-01). "Mitochondrial D-loop phylogeny signals two native Iberian red deer (Cervus elaphus) Lineages genetically different to Western and Eastern European red deer and infers human-mediated translocations". Biodiversity and Conservation. 23 (3): 537–554. doi:10.1007/s10531-013-0585-2. ISSN 0960-3115. S2CID 14719183.
  12. ^ Silva; et al. (2016). "Genetic diversity analysis of major Sri Lankan goat populations using microsatellite and mitochondrial DNA D-loop variations". Small Ruminant Research. 148: 51–61. doi:10.1016/j.smallrumres.2016.12.030. hdl:11449/178557.

외부 링크