염색체외DNA

Extrachromosomal DNA

염색체외 DNA(exterchromosomal dna)는 세포의 핵 내부 또는 외부에서 염색체에서 발견되는 모든 DNA이다.개별 게놈의 대부분의 DNA는 핵에 포함된 염색체에서 발견됩니다.염색체 외 DNA의 여러 형태가 존재하며, 이들 중 일부는 중요한 생물학적 [1]기능을 하지만,[2][3][4] 그것들은 암의 ecDNA와 같은 질병에서도 역할을 할 수 있다.

원핵생물에서 비바이러스성 염색체외 DNA는 주로 플라스미드에서 발견되는 반면, 진핵생물에서 염색체외 DNA는 주로 [1]유기체에서 발견된다.미토콘드리아 DNA는 진핵생물에서 [5]이 염색체외 DNA의 주요 공급원이다.이 오가넬이 자체 DNA를 가지고 있다는 사실은 미토콘드리아가 조상들의 [6]진핵세포에 둘러싸인 박테리아 세포에서 유래했다는 가설을 뒷받침한다.염색체외 DNA는 식별과 [1]분리가 용이하기 때문에 복제 연구에 종종 사용된다.

비록 염색체 외 원형 DNA(eccDNA)가 정상적인 진핵세포에서 발견되지만, 염색체 외 DNA(ecDNA)는 암세포의 핵에서 확인되고 많은 드라이버 발암유전자의 [7][8][3]복사본을 가지고 있는 것으로 보여지는 별개의 실체이다.ecDNA는 유전자 증폭의 주요 메커니즘으로 간주되며, 결과적으로 많은 운전자 암 발생과 매우 공격적인 암을 유발합니다.

세포질의 염색체외 DNA는 핵 DNA와 구조적으로 다른 것으로 밝혀졌다.세포질 DNA는 핵 내에서 발견되는 DNA보다 덜 메틸화된다.또한 세포질 DNA의 배열이 같은 유기체의 핵 DNA와 다르다는 것이 확인되었으며, 이는 세포질 DNA가 단순히 핵 [9]DNA의 파편이 아니라는 것을 보여준다.암세포에서 ecDNA는 주로 핵에 분리되는 것으로 나타났습니다( 참조).

세포핵 밖에서 발견되는 DNA 외에도, 바이러스 게놈의 감염은 염색체 외 DNA의 예를 제공한다.

원핵생물

대장균 pBR32 플라스미드

비록 원핵 생물들은 진핵 생물들처럼 막 결합 핵을 가지고 있지 않지만, 그들은 주요 염색체가 발견되는 핵상 영역을 가지고 있다.염색체외 DNA는 원형 또는 선형 플라스미드로 핵상 영역 밖의 원핵생물에 존재한다.박테리아 플라스미드는 일반적으로 1킬로베이스(kb)에서 수백 kb까지의 세그먼트로 구성된 짧은 시퀀스이며, 플라스미드가 박테리아 [10]염색체와 독립적으로 복제될 수 있도록 하는 복제의 기원을 포함한다.셀 내의 특정 플라스미드의 총 수는 복사 번호라고 불리며 셀당 복사본 수가 2개에서 [11]셀당 복사본 수가 수백 개까지 다양합니다.원형세균플라스미드는 플라스미드에 코드화된 유전자가 제공하는 특수 기능에 따라 분류된다.내성 플라스미드는 암피실린과 테트라사이클린과 같은 다양한 항생제에 대한 내성을 전달하는 유전자를 포함하고 있는 반면, 불임 플라스미드는 결합이 일어나는 것을 허용한다.박테리아가 병원성이 되는 데 필요한 유전적 요소를 포함하는 독성 플라스미드뿐만 아니라 박테리아가 방향족 화합물이나 이종 [12]생물제와 같은 다양한 물질을 분해할 수 있도록 하는 유전자를 가지고 있는 분해 플라스미드도 존재한다.박테리아 플라스미드는 또한 색소 생성, 질소 고정 및 그것들을 [13]가지고 있는 박테리아 내의 중금속에 대한 저항성에서도 기능할 수 있다.

자연적으로 발생하는 원형 플라스미드는 다중 저항 유전자와 몇 가지 고유한 제한 부위를 포함하도록 수정될 수 있으며, 생명공학 [10]응용 분야에서 복제 벡터로 귀중한 도구가 됩니다.원형 박테리아 플라스미드는 또한 DNA 백신의 생산의 기초가 된다.플라스미드 DNA 백신은 병원성 바이러스, 박테리아 또는 다른 기생충에 의해 생성된 [14]항원 또는 단백질을 코드하는 유전자를 포함하도록 유전적으로 조작된다.일단 숙주로 전달되면, 플라스미드 유전자의 산물은 숙주의 선천적인 면역 반응과 적응적인 면역 반응 모두를 자극할 것입니다.플라스미드는 종종 [15]숙주의 면역 반응을 강화하기 위해 분만 전에 어떤 종류의 보조제로 코팅됩니다.

선형 박테리아 플라스미드는 보렐리아속(라임병을 일으키는 병원체가 속한)의 구성원, 스트렙토미세스속의 그램 양성 토양 박테리아 몇 종, 그리고 그램 음성 종인 티오바실루스 베르수투스를 포함한 여러 종의 스피로헤테 박테리아에서 확인되었다.에스유황원핵생물의 선형 플라스미드는 헤어핀 루프 또는 DNA 분자의 텔로머 끝에 부착된 공유 결합 단백질을 포함하고 있습니다.보렐리아 박테리아의 아데닌-티민이 풍부한 머리핀 고리는 크기가 5킬로베이스 쌍에서[16] 200킬로바이트 이상이며 감염된 [17]숙주의 면역 반응을 피할 수 있도록 하는 박테리아에서 주요 표면 단백질 또는 항원 그룹을 생성하는 데 책임이 있는 유전자를 포함하고 있습니다.DNA 가닥의 5' 끝에 공유 결합되어 있는 단백질을 포함하는 선형 플라스미드는 인버트론이라고 알려져 있으며, 반전 말단 [16]반복으로 구성된 9kb에서 600kb 이상의 크기를 가질 수 있습니다.공유 결합 단백질을 가진 선형 플라스미드는 박테리아 결합과 플라스미드의 게놈으로의 통합을 도울 수 있다.이러한 유형의 선형 플라스미드는 특정 세균 세포에만 존재하는 것이 아니라 진핵 세포에서 발견되는 모든 선형 염색체 외 DNA 분자는 또한 5'[16][17] 끝에 단백질이 부착된 인버트론 구조를 취하기 때문에 염색체 외 DNA의 가장 큰 클래스를 나타낸다.

그들을 숙주하고 그들의 많은 유전자를 공유하는 시조류의 종과 함께 발생하는 긴 선형 "보그"는 염색체 외 [18][19][20]DNA 구조의 알려지지 않은 형태일 수 있습니다.

진핵생물

미토콘드리아

37개의 유전자를 보여주는 인간의 미토콘드리아 DNA

진핵 세포에 존재하는 미토콘드리아는 미토콘드리아 [21]매트릭스 안에 있는 mtDNA라고 불리는 미토콘드리아 DNA의 여러 복사본을 포함하고 있다.인간을 포함한 다세포 동물에서, 원형 mtDNA 염색체는 전자전달 사슬의 일부인 단백질을 코드하는 13개의 유전자와 미토콘드리아 단백질의 생산에 필요한 RNA를 생산하는 24개의 유전자를 포함하고 있다; 이 유전자들은 2개의 rRNA 유전자와 22개의 tRNA [22]유전자로 나뉜다.동물 mtDNA 플라스미드의 크기는 약 16.6kb로 tRNA와 mRNA 합성을 위한 유전자를 포함하고 있지만 mtDNA가 복제되거나 미토콘드리아 단백질이 [23]번역되기 위해서는 핵 유전자의 결과로 생성된 단백질이 여전히 필요하다.미토콘드리아 염색체 중 코드 배열을 포함하지 않는 영역은 단 하나이며, 그것은 핵 조절 단백질이 [22]결합하는 D-루프로 알려진 1kb 영역이다.미토콘드리아 당 mtDNA 분자의 수는 종마다 다를 뿐 아니라 에너지 요구량이 다른 세포 간에도 차이가 있다.예를 들어, 근육과 간 세포는 혈액과 피부 [23]세포보다 미토콘드리아 당 mtDNA의 복사본을 더 많이 포함하고 있다.mtDNA는 미토콘드리아 내막 내 전자전달사슬의 근접성 및 활성산소종(ROS)의 생성에 의해 mtDNA 분자가 히스톤에 의해 결합되거나 히스톤에 [24]의해 보호되지 않기 때문에 핵DNA보다 DNA 손상에 더 취약하다.mtDNA 손상이 발생한 경우, 염기절제 복구 경로를 통해 DNA를 복구하거나 손상된 mtDNA 분자를 파괴할 수 있다(미토콘드리아당 mtDNA의 [25]복사가 여러 개 있기 때문에 미토콘드리아에 손상을 입히지 않고).

핵 유전자가 번역되는 표준 유전자 코드는 보편적이며, 이것은 DNA가 어떤 종에서 유래했는지에 관계없이 각각의 3염기 DNA 염기서열이 동일한 아미노산을 코드한다는 것을 의미한다.하지만, 이 암호의 보편성은 곰팡이, 동물, 원생동물, [21]식물에서 발견되는 미토콘드리아 DNA에는 해당되지 않는다.이들 유기체의 mtDNA에 있는 대부분의 3염기 배열은 핵유전자 코드와 동일한 아미노산을 코드하지만, 핵 DNA와 다른 아미노산을 코드하는 일부 mtDNA 배열이 있다.

다양한 유기체의 mtDNA 배열에서 발견된 코드 차이
유전자 코드 번역표 관련된 DNA 코돈 관련된 RNA 코돈 이 코드를 사용한 번역 범용 코드와의 비교
척추동물 미토콘드리아 2 AGA AGA Ter (*) Arg (R)
AGG AGG Ter (*) Arg (R)
ATA AUA Met (M) Ile (I)
TGA UGA Trp (W) Ter (*)
미토콘드리아 효모 3 ATA AUA Met (M) Ile (I)
CTT CUU Thr (T) Leu (L)
CTC CUC Thr (T) Leu (L)
CTA CUA Thr (T) Leu (L)
CTG CUG Thr (T) Leu (L)
TGA UGA Trp (W) Ter (*)
CGA CGA absent Arg (R)
CGC CGC absent Arg (R)
곰팡이, 원생동물 및 강장성 미토콘드리아 4와 7 TGA UGA Trp (W) Ter (*)
무척추동물 미토콘드리아 5 AGA AGA Ser (S) Arg (R)
AGG AGG Ser (S) Arg (R)
ATA AUA Met (M) Ile (I)
TGA UGA Trp (W) Ter (*)
극피동물과 편형동물 미토콘드리아 9 AAA AAA Asn (N) Lys (K)
AGA AGA Ser (S) Arg (R)
AGG AGG Ser (S) Arg (R)
TGA UGA Trp (W) Ter (*)
아시디아 미토콘드리아 13 AGA AGA Gly (G) Arg (R)
AGG AGG Gly (G) Arg (R)
ATA AUA Met (M) Ile (I)
TGA UGA Trp (W) Ter (*)
대체 편형동물 미토콘드리아 14 AAA AAA Asn (N) Lys (K)
AGA AGA Ser (S) Arg (R)
AGG AGG Ser (S) Arg (R)
TAA UAA Tyr (Y) Ter (*)
TGA UGA Trp (W) Ter (*)
엽록소체 미토콘드리아 16 TAG UAG Leu (L) Ter (*)
트레마토드 미토콘드리아 21 TGA UGA Trp (W) Ter (*)
ATA AUA Met (M) Ile (I)
AGA AGA Ser (S) Arg (R)
AGG AGG Ser (S) Arg (R)
AAA AAA Asn (N) Lys (K)
미토콘드리아 오블리쿠스 22 TCA UCA Ter (*) Ser (S)
TAG UAG Leu (L) Ter (*)
미토콘드리아 트라우스토키튬 23 TTA UUA Ter (*) Leu (L)
미토콘드리아프테로브란시아 24 AGA AGA Ser (S) Arg (R)
AGG AGG Lys (K) Arg (R)
TGA UGA Trp (W) Ter (*)
아미노산 생화학적 특성 무극성의 북극의 기본의 산성의 종료: 코돈 정지

코드 차이는 mtDNA [26]염기서열을 전사한 결과로 생성된 전달 RNA와 상호작용하는 전달 RNA의 화학적 수정의 결과로 생각됩니다.

엽록체

진핵 엽록체와 다른 식물 플라스티드는 염색체 외 DNA 분자를 포함하고 있다.대부분의 엽록체는 단일 고리 염색체에 모든 유전 물질을 저장하지만, 일부 종에서는 여러 개의 작은 고리 플라스미드가 [27][28][29]있다는 증거가 있습니다.고리 모양의 엽록체 DNA(cpDNA)의 현재 표준 모델에 의문을 제기하는 최근의 이론은 cpDNA가 더 일반적으로 선형 [30]형태를 취할 수 있다는 것을 시사한다.cpDNA의 단일 분자는 100에서 200개의[31] 유전자를 포함할 수 있으며 그 크기는 종마다 다르다.고등 식물의 cpDNA 크기는 약 120-160kb이다.[21]cpDNA 코드에서는 tRNA, rRNA, RNA 중합효소 서브유닛 및 리보솜 단백질 서브유닛을 [32]코드화할 뿐만 아니라 광합성 경로의 필수 구성 요소를 생성하는 데 책임이 있는 mRNA에 대한 유전자가 발견되었다.mtDNA와 마찬가지로 cpDNA는 완전히 자율적이지 않고 엽록체 단백질의 복제와 생산을 위해 핵 유전자 생성물에 의존한다.엽록체에는 cpDNA의 여러 복사본이 포함되어 있으며, 그 수는 종마다 또는 세포 유형에 따라 다를 수 있을 뿐만 아니라 세포의 나이와 발달 단계에 따라 단일 세포 내에서 다를 수 있다.예를 들어, 엽록체가 불분명한 원형질 형태인 발달 초기 단계 동안, 젊은 세포의 엽록체의 cpDNA 함량은 세포가 성숙하고 확장될 때 존재하는 것보다 훨씬 높고, 완전히 성숙한 [33]플라스티드를 포함한다.

원형

주요 기사 : 염색체외 원형 DNA

염색체 외 원형 DNA(eccDNA)는 모든 진핵세포에 존재하며, 보통 게놈 DNA에서 파생되며, 염색체의 부호화 영역과 비부호화 영역 모두에서 발견되는 DNA의 반복 배열로 구성됩니다.EccDNA의 크기는 2000개 미만의 베이스 쌍에서 20,000개 이상의 베이스 [34]쌍까지 다양합니다.식물에서, eccDNA는 염색체의 중심체 영역과 반복 위성 [35]DNA에서 발견되는 것과 유사한 반복된 서열을 포함한다.동물에서 eccDNA 분자는 위성 DNA, 5S 리보솜 DNA 및 텔로미어 DNA에서 [34]볼 수 있는 반복 배열을 포함하는 것으로 나타났다.효모와 같은 특정 유기체는 염색체 DNA 복제에 의존하여 eccDNA를 생성하는 반면, eccDNA 형성은 복제 [36]과정과는 독립적으로 포유류와 같은 다른 유기체에서 발생할 수 있다.eccDNA의 기능은 널리 연구되지는 않았지만, 게놈 DNA 배열에서 eccDNA 원소의 생산이 진핵생물 게놈의 가소성을 증가시키고 게놈 안정성, 세포 노화, [37]염색체 진화에 영향을 미칠 수 있다는 것이 제안되었다.

ecDNA라고 하는 염색체외 DNA의 독특한 형태는 인간의 암세포에서 [2][3][4]흔히 관찰된다.암세포에서 발견되는 ecDNA는 선택적인 이점을 주는 하나 이상의 유전자를 포함하고 있다.ecDNA는 eccDNA보다 훨씬 크고, 빛 현미경으로 볼 수 있습니다.암의 ecDNA는 일반적으로 크기가 1-3MB [2]이상이다.큰 ecDNA 분자는 인간 암세포의 핵에서 발견되었고 종양세포에 전사되는 많은 드라이버 종양유전자의 복사본을 가지고 있는 것으로 나타났다.이 증거에 근거해, ecDNA가 암의 성장에 기여한다고 생각된다.

ecDNA를 식별할 수 있는 특수한 툴이 존재합니다.

  • ecDNA를 현미경 이미지로 식별할 수 있도록 폴 미첼과 비네트 바프나에 의해 개발된 소프트웨어
  • 코펜하겐 [38]대학의 Birgitte Regenberg와 그녀의 팀이 개발한 "Circle-Seq, 세포에서 ecDNA를 물리적으로 분리하여 효소로 남아있는 선형 DNA를 제거하고 남아 있는 원형 DNA를 배열하는 방법"이다.

바이러스

바이러스 DNA는 염색체외 DNA의 한 예이다.바이러스 게놈을 이해하는 것은 바이러스의 [39]진화와 변이를 이해하는 데 매우 중요하다.HIV와 발암 바이러스와 같은 몇몇 바이러스들은 숙주 [40]세포의 게놈에 그들 자신의 DNA를 통합한다.바이러스 게놈은 단일 가닥 DNA와 이중 가닥 DNA로 구성될 수 있으며 선형과 [41]원형으로 모두 발견될 수 있다.

염색체외 DNA로 구성되는 바이러스의 감염의 한 예는 인간유두종바이러스(HPV)이다.HPV DNA 게놈은 확립, 유지 및 증폭이라는 세 가지 복제 단계를 거칩니다.HPV는 비유전 기관과 구강의 상피 세포를 감염시킨다.보통 HPV는 면역체계에 의해 검출되고 클리어 됩니다.바이러스 DNA의 인식은 면역 반응의 중요한 부분이다.이 바이러스가 지속되기 위해서는 원형 게놈이 세포 [42]분열 중에 복제되고 유전되어야 한다.

호스트 셀에 의한 인식

세포는 외래 세포질 DNA를 인식할 수 있다.인식 경로를 이해하는 것은 [43]질병의 예방과 치료에 영향을 미친다.세포에는 Toll-like receptor([44]TLR) 경로와 같은 바이러스 DNA를 특정하게 인식할 수 있는 센서가 있습니다.

톨 경로는 곤충들에게서 최초로 특정 세포 유형이 다양한 박테리아 또는 바이러스 게놈과 PAMPS (병원체 관련 분자 패턴)를 탐지할 수 있는 센서 역할을 할 수 있는 경로로 인식되었습니다.PAMP는 선천적인 면역 시그널링의 강력한 활성제로 알려져 있다.약 10개의 인간 Toll-Like 수용체(TLR)가 있습니다.사람의 다른 TLR은 서로 다른 PAMPS, 즉 TLR4에 의한 리포다당류, TLR3에 의한 바이러스 dsRNA, TLR7/TLR8에 의한 바이러스 ssRNA, TLR9에 의한 바이러스 또는 세균 비메틸화 DNA를 검출한다.TLR9는 박테리아와 바이러스에서 흔히 발견되는 CpG DNA를 검출하고 IFN(type I interferons)과 다른 사이토카인의 [44]생산을 시작하도록 진화했다.

상속

인간의 미토콘드리아 유전: mtDNA와 그 돌연변이는 모성적으로 전염된다.

염색체외 DNA의 유전은 염색체에서 발견되는 핵 DNA의 유전과는 다르다.염색체와 달리, ecDNA는 동원체를 포함하지 않기 때문에 이종 세포군을 발생시키는 비멘델 유전 패턴을 보인다.인간의 경우, 사실상 모든 세포질은 엄마의 [45]난자에서 유전된다.이러한 이유로, mtDNA를 포함한 오르가넬 DNA는 산모로부터 유전된다.mtDNA 또는 다른 세포질 DNA의 돌연변이도 산모로부터 유전될 것이다.이 단부모 유전은 비멘델리아 유전의 한 예이다.식물은 또한 단부모 mtDNA 유전도 보인다.대부분의 식물은 mtDNA를 모계적으로 상속하지만, 한 가지 주목할 만한 예외는 mtDNA를 [46]모계적으로 상속하는 레드우드 Sequoia semperviren입니다.

왜 아버지 mtDNA가 자손에게 거의 전염되지 않는지에 대한 두 가지 이론이 있다.하나는 단순히 부성 mtDNA가 모성 mtDNA보다 농도가 낮기 때문에 자손에게서는 검출되지 않는다는 사실이다.두 번째, 더 복잡한 이론은 아버지의 mtDNA가 유전되는 것을 막기 위해 소화하는 것이다.돌연변이율이 높은 mtDNA의 단부모 유전은 세포질 [46]DNA의 동질성을 유지하는 메커니즘일 수 있다는 이론이 있다.

임상적 의의

때때로 EE라고 불리는 염색체 외 원소들은 진핵 생물의 게놈 불안정성과 연관되어 왔다.eccDNA의 일종인 작은 다분산 DNA는 게놈 불안정성과 함께 흔히 발견된다.SpcDNA는 위성 DNA, 레트로바이러스 유사 DNA 요소, 게놈의 전이성 요소 등과 같은 반복적인 배열로부터 파생됩니다.그것들은 유전자 재배열의 산물이라고 생각된다.

암에서 발견되는 염색체 외 DNA(ecDNA)는 역사적으로 2분 염색체(DMs)라고 불리며, 빛 현미경 검사에서 쌍을 이룬 염색질체로 나타난다.이중분 염색체는 단일체를 포함한 ecDNA의 암을 포함한 스펙트럼의 최대 30%를 차지하며 단일체와 [3]동일한 유전자 함량을 포함하는 것으로 밝혀졌다.ecDNA 표기법은 암세포에서 발견되는 크고, 종양유전자가 함유된, 염색체 외 DNA의 모든 형태를 포함한다.이러한 유형의 ecDNA는 다양한 조직의 암세포에서 흔히 볼 수 있지만, 사실상 정상적인 [3]세포에서는 볼 수 없다.ecDNA는 염색체의 이중 가닥 파괴나 유기체의 DNA의 과잉 복제를 통해 생성되는 것으로 생각됩니다.연구에 따르면 암과 다른 유전체 불안정의 경우 높은 수준의 EE가 [5]관찰될 수 있다.

미토콘드리아 DNA는 다양한 방법으로 질병의 시작에 역할을 할 수 있다.mtDNA의 포인트 돌연변이나 대체 유전자 배열은 심장, 중추신경계, 내분비계, 위장관, 눈, [22]신장에 영향을 미치는 여러 질병과 연관되어 있다.미토콘드리아에 존재하는 mtDNA의 양의 상실은 인간의 [23]간, 중추 및 말초 신경계, 평활근육 및 청력에 영향을 미치는 미토콘드리아 고갈 증후군으로 알려진 질병의 전체 서브셋을 초래할 수 있다.mtDNA 복사 번호를 특정 암 발병 위험과 연결하려는 연구 결과가 혼합되거나 때로는 상충되는 경우가 있다.mtDNA 수치 증가 및 감소와 유방암 발병 위험 증가 사이의 연관성을 보여주는 연구가 수행되었다.mtDNA 수치 상승과 신장 종양 발병 위험 증가 사이에 양성 연관성이 관찰되었지만 mtDNA 수치와 위암 [47]발병 사이에는 연관성이 없는 것으로 보인다.

염색체외 DNA는 원생동물군인 Apicomplexa에서 발견된다.말라리아 기생충(플라스모듐 유전자), 에이즈 관련 병원체(택소플라스마 및 크립토스폴리듐)는 둘 다 Apicomplexa 그룹의 구성원이다.말라리아 [48]기생충에서 미토콘드리아 DNA(mtDNA)가 발견됐다.말라리아 기생충에서 발견되는 염색체외 DNA에는 두 가지 형태가 있다.그 중 하나는 6kb 선형 DNA이고, 두 번째는 35kb 원형 DNA입니다.이 DNA 분자들은 항생제의 [49]잠재적 뉴클레오티드 표적 부위로 연구되어 왔다.

암에서 ecDNA의 역할

유전자 증폭은 종양유전자 활성화의 가장 일반적인 메커니즘 중 하나이다.암의 유전자 증폭은 종종 염색체 밖의 원형 [50][4]요소에서 일어난다.암에서 ecDNA의 주요 기능 중 하나는 종양이 빠르게 높은 복제 수에 도달할 수 있도록 하는 동시에 빠르고 거대한 세포 간 유전적 [3][8]이질성을 촉진하는 것입니다.암에서 가장 일반적으로 증폭되는 종양유전자는 ecDNA에서 발견되며 매우 역동적인 것으로 나타났으며, 균질 염색 영역(HSR)[51][3]으로 비본질 염색체에 재통합되고 다양한 약물 [52][7][53]치료에 대응하여 복제 번호와 구성을 변경했다.

ecDNA의 원형 모양은 암 [54]발생에 영향을 미치는 의미 있는 방식으로 염색체 DNA의 선형 구조와 다르다.ecDNA에 코드된 종양유전자는 전사량이 매우 많아 전체 전사체 중 상위 1%의 유전자에 랭크된다.박테리아 플라스미드 또는 미토콘드리아 DNA와 대조적으로, ecDNA는 염색질화되어 높은 수준의 활성 히스톤 마크를 포함하지만 억제 히스톤 마크는 부족하다.ecDNA 염색질 구조는 염색체 DNA에 존재하는 고차적 압축이 부족하고 전체 암 게놈에서 가장 접근하기 쉬운 DNA 중 하나이다.

EcDNA는 핵 내에서 함께 클러스터링될 수 있으며, 이는 ecDNA [55]허브라고 할 수 있다.공간적으로, ecDNA 허브는 종양 유전자의 과발현을 촉진하기 위해 분자간 증강제-유전자간 상호작용을 일으킬 수 있다.

레퍼런스

  1. ^ a b c Rush MG, Misra R (November 1985). "Extrachromosomal DNA in eucaryotes". Plasmid. 14 (3): 177–91. doi:10.1016/0147-619X(85)90001-0. PMID 3912782.
  2. ^ a b c d Verhaak RG, Bafna V, Mischel PS (May 2019). "Extrachromosomal oncogene amplification in tumour pathogenesis and evolution". Nature Reviews. Cancer. 19 (5): 283–288. doi:10.1038/s41568-019-0128-6. PMC 7168519. PMID 30872802.
  3. ^ a b c d e f g Turner KM, Deshpande V, Beyter D, Koga T, Rusert J, Lee C, et al. (March 2017). "Extrachromosomal oncogene amplification drives tumour evolution and genetic heterogeneity". Nature. 543 (7643): 122–125. Bibcode:2017Natur.543..122T. doi:10.1038/nature21356. PMC 5334176. PMID 28178237.
  4. ^ a b c "Cancer May Be Driven by DNA Outside of Chromosomes". The Scientist Magazine®. Retrieved 2021-10-05.
  5. ^ a b Kuttler F, Mai S (February 2007). "Formation of non-random extrachromosomal elements during development, differentiation and oncogenesis". Seminars in Cancer Biology. 17 (1): 56–64. doi:10.1016/j.semcancer.2006.10.007. PMID 17116402.
  6. ^ Alberts B, Bray D, Hopkin K, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2014). Essential Cell Biology (Fourth ed.). New York, New York, USA: Garland Science. p. 449. ISBN 978-0-8153-4454-4.
  7. ^ a b Nathanson DA, Gini B, Mottahedeh J, Visnyei K, Koga T, Gomez G, et al. (January 2014). "Targeted therapy resistance mediated by dynamic regulation of extrachromosomal mutant EGFR DNA". Science. 343 (6166): 72–6. Bibcode:2014Sci...343...72N. doi:10.1126/science.1241328. PMC 4049335. PMID 24310612.
  8. ^ a b deCarvalho AC, Kim H, Poisson LM, Winn ME, Mueller C, Cherba D, et al. (May 2018). "Discordant inheritance of chromosomal and extrachromosomal DNA elements contributes to dynamic disease evolution in glioblastoma". Nature Genetics. 50 (5): 708–717. doi:10.1038/s41588-018-0105-0. PMC 5934307. PMID 29686388.
  9. ^ Koch J, Vogt G, Kissel W (May 1983). "Cytoplasmic DNA is structurally different from nuclear DNA". Die Naturwissenschaften. 70 (5): 252–4. Bibcode:1983NW.....70..252K. doi:10.1007/BF00405447. PMID 6877387. S2CID 9721603.
  10. ^ a b Nelson D (2008). Lehninger Principles of Biochemistry. New York: W. H. Freeman and Company. pp. 307–308. ISBN 978-0-7167-7108-1.
  11. ^ Watson J (2007). Recombinant RNA: Genes and Genomes- A Short Course. New York: W. H. Freeman and Company. p. 81. ISBN 978-0-7167-2866-5.
  12. ^ Dib JR, Liebl W, Wagenknecht M, Farías ME, Meinhardt F (January 2013). "Extrachromosomal genetic elements in Micrococcus". Applied Microbiology and Biotechnology. 97 (1): 63–75. doi:10.1007/s00253-012-4539-5. PMID 23138713. S2CID 5623260.
  13. ^ Barnum S (2005). Biotechnology- An Introduction. California: Brooks / Cole. pp. 62–63. ISBN 978-0-495-11205-1.
  14. ^ Laddy DJ, Weiner DB (2006). "From plasmids to protection: a review of DNA vaccines against infectious diseases". International Reviews of Immunology. 25 (3–4): 99–123. doi:10.1080/08830180600785827. PMID 16818367. S2CID 38432882.
  15. ^ Ongkudon CM, Ho J, Danquah MK (March 2011). "Mitigating the looming vaccine crisis: production and delivery of plasmid-based vaccines" (PDF). Critical Reviews in Biotechnology. 31 (1): 32–52. doi:10.3109/07388551.2010.483460. PMID 20879832. S2CID 207467603.
  16. ^ a b c Hinnebusch J, Tilly K (December 1993). "Linear plasmids and chromosomes in bacteria". Molecular Microbiology. 10 (5): 917–22. doi:10.1111/j.1365-2958.1993.tb00963.x. PMID 7934868. S2CID 23852021.
  17. ^ a b Meinhardt F, Schaffrath R, Larsen M (April 1997). "Microbial linear plasmids". Applied Microbiology and Biotechnology. 47 (4): 329–36. doi:10.1007/s002530050936. PMID 9163946. S2CID 8092364.
  18. ^ Dance, Amber (16 July 2021). "Massive DNA 'Borg' structures perplex scientists". Nature. 595 (7869): 636. Bibcode:2021Natur.595..636D. doi:10.1038/d41586-021-01947-3. S2CID 236001172. Retrieved 13 August 2021.
  19. ^ Andrew, Shakespeare, William Gurr (30 July 2021). "Previously undiscovered DNA 'borgs' found on California wetlands". The Independent. Retrieved 13 August 2021.
  20. ^ Al-Shayeb, Basem; Schoelmerich, Marie C.; West-Roberts, Jacob; Valentin-Alvarado, Luis E.; Sachdeva, Rohan; Mullen, Susan; Crits-Christoph, Alexander; Wilkins, Michael J.; Williams, Kenneth H.; Doudna, Jennifer A.; Banfield, Jillian F. (10 July 2021). "Borgs are giant extrachromosomal elements with the potential to augment methane oxidation". bioRxiv: 2021.07.10.451761. doi:10.1101/2021.07.10.451761. S2CID 235812990. Retrieved 13 August 2021.
  21. ^ a b c Lodish H (2013). Molecular Cell Biology, 7th edition. New York: W.H. Freeman and Company. pp. 245–251. ISBN 978-1-4641-2398-6.
  22. ^ a b c Chinnery PF, Turnbull DM (July 1999). "Mitochondrial DNA and disease". Lancet. 354 Suppl 1 (9176): SI17-21. doi:10.1016/S0140-6736(99)90244-1. PMID 10437851. S2CID 38869885.
  23. ^ a b c Dimmock D, Tang LY, Schmitt ES, Wong LJ (July 2010). "Quantitative evaluation of the mitochondrial DNA depletion syndrome". Clinical Chemistry. 56 (7): 1119–27. doi:10.1373/clinchem.2009.141549. PMID 20448188.
  24. ^ Bohr VA, Anson RM (August 1999). "Mitochondrial DNA repair pathways". Journal of Bioenergetics and Biomembranes. 31 (4): 391–8. doi:10.1023/A:1005484004167. PMID 10665528. S2CID 43100873.
  25. ^ Bendich AJ (June 2010). "Mitochondrial DNA, chloroplast DNA and the origins of development in eukaryotic organisms". Biology Direct. 5 (42): 42. doi:10.1186/1745-6150-5-42. PMC 2907347. PMID 20587059.
  26. ^ Bernt M, Braband A, Schierwater B, Stadler PF (November 2013). "Genetic aspects of mitochondrial genome evolution". Molecular Phylogenetics and Evolution. 69 (2): 328–38. doi:10.1016/j.ympev.2012.10.020. PMID 23142697.
  27. ^ Clegg MT, Gaut BS, Learn GH, Morton BR (July 1994). "Rates and patterns of chloroplast DNA evolution". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91 (15): 6795–801. Bibcode:1994PNAS...91.6795C. doi:10.1073/pnas.91.15.6795. PMC 44285. PMID 8041699.
  28. ^ Lilly JW, Havey MJ, Jackson SA, Jiang J (February 2001). "Cytogenomic analyses reveal the structural plasticity of the chloroplast genome in higher plants". The Plant Cell. 13 (2): 245–54. doi:10.1105/tpc.13.2.245. PMC 102240. PMID 11226183.
  29. ^ Aronsson H, Sandelius AS (2009). The chloroplast interactions with the environment ([Online-Ausg.]. ed.). Berlin: Springer. p. 18. ISBN 978-3540686965.
  30. ^ Bendich AJ (July 2004). "Circular chloroplast chromosomes: the grand illusion". The Plant Cell. 16 (7): 1661–6. doi:10.1105/tpc.160771. PMC 514151. PMID 15235123.
  31. ^ Wang Y, Ding J, Daniell H, Hu H, Li X (September 2012). "Motif analysis unveils the possible co-regulation of chloroplast genes and nuclear genes encoding chloroplast proteins". Plant Molecular Biology. 80 (2): 177–87. doi:10.1007/s11103-012-9938-6. PMID 22733202. S2CID 18567678.
  32. ^ Pfalz J, Pfannschmidt T (April 2013). "Essential nucleoid proteins in early chloroplast development". Trends in Plant Science. 18 (4): 186–94. doi:10.1016/j.tplants.2012.11.003. PMID 23246438.
  33. ^ Rowan BA, Bendich AJ (2009). "The loss of DNA from chloroplasts as leaves mature: fact or artefact?". Journal of Experimental Botany. 60 (11): 3005–10. doi:10.1093/jxb/erp158. PMID 19454766.
  34. ^ a b Cohen S, Houben A, Segal D (March 2008). "Extrachromosomal circular DNA derived from tandemly repeated genomic sequences in plants". The Plant Journal. 53 (6): 1027–34. doi:10.1111/j.1365-313X.2007.03394.x. PMID 18088310.
  35. ^ a b Navrátilová A, Koblízková A, Macas J (August 2008). "Survey of extrachromosomal circular DNA derived from plant satellite repeats". BMC Plant Biology. 8: 90. doi:10.1186/1471-2229-8-90. PMC 2543021. PMID 18721471.
  36. ^ Cohen Z, Lavi S (July 2009). Sullivan BA (ed.). "Replication independent formation of extrachromosomal circular DNA in mammalian cell-free system". PLOS ONE. 4 (7): e6126. Bibcode:2009PLoSO...4.6126C. doi:10.1371/journal.pone.0006126. PMC 2699479. PMID 19568438.
  37. ^ Cohen S, Agmon N, Sobol O, Segal D (March 2010). "Extrachromosomal circles of satellite repeats and 5S ribosomal DNA in human cells". Mobile DNA. 1 (1): 11. doi:10.1186/1759-8753-1-11. PMC 3225859. PMID 20226008.
  38. ^ cen.acs.org https://cen.acs.org/pharmaceuticals/oncology/curious-DNA-circles-make-treating/98/i40. Retrieved 2021-10-02. {{cite web}}:누락 또는 비어 있음 title=(도움말)
  39. ^ Sanjuán R, Nebot MR, Chirico N, Mansky LM, Belshaw R (October 2010). "Viral mutation rates". Journal of Virology. 84 (19): 9733–48. doi:10.1128/JVI.00694-10. PMC 2937809. PMID 20660197.
  40. ^ Silverthorn DU (2007). Human Physiology. Peason/Benjamin Cummings.
  41. ^ "Viral Genomes".
  42. ^ Lorenz LD, Rivera Cardona J, Lambert PF (October 2013). Roman A (ed.). "Inactivation of p53 rescues the maintenance of high risk HPV DNA genomes deficient in expression of E6". PLOS Pathogens. 9 (10): e1003717. doi:10.1371/journal.ppat.1003717. PMC 3812038. PMID 24204267.
  43. ^ Barber GN (September 2011). "Cytoplasmic DNA innate immune pathways". Immunological Reviews. 243 (1): 99–108. doi:10.1111/j.1600-065X.2011.01051.x. PMID 21884170. S2CID 205826027.
  44. ^ a b Barber GN (February 2011). "Innate immune DNA sensing pathways: STING, AIMII and the regulation of interferon production and inflammatory responses". Current Opinion in Immunology. 23 (1): 10–20. doi:10.1016/j.coi.2010.12.015. PMC 3881186. PMID 21239155.
  45. ^ Griffiths AJ (2000). An Introduction to Genetic Analysis. New York: W.H.Freeman.
  46. ^ a b Sato M, Sato K (August 2013). "Maternal inheritance of mitochondrial DNA by diverse mechanisms to eliminate paternal mitochondrial DNA". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 1833 (8): 1979–84. doi:10.1016/j.bbamcr.2013.03.010. PMID 23524114.
  47. ^ Thyagarajan B, Wang R, Nelson H, Barcelo H, Koh WP, Yuan JM (June 2013). Bai Y (ed.). "Mitochondrial DNA copy number is associated with breast cancer risk". PLOS ONE. 8 (6): e65968. Bibcode:2013PLoSO...865968T. doi:10.1371/journal.pone.0065968. PMC 3680391. PMID 23776581.
  48. ^ Wilson RJ, Williamson DH (March 1997). "Extrachromosomal DNA in the Apicomplexa". Microbiology and Molecular Biology Reviews. 61 (1): 1–16. doi:10.1128/mmbr.61.1.1-16.1997. PMC 232597. PMID 9106361.
  49. ^ Creasey A, Mendis K, Carlton J, Williamson D, Wilson I, Carter R (May 1994). "Maternal inheritance of extrachromosomal DNA in malaria parasites". Molecular and Biochemical Parasitology. 65 (1): 95–8. doi:10.1016/0166-6851(94)90118-X. PMID 7935632.
  50. ^ Kim H, Nguyen NP, Turner K, Wu S, Gujar AD, Luebeck J, et al. (August 2020). "Extrachromosomal DNA is associated with oncogene amplification and poor outcome across multiple cancers". Nature Genetics. 52 (8): 891–897. doi:10.1038/s41588-020-0678-2. PMC 7484012. PMID 32807987.
  51. ^ Storlazzi CT, Lonoce A, Guastadisegni MC, Trombetta D, D'Addabbo P, Daniele G, et al. (September 2010). "Gene amplification as double minutes or homogeneously staining regions in solid tumors: origin and structure". Genome Research. 20 (9): 1198–206. doi:10.1101/gr.106252.110. PMC 2928498. PMID 20631050.
  52. ^ Von Hoff DD, McGill JR, Forseth BJ, Davidson KK, Bradley TP, Van Devanter DR, Wahl GM (September 1992). "Elimination of extrachromosomally amplified MYC genes from human tumor cells reduces their tumorigenicity". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89 (17): 8165–9. Bibcode:1992PNAS...89.8165V. doi:10.1073/pnas.89.17.8165. PMC 49877. PMID 1518843.
  53. ^ Xu K, Ding L, Chang TC, Shao Y, Chiang J, Mulder H, et al. (January 2019). "Structure and evolution of double minutes in diagnosis and relapse brain tumors". Acta Neuropathologica. 137 (1): 123–137. doi:10.1007/s00401-018-1912-1. PMC 6338707. PMID 30267146.
  54. ^ Wu S, Turner KM, Nguyen N, Raviram R, Erb M, Santini J, et al. (November 2019). "Circular ecDNA promotes accessible chromatin and high oncogene expression". Nature. 575 (7784): 699–703. Bibcode:2019Natur.575..699W. doi:10.1038/s41586-019-1763-5. PMC 7094777. PMID 31748743.
  55. ^ Hung, King L.; Yost, Kathryn E.; Xie, Liangqi; Shi, Quanming; Helmsauer, Konstantin; Luebeck, Jens; Schöpflin, Robert; Lange, Joshua T.; Chamorro González, Rocío; Weiser, Natasha E.; Chen, Celine (December 2021). "ecDNA hubs drive cooperative intermolecular oncogene expression". Nature. 600 (7890): 731–736. Bibcode:2021Natur.600..731H. doi:10.1038/s41586-021-04116-8. ISSN 1476-4687. PMC 9126690. PMID 34819668.

추가 정보