반복 시퀀스(DNA)

Repeated sequence (DNA)

반복 배열(반복 요소, 반복 단위 또는 반복으로 알려져 있음)은 게놈 전체에 걸쳐 여러 복사본에서 발생하는 핵산(DNA 또는 RNA)의 패턴입니다.반복적인 DNA가 처음 검출된 것은 그것의 빠른 재결합 속도론 때문이다.많은 유기체에서, 게놈 DNA의 중요한 부분은 매우 반복적이며,[1] 인간에서 수열의 3분의 2 이상이 반복적인 요소로 구성되어 있다.

게놈에서 발견되는 반복적인 요소는 구조 및/또는 증식 모드에 따라 다른 클래스로 분류됩니다.반복 요소의 배치는 연속적으로 반복되는 배열 또는 게놈 전체에 분산된 반복으로 구성됩니다(아래 참조).

기능들

이러한 요소들의 잠재적 기능에 대한 논의는 오랫동안 지속되어 왔다.반복적인 DNA 세그먼트는 과거의 진화나 [2][3]증식을 위해 세포 조직을 해킹하는 자율적인 자기 복제 배열의 잔재라는 것을 암시하며, '정크' 또는 '이기적인' DNA에 대한 논란이 많은 언급이 일찍 제기되었다.원래 Barbara McClintock에 [4]의해 발견된 분산 반복실험은 유전적 변이와 조절의 잠재적 원천으로 점차 인식되고 있다.이러한 조절 역할과 함께, 게놈의 3D 접힘을 형성하는 데 반복되는 DNA의 구조적 역할도 [5]제안되었다.이 가설은 제한된 일련의 실험 증거에 의해서만 뒷받침된다.예를 들어 인간, 마우스 및 파리에서는 여러 종류의 반복 요소가 핵 공간 내에서 공국재화 경향이 높으며, 이는 DNA 반복 위치가 세포에 의해 게놈 접힘 [6]지도로서 사용될 수 있음을 시사한다.

인간 질환의 연속 반복

탠덤 반복 배열, 특히 트리뉴클레오티드 반복은 인간의 여러 질병 조건의 기초가 된다.트리뉴클레오티드 반복은 연속적인 세대에 걸쳐 생식계에서 확장되어 질병의 심각한 징후로 이어질 수 있다.확장이 일어나는 질환은 헌팅턴병, 연약한 X증후군, 여러 척추신경실조증, 근위축증,[7] 프리드리히실조증 등이다.트리뉴클레오티드 반복 팽창은 DNA 복제 또는 DNA 복구 [7]합성 중에 가닥의 미끄러짐을 통해 발생할 수 있다.

C9orf72 유전자의 헥사뉴클레오티드 GGGCC 반복 배열은 근위축성 측삭경화증과 전두엽성 [8]치매의 일반적인 원인이다.CAG 트리뉴클레오티드 반복배열은 몇 가지 척추신경실조증(SCA-SCA1, SCA2, SCA3, SCA6, SCA7, SCA12, SCA17)[8]의 기초가 된다.헌팅턴병은 헌팅틴 유전자(HTT)의 엑손 1에서 반복되는 CAG 염기서열이 불안정하게 확장되면서 발생한다.HTT는 산화성 DNA [9]손상 복구에 직접 관여하는 비계 단백질을 암호화합니다.병원성 CAG 반복을 포함하는 유전자는 종종 DNA 손상 반응에 역할을 하는 단백질을 암호화하고 반복 팽창이 특정 DNA 복구 [10]경로를 손상시킬 수 있다는 점에 주목했다.반복 염기서열에서 DNA 손상을 복구하지 못하면 이러한 염기서열이 더욱 확장되어 [10]병리학의 악순환이 형성될 수 있습니다.

종류들

주요 유형

반복 시퀀스 또는 반복의 주요 범주:

  • 탠덤 반복: 직접 또는 반전된 서로 인접한 복사본입니다.위성 DNA - 일반적으로 센트로미어와 헤테로크로마틴에서 발견됩니다.미니 위성 - 동원체를 포함한 게놈의 많은 곳에서 발견되는 약 10에서 60개의 염기쌍의 반복 단위.마이크로 위성 - 10개 미만의 염기쌍 반복 단위. 일반적으로 6~8개의 염기쌍 반복 단위를 가진 텔로미어가 포함됩니다.

영장류에서 LINE의 대부분은 LINE-1이고 SINE의 대부분은 Alu의 것이다.SVA는 호미노이드 특이적입니다.

원핵생물에서 CRISPR은 반복과 스페이서를 번갈아 배열하는 것이다.

바이러스 감염 [11]사건에서 파생된 반복된 시퀀스 진화.

기타 타입

주의: 다음은 "Computing for Comparative Microgenomics"[12]에 자세히 설명되어 있습니다.

  • 직접 반복
    • 글로벌 직접 반복
    • 로컬 직접 단순 반복측정
    • 로컬 직접 반복
    • 스페이서를 사용한 로컬 직접 반복
  • 역반복
    • 전역 반전 반복
    • 국소 반전 반복
    • 스페이서를 사용한 반전 반복
    • 회문 반복
  • 미러 및 영구 반복

생명공학

주요 기사:마이크로 위성 » 분석

반복적인 DNA는 차세대 염기서열 분석 기술을 사용하여 염기서열을 분석하기가 어렵다: 짧은 판독으로 인한 염기서열 조합은 반복적인 부분의 길이를 결정할 수 없다.이 문제는 매우 작은 1-6bp 반복 [13]단위로 구성된 마이크로 위성에서 특히 심각합니다.

역사적으로 많은 연구자들이 전체 게놈 [14]데이터를 분석하고 발표할 때 반복적인 부분을 빠뜨렸다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ de Koning AP, Gu W, Castoe TA, Batzer MA, Pollock DD (December 2011). "Repetitive elements may comprise over two-thirds of the human genome". PLOS Genetics. 7 (12): e1002384. doi:10.1371/journal.pgen.1002384. PMC 3228813. PMID 22144907.
  2. ^ Ohno S (1972). "So much "junk" DNA in our genome". Brookhaven Symposia in Biology. 23: 366–70. PMID 5065367.
  3. ^ Orgel LE, Crick FH, Sapienza C (December 1980). "Selfish DNA". Nature. 288 (5792): 645–6. doi:10.1038/288645a0. PMID 7453798. S2CID 4370178.
  4. ^ Mcclintock B (1 January 1956). "Controlling elements and the gene". Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 21: 197–216. doi:10.1101/SQB.1956.021.01.017. PMID 13433592.
  5. ^ Shapiro JA, von Sternberg R (May 2005). "Why repetitive DNA is essential to genome function". Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society. 80 (2): 227–50. doi:10.1017/S1464793104006657. PMID 15921050. S2CID 18866824.
  6. ^ Cournac A, Koszul R, Mozziconacci J (January 2016). "The 3D folding of metazoan genomes correlates with the association of similar repetitive elements". Nucleic Acids Research. 44 (1): 245–55. doi:10.1093/nar/gkv1292. PMC 4705657. PMID 26609133.
  7. ^ a b Usdin K, House NC, Freudenreich CH (22 January 2015). "Repeat instability during DNA repair: Insights from model systems". Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 50 (2): 142–67. doi:10.3109/10409238.2014.999192. PMC 4454471. PMID 25608779.
  8. ^ a b Abugable AA, Morris JL, Palminha NM, Zaksauskaite R, Ray S, El-Khamisy SF (September 2019). "DNA repair and neurological disease: From molecular understanding to the development of diagnostics and model organisms". DNA Repair. 81: 102669. doi:10.1016/j.dnarep.2019.102669. PMID 31331820.
  9. ^ Maiuri T, Mocle AJ, Hung CL, Xia J, van Roon-Mom WM, Truant R (January 2017). "Huntingtin is a scaffolding protein in the ATM oxidative DNA damage response complex". Human Molecular Genetics. 26 (2): 395–406. doi:10.1093/hmg/ddw395. PMID 28017939.
  10. ^ a b Massey TH, Jones L (January 2018). "The central role of DNA damage and repair in CAG repeat diseases". Disease Models & Mechanisms. 11 (1): dmm031930. doi:10.1242/dmm.031930. PMC 5818082. PMID 29419417.
  11. ^ Villarreal LP (2005). Viruses and the Evolution of Life. ASM Press. ISBN 978-1-55581-309-3.[페이지 필요]
  12. ^ Ussery DW, Wassenaar TM, Borini S (2009). "Word Frequencies and Repeats". Computing for Comparative Microbial Genomics. Computational Biology. Vol. 8. pp. 137–150. doi:10.1007/978-1-84800-255-5_8. ISBN 978-1-84800-254-8.
  13. ^ De Bustos A, Cuadrado A, Jouve N (November 2016). "Sequencing of long stretches of repetitive DNA". Scientific Reports. 6 (1): 36665. doi:10.1038/srep36665. PMC 5098217. PMID 27819354.
  14. ^ Slotkin RK (1 May 2018). "The case for not masking away repetitive DNA". Mobile DNA. 9 (1): 15. doi:10.1186/s13100-018-0120-9. PMC 5930866. PMID 29743957.

외부 링크