싱테니

Synteny
인간과 생쥐 염색체 사이의 동기화. 색은 동음이의 영역을 나타낸다. 예를 들어, 생쥐 염색체 1과 동일한 염기서열은 주로 인간의 염색체 1과 2를 대상으로 하지만 6,8과 18을 대상으로 한다. X염색체는 두 종에서 거의 완전히 일치한다.[1]

고전적인 유전학에서, 싱테니는 개인이나 종 내의 동일한 염색체에 있는 유전적 위치의 물리적 공동 국소화를 설명한다. 그러나 오늘날 생물학자들은 보통 서로 비교되고 있는 두 세트의 염색체 내에서 순서 블록의 보존이라고 싱테니를 언급한다. 이 개념은 공유 동기화라고도 할 수 있다.

고전적 개념은 유전적 연결과 관련이 있다. 두 loci 사이의 연계는 그들 사이의 예상보다 낮은 재결합 빈도를 관찰함으로써 확립된다. 이와는 대조적으로, 같은 염색체에 있는 어떤 loci도 그들의 재결합 주파수를 실제 실험에 의해 연결되지 않은 loci와 구별할 수 없더라도, 정의상 syntenic이다. 따라서 이론적으로 모든 연계된 로키는 모두 싱테닉이지만, 모든 싱테닉 로키가 반드시 연결되는 것은 아니다. 마찬가지로 유전체학에서 염색체의 유전자 로키는 DNA 염기서열화/조립, 게놈 걷기, 물리적 국산화 또는 합맵핑과 같은 실험적인 방법에 의해 이러한 관계가 성립될 수 있는지에 관계없이 동기화된다.

유전학 학생들은 두 개의 유전적 위치가 동일한 염색체에 할당되었지만 유전적 연관성이 입증되지 않은 지도 단위에서 충분히 큰 거리에 의해 분리될 수 있는 상황을 설명하기 위해 싱테니라는 용어를 사용한다.

브리태니커 백과사전은 다음과 같은 동의에 대한 설명을 제공한다.[2]

게놈의 염기서열과 지도화는 많은 다른 종의 게놈의 일반적인 구조를 비교하는 것을 가능하게 했다. 일반적인 발견은 비교적 최근의 분리의 유기체들이 게놈의 동일한 상대적 위치에서 유사한 유전자 블록을 보인다는 것이다. 이러한 상황을 시니라고 하는데, 대략적으로 공통 염색체 염기서열을 갖는 것으로 해석된다. 예를 들어, 인간의 많은 유전자는 유인원뿐만 아니라 소, 쥐 등 다른 포유류의 유전자와도 일치한다. 동기화 연구는 진화의 과정에서 게놈을 잘라내고 붙여넣는 방법을 보여줄 수 있다.

어원

Synteny는 "같은 리본에"라는 뜻의 신조어로서, 그리스어: σύνν, syn = + ταια, tainia = 밴드와 함께 DNA(또는 염색체)의 두 개의 (동음이의) 끈에 있는 동일한 유전자 순서를 가리킨다.

공유 동기화

공유 동기화(보존된 동기화라고도 함)는 서로 다른 종의 염색체에 대한 유전자의 보존된 공동 국소화를 설명한다. 진화 과정에서 염색체 번역과 같은 게놈으로의 재배열은 두 개의 loci를 분리하여 그들 사이의 동기화 손실을 초래할 수 있다. 반대로, 번역은 이전에 분리된 두 개의 염색체 조각들을 함께 결합시킬 수 있고, 로키 사이의 공감대를 얻을 수 있다. 예상보다 강한 공유 싱테니는 함께 상속할 때 유리한 알레르기의 조합이나 공유 규제 메커니즘 등 싱테닉 유전자 간의 기능적 관계를 위한 선택을 반영할 수 있다.[3]

비록 많은 유전학자들이 이 용어의 사용을 거부하지만,[4][5][6][7] 이 용어는 때때로 공통의 조상으로부터 물려받은 염색체의 정확한 유전자의 보존을 설명하는데도 사용된다.[8]

유전자 순서 감각에서의 동기화 분석은 유전체학에서 여러 가지 응용이 있다. 공유결합은 다른 종에서 유전체 영역의 정형학을 확립하기 위한 가장 신뢰할 수 있는 기준 중 하나이다. 또한, 유대교의 예외적인 보존은 유전자 사이의 중요한 기능적 관계를 반영할 수 있다. 예를 들어 동물 신체 계획의 핵심 결정요인이자 비판적으로 상호 작용하는 '호스 군집'의 유전자의 순서는 동물 왕국 전체에 걸쳐 본질적으로 보존되어 있다.[9]

싱테니는 복잡한 게놈을 연구하는 데 널리 쓰이고 있는데, 비교 유전체학은 보다 복잡한 게놈의 유전자를 추론하기 위해 더 단순하고 모델적인 유기체에서 유전자의 존재와 가능한 기능을 허용하기 때문이다. 예를 들어 밀은 연구하기 어려운 매우 크고 복잡한 게놈을 가지고 있다. 1994년 영국의 John Innes Centre와 일본의 National Institute of Agrobiological Research의 연구에서 훨씬 더 작은 쌀 게놈은 밀과 유사한 구조와 유전자 순서를 가지고 있다는 것을 보여주었다.[10] 추가 연구에서는 많은 시리얼이 싱크로나이제여서 쌀이나 풀과 같은 식물들이 밀의 번식이나 연구에 사용될 수 있는 관심 유전자나 유전자 표지를 찾는 모델로 사용될 수 있다는 것을 발견했다. 이러한 맥락에서, 싱테니는 밀에서 매우 중요한 지역, 즉 쌀과 브라키포듐의 싱테닉 지역으로부터의 정보를 이용하여 위치하였던 게놈 안정과 다산에 관련된 Ph1 로쿠스를 식별하는데도 필수적이었다.[12]

싱테니는 미생물 유전체학에도 널리 쓰인다. 히포미크로비알레스와 엔토박테리알레스에서는 싱테닉 유전자가 다량의 필수 세포 기능을 암호화하고 높은 수준의 기능적 관계를 나타낸다.[13]

공유된 시네티나 시네티 균열의 패턴은 여러 종 사이의 계통생성 관계를 유추하고, 심지어 멸종된 조상 종의 게놈 구성을 유추하는 문자로도 사용될 수 있다. 때로는 염색체의 상당부분에서의 싱테니의 보존인 매크로 싱테니와 한 번에 몇 개의 유전자만을 위한 싱테니의 보존인 마이크로 싱테니 사이에 질적인 구분이 그려지기도 한다.

연산검출

다른 종들 사이의 공유된 동기화들은 그들의 게놈 서열에서 유추될 수 있다. 이것은 일반적으로 MCScan 알고리즘의 버전을 사용하여 이루어진다. MCScan 알고리즘은 종간의 동질 유전자를 비교하고 염색체 또는 대조 눈금에서 공통적인 공선성 패턴을 찾아낸다. 호몰로지는 일반적으로 여러 게놈 사이에 발생하는 높은 비트 점수 블라스트 적중률을 기준으로 결정된다. 여기서 동적 프로그래밍은 종의 진화 이력에서 발생할 수 있는 잠재적 유전자 손실과 이득을 고려하여 종들 간에 공유된 동질 유전자의 최선의 채점 경로를 선택하는데 사용된다.[14]

참고 항목

참조

  1. ^ Sinha, Amit U.; Meller, Jaroslaw (2007-03-08). "Cinteny: flexible analysis and visualization of synteny and genome rearrangements in multiple organisms". BMC Bioinformatics. 8: 82. doi:10.1186/1471-2105-8-82. ISSN 1471-2105. PMC 1821339. PMID 17343765.
  2. ^ 유전 (유전학) : 마이크로진화 - 브리태니카 온라인 백과사전
  3. ^ Moreno-Hagelsieb G, Treviño V, Pérez-Rueda E, Smith TF, Collado-Vides J (2001). "Transcription unit conservation in the three domains of life: a perspective from Escherichia coli". Trends in Genetics. 17 (4): 175–177. doi:10.1016/S0168-9525(01)02241-7. PMID 11275307.
  4. ^ Engström PG, Ho Sui SJ, Drivenes O, Becker TS, Lenhard B (2007). "Genomic regulatory blocks underlie extensive microsynteny conservation in insects". Genome Res. 17 (12): 1898–908. doi:10.1101/gr.6669607. PMC 2099597. PMID 17989259.
  5. ^ Heger A, Ponting CP (2007). "Evolutionary rate analyses of orthologs and paralogs from 12 Drosophila genomes". Genome Res. 17 (12): 1837–49. doi:10.1101/gr.6249707. PMC 2099592. PMID 17989258.
  6. ^ Poyatos JF, Hurst LD (2007). "The determinants of gene order conservation in yeasts". Genome Biol. 8 (11): R233. doi:10.1186/gb-2007-8-11-r233. PMC 2258174. PMID 17983469.
  7. ^ Dawson DA, Akesson M, Burke T, Pemberton JM, Slate J, Hansson B (2007). "Gene order and recombination rate in homologous chromosome regions of the chicken and a passerine bird". Mol. Biol. Evol. 24 (7): 1537–52. doi:10.1093/molbev/msm071. PMID 17434902.
  8. ^ Passarge E, Horsthemke B, Farber RA (December 1999). "Incorrect use of the term synteny". Nature Genetics. 23 (4): 387. doi:10.1038/70486. PMID 10581019. S2CID 31645103.
  9. ^ Amores A, Force A, Yan YL, Joly L, Amemiya C, Fritz A, Ho RK, Langeland J, Prince V, Wang YL, Westerfield M, Ekker M, Postlethwait JH (November 1998). "Zebrafish hox clusters and vertebrate genome evolution". Science. 282 (5394): 1711–4. Bibcode:1998Sci...282.1711A. doi:10.1126/science.282.5394.1711. PMID 9831563.
  10. ^ Kurata N, Moore G, Nagamura Y, Foote T, Yano M, Minobe Y, Gale M (1994). "Conservation of genome structure between rice and wheat". Nature Biotechnology. 12 (3): 276–278. doi:10.1038/nbt0394-276. S2CID 41626506.
  11. ^ Moore G, Devos KM, Wang Z, Gale MD (July 1995). "Cereal genome evolution. Grasses, line up and form a circle". Current Biology. 5 (7): 737–9. doi:10.1016/S0960-9822(95)00148-5. PMID 7583118. S2CID 11732225.
  12. ^ Griffiths S, Sharp R, Foote TN, Bertin I, Wanous M, Reader S, Colas I, Moore G (February 2006). "Molecular characterization of Ph1 as a major chromosome pairing locus in polyploid wheat". Nature. 439 (7077): 749–52. Bibcode:2006Natur.439..749G. doi:10.1038/nature04434. PMID 16467840. S2CID 4407272.
  13. ^ Guerrero, G; Peralta, H; Aguilar, A; Díaz, R; Villalobos, MA; Medrano-Soto, A; Mora, J (17 October 2005). "Evolutionary, structural and functional relationships revealed by comparative analysis of syntenic genes in Rhizobiales". BMC Evolutionary Biology. 5: 55. doi:10.1186/1471-2148-5-55. PMC 1276791. PMID 16229745.
  14. ^ Wang, Y; Tang, H; Debarry, JD; Tan, X; Li, J; Wang, X; Lee, TH; Jin, H; Marler, B; Guo, H; Kissinger, JC; Paterson, AH (April 2012). "MCScanX: a toolkit for detection and evolutionary analysis of gene synteny and collinearity". Nucleic Acids Research. 40 (7): e49. doi:10.1093/nar/gkr1293. PMC 3326336. PMID 22217600.

외부 링크

  • ACT(Artemis Comparis Tool) — 아마도 비교 유전체학에서 가장 많이 사용되는 동기화 소프트웨어 프로그램일 것이다.
  • 비교 지도 NIH의 국립 의학 도서관은 유전자 호몰로지 자원과 인간, 마우스, 쥐의 비교 염색체 지도에 연결된다.
  • Graham Moore 그룹 연구 페이지 - 시리얼 게노믹스 동기화 및 비교 시리얼 게노믹스에 대한 더 많은 정보.
  • NCBI 홈페이지 NIH의 국립 의학도서관(National Library of Medicine Information, NCBI)은 엄청난 양의 자원과 연결된다.
  • SimpleSynteny 유전자의 집합에 대해 여러 게놈에 걸쳐 마이크로 싱테니를 비교하고 시각화하는 무료 브라우저 기반 도구.
  • Synteny Server for Synteny Identification and Analysis of Genome Rearrange - 동기화와 역전 거리 계산의 식별.
  • PlantSyntenyViewer 게놈을 탐색하고 여러 데이터셋(cereal, dicotydon, 동물, Wheat 기반...) 중에서 Synteny 보존을 시각화할 수 있는 웹 기반 시각화 도구