Satelītu DNS — definīcija, tipi (mini-/mikrosatelīti) un nozīme
Satelītu DNS: definīcija, minisatelīti un mikrosatelīti, to loma centromēros, genomā un pētniecībā — saprotami par tandēmu atkārtojumu nozīmi.
Satelītu DNS ir daudz atkārtotu nekodējošu DNS sekciju. Tā veido lielus, blīvus tandēmu atkārtojumu blokus, kas genomā sastopami kā kontinuitātes virkne — viena atkārtojuma kopijas atrodas blakus nākamajai. Satelītu DNS var veidot ļoti īsi atkārtojumu motīvi vai garākas sekvences, un kopējo bloku garums var sasniegt kilobaitus vai pat megabaitus.
Kas ir satelītu DNS?
Satelītu DNS ir tandēmu atkārtojumu veids. Šie atkārtojumi atrodas viens otram blakus, tandēmā. Tās ir vienas bāzes pāru sekvences vairākas kopijas, kas atrodas gals pret galu. Tandēmu atkārtojumi ietver arī minisatelītu un mikrosatelītu DNS. Satelītu DNS ir galvenā centromēru sastāvdaļa. Tā veido galveno heterohromatīna daļu.
Tipi: mikrosatelīti un minisatelīti
- Mikrosatelīti (bieži saukti par STR vai SSR) — atkārtojuma motīvs parasti ir 1–6 bāzes pāri garš (piem., CA, AAT), un atkārtojumu skaits var būt no dažiem līdz simtiem. Tie ir ļoti mainīgi populācijās un bieži tiek izmantoti ģenētiskajās pētījumos un tiesu medicīnā.
- Minisatelīti (VNTR) — atkārtojuma motīvs parasti ir ~10–60 bāzes pāru garš, un kopējie bloki var būt vairāki simti līdz tūkstošiem bāzes pāru garumā. Minisatelīti var radīt lielākas struktūras ģenētiskās variācijas nekā mikrosatelīti.
- Satelītu bloki — bieži tiek iedalīti vēl sīkāk pēc motīva garuma un organizācijas; dažos gadījumos runā arī par makrosatelītiem (vēl garākiem, ar sarežģītāku struktūru).
Bioloģiskā nozīme
- Satelītu DNS bieži veido heterohromatīnu — blīvu, transkripcijas ziņā relatīvi neaktīvu genomisko reģionu, kas nodrošina strukturālu stabilitāti un hromosomu arhitektūru.
- Centromēru darbībai kritiski svarīgas ir specifiskas satelītu sekvences (piem., cilvēkiem pazīstamās alfa-satelītu sekvences), kas nodrošina piestiprināšanās vietas dalīšanās aparātam un hromosomu pareizu segregāciju.
- Satelītu DNS var ietekmēt hromatīna organizāciju un genomisko mijiedarbību; dažkārt šīs sekvences tiek transkribētas kā nelieli nesakārtoti RNS, kuriem var būt regulējoša loma heterohromatīna uzturēšanā.
- Atkārtošanās reģioni var radīt meiotiskas un mitotiskas rekombinācijas punktus, ietekmējot ģenētisko mainību un evolūciju.
Mutācijas un ģenētiskā mainība
Mikrosatelīti un minisatelīti mutē salīdzinoši bieži — galvenie mehānismi ir replikācijas slīdēšana (replication slippage) un nevienlīdzīgā pāru apmaiņa (unequal crossing-over). Tā rezultātā var mainīties atkārtojumu skaits, radot variācijas starp indivīdiem un populācijām. Šī mainība padara mikrosatelītus īpaši noderīgus populāciju ģenētikā, taksonomijā un identifikācijā.
Atklāšanas metodes un izmantošana
- Pierādītās metodes lokalizācijai un raksturošanai: FISH (fluorescences in situ hibridizācija) satelītu lokalizācijai uz hromosomām; Southern blot lai novērtētu lielākas arrays; PCR un capillary electrophoresis mikrosatelītu tipizēšanai.
- Tiesu medicīnā un ģenētiskajā pētniecībā mikrosatelītu izmanto kā STR marķierus DNS profilsastādē un identifikācijā.
- Genomu secvenēšanā satelītu bloku analīze bija izaicinājums īso lasījumu pieejām, bet garo lasījumu tehnoloģijas (PacBio, Oxford Nanopore) ļauj precīzāk raksturot atkārtojumu arrays.
Piemēri un klīniskā nozīme
Dažas satelītu sekvences ir labi pētītas — piemēram, cilvēka alfa-satelīti centromēros. Ar satelītu reorganizācijām var būt saistītas genomiskas slimības vai hromosomu nestabilitāte; piemēram, daži makrosatelītu reģioni ir iesaistīti specifiskos ilgstošos ģenētiskos jautājumos un slimību mehānismos.
Kopsavilkums
Satelītu DNS ir plaša un nozīmīga genomisko tandēmu atkārtojumu klases daļa, kas ietver mikrosatelītus un minisatelītus. Lai gan šīs sekvences parasti ir transkriptīvi neaktīvas un klasificējamas kā heterohromatīns, tās spēlē būtiskas lomas hromosomu struktūrā, centromēru darbībā, ģenētiskajā mainībā un cilvēka pētniecībā (tai skaitā tiesu medicīnā un populāciju genētikā). Modernās sekvenēšanas un molekulāro metožu attīstība turpina atklāt satelītu DNS bioloģisko funkciju un variācijas nozīmi.
Meklēt