Történeti áttekintés
DNS
A genom szerveződése
A genom megváltozása
Módszerek
Mendeli genetika
Populáció-genetika
Példatár
Matematikai alapok
Bioinfo
DNS törzsfa rekonstrukció

SALVE 1% DNS amplifikáció
 
   
 
DNS amplifikáció    
 

 

Szűkebb értelemben a DNS amplifikáció a másolatok számának hirtelen növekedését jelenti az egyed életében. 

Tág értelemben DNS amplifikációnak (felerősítés) neveznek minden olyan folyamatot, amelynek során a génekről vagy egyéb DNS szakaszokról a nagy mennyiségű másolat képződik. A szakirodalomban tehát a transzpozíciót is gyakran gén-amplifikációnak nevezik.

Az állat életében vannak olyan mozzanatok, amikor egy adott fehérjéből olyan nagy mennyiségre van szükség, hogy a szintézis szűk keresztmetszete a transzkripció sebessége. A megfelelő DNS szakasz lemásolása, elszaporítása révén egyszerre több helyen indulhat meg a mRNS szintézis, és ezzel nagymértékben növekszik az egységnyi idő alatt szintetizált polipeptid szakaszok száma.

A DNS amplifikáció egy jól ismert fajtáját a "guruló-karika" amplifikációt (rolling-circle amplification) a kétéltűek petesejtjében figyelték meg. A petesejtben egy DNS szakaszról másolat készül, a lemásolt szakasz két vége összekapcsolódik, és az így keletkezett kör alakú extrakromoszomális DNS-ről több másolat készül. A másolatok az eredeti szakaszt egymás után sorakozva (tandem repeat) több példányban tartalmazhatják. Amennyiben ezek az extrakromoszomális DNS szakaszok visszaépülnek a kromoszómába, a megfelelő helyen az eredeti szakasz tandem ismétlődései állnak elő. Jelenleg még nem ismert, hogy a guruló-karika amplifikációnak mekkora jelentősége lehet a tandem ismétlődések kialakulásában.

   
       
A kromoszóma részleges duplikációja    
 

Az előbbiekben ismertetett mechanizmusok mind a kromoszóma részleges duplikációjával járnak. Szűkebb értelemben azonban részleges megkettőződésről akkor beszélünk, amikor az egyenlőtlen átkapcsolódás során nagyobb szakasz kettőződik meg a kromoszómán belül.

   
       
A kromoszóma duplikációja    
 

A meiosis során előfordulhat, hogy két homológ kromoszóma ugyanabba az utódsejtbe kerül át. E folyamat eredménye, hogy az adott kromoszómából összesen három másolat lesz jelen a megtermékenyített diploid zigótában. Az ilyen kromoszóma többlet (aneuploidia) rendszerint letális vagy terméketlenséget okoz. Emberben pl. nem ritka a számfeletti 21. kromoszóma, ami súlyos tüneteket, az un. Down-szindrómát okoz. Feltételezik, hogy egyetlen számfeletti kromoszóma olyan nagymértékben felborítja a gének közötti finom egyensúlyt és ezáltal csökkenti hordozójának szaporodási sikerességét, hogy az aneuploidiának nem lehet jelentős szerepe az evolúciós folyamatokban.

   
       
A genom duplikációja    
 

 A teljes haploid genom megkettőződhet, ha a meiozis során a DNS replikációt követően az utódkromoszómák nem válnak szét, illetve ha a már szétvált kromoszómák visszakerülnek a sejtmagba.

A teljes genom duplikációja (poliploidia) az egyik legfontosabb folyamat, amely az evolúció során a DNS mennyiségének növekedését eredményezte. Ennek a feltételezésnek az ad elősorban alapot, hogy az egyes eukarióta csoportokban mért genom méret több csúcsú eloszlást mutat. Az egyszikű növények körében pl. egészen egyértelmű képet ad a genom méretek eloszlása, amelynek csúcsai a 0.6, 1.18, 2.16, 4.51 és 8.53 x 109 bázispár értékeknél van. A csúcsok szinte pontos egész számú többszörösei a legkisebb mennyiségnek, ami arra utal, hogy egy eredeti DNS mennyiség fokozatos megkettőződésével alakultak ki a jellemző genom méretek. Ehhez hasonló eloszlást más csoportokban is leírtak (pl. gombák, rovarok), bár egyes csoportokban a kép nem ennyire tiszta (pl. kétéltűek, csontoshalak). Érdekes, hogy a genom megkettőződése után az új genom mérete a kétszeresnél valamivel kisebb. Ez arra utal, hogy a kettőződés némi DNS veszteséggel is jár.

Az emlős genom kb. ezerszer több DNS-t tartalmaz mint a baktériumok genomja. Amennyiben a mennyiségi különbség hátterében kizárólag a genom duplikáció áll, az ezerszeres növekedéshez a genomnak egymás után kb. 10 esetben kellett megkettőződnie (210 = 1024). Figyelembe véve a baktériumok és az emlősök megjelenése között eltelt időt, egy-egy duplikáció átlagosan 300 millió évente következhetett be.

Ha a DNS mennyisége nem genom duplikációval történt, hanem kis lépésekben, rövidebb DNS szakaszok duplikációjával (pl. transzpozícióval vagy egyenlőtlen átkapcsolódással), akkor évente kb. 7 nukleotida beékelődéssel kell feltételeznünk, hogy a baktérium és emlős genom méretkülönbség kialakulásáról számot adjunk (Nei, 1969).

A genom megkettőződés meglehetősen gyakran fordul elő a meiozis során, a poliploid állatok azonban ritkán életképesek. A poliploidia káros hatásai között említhető:

  1. a sejtosztódás időtartama megnő
  2. a sejtmag térfogata megnő
  3. az abnormális kromoszóma szétválások gyakorisága növekszik
  4. a gének egyensúlya felborul
  5. a nemi jellegek kialakulása összezavarodik (elsősorban olyan élőlényekben, amelyekben a nemi jelleget a sexkromoszómák és az autoszómák aránya szabályozza (pl. Drosophila), vagy amelyekben a nemet éppen a ploidia fok határozza meg (pl. Hymenoptera).

Evolúciós léptékekben egyetlen sikeres genom duplikálódás 300 millió évente nem tekinthető valószínűtlennek. Az eukarióták genomja azonban nem kizárólag génekből, genetikai információból áll. A genom szerveződésével részletesebben kell foglalkoznunk, hogy megértsük a lehetséges evolúciós folyamatokat, másrészt azért is, hogy a genetikai módszereket hatékonyan tudjuk alkalmazni zoológiai problémák megoldásában.

   
       
       
       
 

 

   
       
       
       
       

 

Szerző: Kabai Péter
Szerkesztő:Kabai Péter
Megírás: 91-01-30
Módosítás: .

 

 

 

 

 

 

 

{.