Внехромосомный рДНК-круг

Экстрахромосомные кольца рДНК (также известные как ERC ) представляют собой фрагменты внехромосомной кольцевой ДНК (eccDNA), полученные из рибосомной ДНК (rDNA). Первоначально обнаруженные в пекарских дрожжах , эти самовоспроизводящиеся кольца, как предполагается, способствуют их старению и обнаруживаются в их старых клетках. [1] [2] [3] Как и обычные eccDNA, они создаются путем внутримолекулярной гомологичной рекомбинации хромосомы. [4] [5] [6] Процесс внутримолекулярной гомологичной рекомбинации не зависит от хромосомной репликации. Созданные de novo кольца имели точные кратные тандемных копий фрагментов размером 2 кб из космидных шаблонов. Тандемная организация необходима для образования колец. Вытягивание организованных рибосомных генов в межгенные нетранскрибируемые спейсеры давало либо большие, либо маленькие повторяющиеся кольца, зависящие от больших или коротких повторов спейсера. [4]

В штаммах дрожжей

Было показано, что мутации гена Sgs1 в материнских клетках дрожжей ускоряют старение, что предполагает их функцию в клеточном старении . [7] ERC накапливаются в старых клетках, и было обнаружено, что мутации Sgs1 увеличивают это накопление, что приводит к идее, что ERC приводят к сокращению продолжительности жизни клеток. [ 8] И наоборот, удаление Fob1 замедляет накопление ERC и увеличивает продолжительность жизни. [9] Накопленные ERC ухудшают пролиферацию клеток в старых клетках, мешая экспрессии важных генов клеточного цикла при переходе G1/S и, таким образом, задерживая прогрессирование клеточного цикла. [10] ERC накапливаются в материнской клетке во время процесса почкования . [2] Синклер и др. упомянули предполагаемый общий механизм между генами Sgs1 и WRN , поскольку оба они оказывают возрастные эффекты на старение дрожжей и человека соответственно. [8] [11] [12] [13]

Боргхаутс и др. раскрыли два механизма: ретроградный ответ и увеличение клеточного содержания ERC, которые влияют на продолжительность жизни дрожжей. Они определили, что генерация ERC отрицательно влияет на продолжительность жизни штаммов дрожжей grande (клетки с полностью функциональными митохондриями) и petite (клетки с дисфункциональными митохондриями). [14]

ВXenopus laevis

Кольцевые внехромосомные ДНК встречаются не только у дрожжей, но и у других эукариотических организмов. [15] [16] Было разработано регулируемое образование эккДНК в эмбрионах пребластной стадии Xenopus . Популяция кольцевой рДНК уменьшается у эмбрионов, что указывает на миграцию кольцевой рДНК в линейную ДНК, как было показано в их анализе на 2D-электрофорезе в геле. Уменьшение кольцевой рДНК и деградация амплифицированной популяции рДНК на раннем этапе развития эмбриона показали, что небольшие кольцевые молекулы гомологичны кластеру генов рДНК, что означает, что обилие последовательностей рДНК не склонно к образованию кольцевых хромосом из-за случайных событий, таких как разрыв лигирования. [15]

В ретроградном ответе

Ретроградный ответ или (регуляция) — это общий термин для митохондриальной сигнализации, который в широком смысле определяется как клеточный ответ на изменения функционального состояния митохондрий. [17] Пул и др. представили модель, которая определяет роль ретроградного ответа в продолжительности жизни. Они описывают процесс, в котором происходит производство ERC и сокращает продолжительность жизни в гене TAR1. [18]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Sinclair DA, Guarente L (декабрь 1997 г.). «Внехромосомные кольца рДНК — причина старения дрожжей». Cell . 91 (7): 1033– 42. doi : 10.1016/S0092-8674(00)80493-6 . PMID  9428525.
  2. ^ ab Nyström T (декабрь 2007 г.). «Бактериальный вид старения». PLOS Genetics . 3 (12): e224. doi : 10.1371 /journal.pgen.0030224 . PMC 2134940. PMID  18085827. 
  3. ^ Rédei GP (2008). "ERC (Extrachromosomal rDNA circle)". Энциклопедия генетики, геномики, протеомики и информатики (3-е изд.). Нидерланды: Springer. стр. 629. doi :10.1007/978-1-4020-6754-9_5501. ISBN 978-1-4020-6753-2.
  4. ^ ab Cohen S, Yacobi K, Segal D (июнь 2003 г.). "Внехромосомная кольцевая ДНК тандемно повторяющихся геномных последовательностей у дрозофилы". Genome Research . 13 (6A): 1133– 45. doi :10.1101/gr.907603. PMC 403641 . PMID  12799349. 
  5. ^ "Термин онтологии генов: Внехромосомное накопление колец рДНК, участвующее в репликативном старении клеток". База данных геномов Saccharomyces (SGD) .
  6. ^ "Термин онтологии генов: внехромосомный круг рДНК". База данных геномов Saccharomyces (SGD) .
  7. ^ Sinclair DA, Mills K, Guarente L (август 1997). «Ускоренное старение и фрагментация ядрышек у мутантов sgs1 дрожжей». Science . 277 (5330): 1313– 6. doi :10.1126/science.277.5330.1313. PMID  9271578.
  8. ^ ab Sinclair DA, Mills K, Guarente L (август 1997). "Ускоренное старение и фрагментация ядрышек у мутантов дрожжей sgs1". Science . 277 (5330): 1313– 6. doi :10.1126/science.277.5330.1313. PMID  9271578.
  9. ^ Дефоссе, Пьер-Антуан; Прасти, Рита; Кэберлейн, Мэтт; Лин, Су-Джу; Ферриньо, Пол; Сильвер, Памела А.; Кейл, Ральф Л.; Гуаренте, Леонард (1999-04-01). «Устранение белка блока репликации Fob1 продлевает продолжительность жизни материнских клеток дрожжей». Molecular Cell . 3 (4): 447– 455. doi : 10.1016/S1097-2765(00)80472-4 . ISSN  1097-2765. PMID  10230397.
  10. ^ Neurohr, GE; Terry, RL; Sandikci, A.; Zou, K.; Li, H.; Amon, A. (2018). «Нарушение регуляции перехода из фазы G1 в фазу S является ближайшей причиной смертности в старых материнских клетках дрожжей». Genes & Development . 32 ( 15– 16): 1075– 1084. doi :10.1101/gad.312140.118. PMC 6075151 . PMID  30042134. 
  11. ^ Strehler BL (1986-01-01). «Генетическая нестабильность как основная причина старения человека». Experimental Gerontology . 21 ( 4–5 ): 283–319 . doi :10.1016/0531-5565(86)90038-0. PMID  3545872. S2CID  34431271.
  12. ^ Адамстон Ф.Б., Тейлор АБ (декабрь 1977 г.). «Реорганизация ядрышек в клетках почек крысы и ее связь со старением». Журнал морфологии . 154 (3): 459–77 . doi :10.1002/jmor.1051540306. PMID  592409. S2CID  23371208.
  13. ^ Weinstein ME, Mukherjee AB (март 1988). «Изменение культуральной среды в связи со старением человеческих фибробластов in vitro: II. Влияние на число ядрышек/клетку, объем/ядрышко и общий объем ядрышка/клетку». Механизмы старения и развития . 42 (3): 215–27 . doi :10.1016/0047-6374(88)90048-6. PMID  3367667. S2CID  45691903.
  14. ^ Borghouts C, Benguria A, Wawryn J, Jazwinski SM (февраль 2004 г.). "Rtg2 белок связывает метаболизм и стабильность генома в долголетии дрожжей". Genetics . 166 (2): 765– 77. doi :10.1534/genetics.166.2.765. PMC 1470750 . PMID  15020466. 
  15. ^ ab Cohen S, Menut S, Méchali M (октябрь 1999 г.). «Регулируемое образование внехромосомных кольцевых молекул ДНК во время развития у Xenopus laevis». Молекулярная и клеточная биология . 19 (10): 6682– 9. doi :10.1128/mcb.19.10.6682. PMC 84653. PMID  10490607 . 
  16. ^ Gaubatz JW (1990). «Внехромосомные кольцевые ДНК и пластичность геномной последовательности в эукариотических клетках». Mutation Research . 237 ( 5–6 ): 271–92 . doi :10.1016/0921-8734(90)90009-G. PMID  2079966.
  17. ^ Butow RA, Avadhani NG (апрель 2004 г.). «Митохондриальная сигнализация: ретроградный ответ». Molecular Cell . 14 (1): 1– 15. doi : 10.1016/s1097-2765(04)00179-0 . PMID  15068799.
  18. ^ Poole AM, Kobayashi T, Ganley AR (сентябрь 2012 г.). «Положительная роль внехромосомных кругов рДНК дрожжей? Накопление внехромосомных кругов рибосомной ДНК во время ретроградного ответа может подавлять митохондриальные читы у дрожжей посредством действия TAR1». BioEssays . 34 (9): 725– 9. doi :10.1002/bies.201200037. PMC 3563013 . PMID  22706794. 
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Extrachromosomal_rDNA_circle&oldid=1188029784"