Кроссоверная интерференция
Феномен в генетике

Интерференция кроссинговера — это термин, используемый для обозначения неслучайного размещения кроссинговеров по отношению друг к другу во время мейоза . Термин приписывается Герману Йозефу Мюллеру , который заметил, что один кроссинговер «мешает совпадающему возникновению другого кроссинговера в той же паре хромосом, и я соответственно назвал это явление «интерференцией». [1]

Текущая модель мейотической рекомбинации, инициируемая двухцепочечным разрывом или зазором, за которым следует спаривание с гомологичной хромосомой и вторжение в нить для инициирования процесса рекомбинационной репарации. Репарация разрыва может привести к кроссинговеру (CO) или некроссинговеру (NCO) фланкирующих областей. Считается, что рекомбинация CO происходит по модели двойного соединения Холлидея (DHJ), проиллюстрированной справа выше. Считается, что рекомбинанты NCO происходят в основном по модели синтез-зависимого отжига цепей (SDSA), проиллюстрированной слева выше. Большинство событий рекомбинации, по-видимому, относятся к типу SDSA.

Мейотические кроссоверы (CO), по-видимому, регулируются для того, чтобы гарантировать, что CO на одной и той же хромосоме будут распределены далеко друг от друга (кроссоверная интерференция). У нематоды Caenorhabditis elegans мейотические двухцепочечные разрывы (DSB) превосходят CO. Таким образом, не все DSB восстанавливаются с помощью процесса(ов) рекомбинации, приводящего к CO. Белок RTEL-1 необходим для предотвращения избыточных мейотических CO. У мутантов rtel-1 мейотическая рекомбинация CO значительно увеличивается, а кроссоверная интерференция, по-видимому, отсутствует. [2] RTEL1, вероятно, действует, способствуя синтез-зависимому отжигу цепей , что приводит к некроссоверным (NCO) рекомбинантам вместо CO (см. диаграмму). [2] Обычно около половины всех DSB преобразуются в NCO. RTEL-1, по-видимому, усиливает мейотическую кроссоверную интерференцию, направляя восстановление некоторых DSB в сторону NCO, а не CO. [2]

У людей скорость рекомбинации увеличивается с возрастом матери. [3] Более того, размещение событий женской рекомбинации, по-видимому, становится все более нерегулируемым с возрастом матери, при этом большая часть событий происходит в более близком расстоянии друг от друга, чем можно было бы ожидать в рамках простых моделей перекрестной интерференции. [4]

Высокая отрицательная интерференция

Бактериофаг Т4

Высокая отрицательная интерференция (HNI), в отличие от положительной интерференции, относится к ассоциации событий рекомбинации , обычно измеряемых на коротких геномных расстояниях, обычно в пределах гена . На таких коротких расстояниях наблюдается положительная корреляция (отрицательная интерференция) событий рекомбинации. Как было изучено на бактериофаге T4, эта корреляция тем больше, чем короче интервал между участками, используемыми для обнаружения. [5] HNI обусловлена ​​множественными обменами в пределах короткой области генома во время индивидуального события спаривания. [6] То, что считается «единичным обменом» в генетическом скрещивании, включающем только отдаленные маркеры, на самом деле может быть сложным событием, которое распределено по конечной области генома. [7] Переключение между цепями ДНК-матрицы во время синтеза ДНК (см. рисунок, путь SDSA ), называемое рекомбинацией с выбором копии, было предложено для объяснения положительной корреляции событий рекомбинации в пределах гена. [8] HNI, по-видимому, требует довольно точной комплементарности оснований в областях родительских геномов, где происходят связанные события рекомбинации. [9]

ВИЧ

Каждая частица вируса иммунодефицита человека ( ВИЧ ) содержит два одноцепочечных генома РНК с положительным смыслом . После заражения клетки-хозяина ДНК- копия генома формируется путем обратной транскрипции геномов РНК. Обратная транскрипция сопровождается переключением шаблонов между двумя копиями генома РНК (рекомбинация с выбором копии). [10] В каждом цикле репликации происходит от 5 до 14 событий рекомбинации на геном. [11] Эта рекомбинация демонстрирует HNI. [12] HNI, по-видимому, вызвана коррелированными переключениями шаблонов во время синтеза ДНК с минус-цепью. [13] Рекомбинация с переключением шаблонов, по-видимому, необходима для поддержания целостности генома и как механизм восстановления для спасения поврежденных геномов. [10] [14]

Ссылки

  1. ^ Мюллер, Х. Дж. (1916). «Механизм кроссинговера». Am. Nat . 50 .
  2. ^ abc Youds JL, Mets DG, McIlwraith MJ, Martin JS, Ward JD, ONeil NJ, Rose AM, West SC, Meyer BJ, Boulton SJ (2010). "RTEL-1 усиливает мейотическую кроссоверную интерференцию и гомеостаз". Science . 327 (5970): 1254– 8. doi :10.1126/science.1183112. PMC 4770885 . PMID  20203049. 
  3. ^ Kong A, Barnard J, Gudbjartsson DF, Thorleifsson G, Jonsdottir G, Sigurdardottir S, Richardsson B, Jonsdottir J, Thorgeirsson T, Frigge ML, Lamb NE, Sherman S, Gulcher JR, Stefansson K (2004). «Скорость рекомбинации и репродуктивный успех у людей». Nat. Genet . 36 (11): 1203– 6. doi : 10.1038/ng1445 . PMID  15467721.
  4. ^ Кэмпбелл CL, Фурлотт NA, Эрикссон N, Хайндс D, Аутон A (2015). «Избегание перекрестной интерференции увеличивается с возрастом матери». Nat Commun . 6 : 6260. doi : 10.1038/ncomms7260. PMC 4335350. PMID  25695863 . 
  5. ^ Chase M, Doermann AH (май 1958). "Высокая отрицательная интерференция в коротких сегментах генетической структуры бактериофага T4". Genetics . 43 (3): 332– 53. doi :10.1093/genetics/43.3.332. PMC 1209884 . PMID  17247760. 
  6. ^ Эдгар RS, Стейнберг CM (август 1958). «О происхождении высокой отрицательной интерференции на коротких участках генетической структуры бактериофага T4». Вирусология . 6 (1): 115–28 . doi :10.1016/0042-6822(58)90063-1. PMID  13626191.
  7. ^ Steinberg CM, Edgar RS (февраль 1962). «Критическая проверка современной теории генетической рекомбинации в бактериофаге». Genetics . 47 (2): 187– 208. doi :10.1093/genetics/47.2.187. PMC 1210322 . PMID  13916671. 
  8. ^ Бернстайн, Х. (1962). «О механизме внутригенной рекомбинации. I. Регион rII бактериофага Т4». Журнал теоретической биологии . 3 : 335–353 . doi :10.1016/S0022-5193(62)80030-7.
  9. ^ Бергер Х, Уоррен А. Дж. (сентябрь 1969 г.). «Влияние делеционных мутаций на высокую отрицательную интерференцию в бактериофаге T4D». Генетика . 63 (1): 1– 5. doi :10.1093/genetics/63.1.1. PMC 1212323 . PMID  5365292. 
  10. ^ ab Rawson JM, Nikolaitchik OA, Keele BF, Pathak VK, Hu WS (ноябрь 2018 г.). «Рекомбинация необходима для эффективной репликации ВИЧ-1 и поддержания целостности вирусного генома». Nucleic Acids Res . 46 (20): 10535– 45. doi :10.1093/nar/gky910. PMC 6237782. PMID  30307534 . 
  11. ^ Кромер Д., Гримм А. Дж., Шлаб ТЕ., Мак Дж., Дэвенпорт М. П. (январь 2016 г.). «Оценка скорости переключения шаблонов ВИЧ и рекомбинации in vivo». AIDS . 30 (2): 185– 92. doi :10.1097/QAD.00000000000000936. PMID  26691546.
  12. ^ Hu WS, Bowman EH, Delviks KA, Pathak VK (август 1997 г.). «Гомологичная рекомбинация происходит в отдельной ретровирусной субпопуляции и демонстрирует высокую отрицательную интерференцию». J Virol . 71 (8): 6028– 36. doi :10.1128/JVI.71.8.6028-6036.1997. PMC 191860 . PMID  9223494. 
  13. ^ Anderson JA, Teufel RJ, Yin PD, Hu WS (февраль 1998 г.). «Коррелированные события переключения шаблонов во время синтеза ДНК с минус-цепью: механизм высокой отрицательной интерференции во время ретровирусной рекомбинации». J Virol . 72 (2): 1186– 94. doi :10.1128/JVI.72.2.1186-1194.1998. PMC 124595 . PMID  9445017. 
  14. ^ Hu WS, Temin HM (ноябрь 1990 г.). «Ретровирусная рекомбинация и обратная транскрипция». Science . 250 (4985): 1227– 33. doi :10.1126/science.1700865. PMID  1700865.
  • Медиа, связанные с генетическим вмешательством на Wikimedia Commons
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Crossover_interference&oldid=1238169532"