Məlumat

D16. Eukaryotik Növlərin Mürəkkəbliyi - Biologiya

D16. Eukaryotik Növlərin Mürəkkəbliyi - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Eukaryotik orqanizmlərin artan mürəkkəbliyinin artan sayda genlərdən qaynaqlandığı düşünülürdü. Mayadakı hər gen üçün təxminən bir transkripsiya faktoru var, lakin insanlarda hər on üçün bir.

Sadə eukariotlarda cis tənzimləyici elementlərə promotor (TATA qutusu bölgəsi) və yuxarıdakı tənzimləyici ardıcıllıqlar (gücləndirici) və promotordan təxminən 100-200 əsas cütlük səsboğucular daxildir. İnsanlar kimi daha mürəkkəb eukaryotik növlərdə promotor daha mürəkkəbdir, tərkibində TATA qutusu, təşəbbüskar ardıcıllıqlar (INR) və aşağı axın promotor elementləri (DPE). Upstream cis tənzimləyici elementlərə (promouterdən 10 kb-a qədər) çoxsaylı gücləndiricilər, səsboğucular və izolyatorlar daxildir. Əksər promotorlarda TATA bağlayıcı zülalın (TBP) bağlandığı TATA qutuları var. Upstreams elementləri öz növbəsində TBP-nin bağlanmasını tənzimləyir.

  • Eukaryotik promotorlar və tənzimləyici bölgələr
  • Eukaryotik çoxbölməli ümumi transkripsiya aparatı
  • Bioloji Tənzimləmə: BioBase - Gen Tənzimlənməsi (TRANS-FAC 6.0 ictimai saytı qeydiyyatla pulsuzdur)

Fövqəladə yüksək mutasiya nisbətləri ilə çiçəkli bitki mitoxondrilərində nəhəng, çoxxromosomlu genomların sürətli təkamülü

Genom ölçüsü və mürəkkəbliyi eukaryotik növlər və onların orqanoidləri arasında çox dəyişir. Dərin fərqli eukaryotik nəsillər üzrə müqayisələr, mutasiya nisbətlərindəki dəyişkənliyin bu müxtəlifliyi izah edə biləcəyini, artan mutasiya yüklərinin azaldılmış genom ölçüsünü və mürəkkəbliyini dəstəklədiyini irəli sürdü. Mitoxondrial mutasiya nisbətlərinin yaxından əlaqəli angiosperm növləri arasında böyüklük sırasına görə fərqlənə biləcəyinin kəşfi bu fərziyyəni yoxlamaq üçün unikal fürsət təqdim edir. Silene angiosperm cinsinin iki növündən mitoxondrial genomları onların mitoxondrial mutasiya nisbətlərində son və dramatik sürətlənmələrlə ardıcıllaşdırdıq. Nəzəri proqnozların əksinə olaraq, bu genomlar kodlaşdırılmayan məzmunun kütləvi şəkildə yayılmasına məruz qalıb. 6,7 və 11,3 Mb-da onlar ən böyük məlum mitoxondrial genomlardır, əksər bakterial genomlardan və hətta bəzi nüvə genomlarından daha böyükdürlər. Bunun əksinə olaraq, yavaş-yavaş inkişaf edən iki Silene mitoxondrial genomu angiospermlər üçün orta səviyyədən kiçikdir. Nəticə etibarilə, bu cins orqanoid genom ölçüsündə məlum variasiyanın təxminən 98%-ni tutur. Genişləndirilmiş genomlar mürəkkəb multixromosom strukturlarının təkamülü də daxil olmaqla bir sıra memarlıq dəyişikliklərini aşkar edir (ölçüsü 44-192 kb arasında dəyişən 59 və 128 dairəvi xəritəçəkmə xromosomları ilə). Onlar həmçinin alternativ genom konformasiyalarının nisbi tezliyi və təkrar nüsxələr arasında ardıcıllığın divergensiya səviyyəsi ilə ölçülən rekombinasiya və gen çevrilmə aktivliyində əhəmiyyətli dərəcədə azalma nümayiş etdirirlər. Buna görə də mutasiya sürətinin, genom ölçüsünün və xromosom quruluşunun təkamülü son dərəcə sürətli ola bilər və mövcud təkamül nəzəriyyələri tərəfindən proqnozlaşdırılmayan şəkildə bir-biri ilə əlaqəli ola bilər. Nəticələrimiz, gen çevrilməsi də daxil olmaqla, rekombinasiya proseslərindəki dəyişikliklərin həm mutasiya sürətinin, həm də genom strukturunun təkamülünü idarə edən mərkəzi qüvvə ola biləcəyi fərziyyəsini irəli sürür.

Maraqların toqquşması bəyanatı

Müəlliflər heç bir rəqabət aparan maraqların olmadığını bəyan ediblər.

Rəqəmlər

Şəkil 1. Ardıcıllığın fərqi, genom ölçüsü və…

Şəkil 1. Toxum bitkisi mitoxondriyasında ardıcıllıq fərqi, genom ölçüsü və gen məzmunu.

Şəkil 2. Sinonimlərin səviyyələri ( d…

Şəkil 2. Sinonimlərin səviyyələri ( d S ) və qeyri-sinonim ( d N )…

Şəkil 3. Mitoxondrialdakı indellərin sayı...

Şəkil 3. Mitoxondrial zülal genlərində və intronlarda unikal olan indellərin sayı…

Şəkil 4. Zülal və RNT gen məzmunu…

Şəkil 4. Ardıcıl toxum bitkisinin mitoxondrial genomlarında zülal və RNT gen tərkibi.

Şəkil 5. Təkrarlanan məzmunun ölçü bölgüsü…

Şəkil 5. Təkrarlanan məzmunun təkrar cütlərin sayına görə ölçü bölgüsü (sol sütun)…

Şəkil 6. Təkrar vasitəçiliyi ilə rekombinasiya fəaliyyəti…

Şəkil 6. Aşağı mutasiya nisbətində təkrar vasitəçiliklə rekombinasiya fəaliyyəti S. latifoliaS. vulgaris…

Şəkil 7. Faiz ardıcıllığının eyniliyinin paylanması…

Şəkil 7. BLAST tərəfindən aşkar edilmiş təkrar cütləri arasında faiz ardıcıllığının eyniliyinin paylanması.

Şəkil 8. Silene mitoxondrial genom ölçüləri nisbi...

Şəkil 8. Silene mitoxondrial genomun ölçüləri bütün ardıcıl mitoxondrial və eubakterial genomlara nisbətən...


Dataset mürəkkəbliyi eukaryotik 18S rRNA metabarkodlaşdırma tədqiqatlarında həm MOTU delimitasiyasına, həm də biomüxtəlifliyin təxminlərinə təsir göstərir.

Bioinformatika vasitələrinin təkamülü yüksək məhsuldarlıqlı ardıcıllıq verilənlər bazalarının bioloji şərhinə necə təsir edir? Xüsusilə eukaryotik metabarkodlaşdırma tədqiqatları üçün tədqiqatçılar tez-tez 16S ribosomal RNT (rRNA) məlumat dəstlərinin təhlili üçün hazırlanmış alətlərə etibar edirlər. Bu cür alətlər eukaryotik genomların mürəkkəbliyini, eukaryotik metabarkodlama yerlərində intragenomik variasiyanın hər yerdə olmasını və ya eukaryotik genlər və taksonlar arasında müşahidə olunan diferensial təkamül sürətlərini adekvat şəkildə nəzərə almır. Bu yaxınlarda metabarkodlaşdırma iş axınları Əməliyyat Taksonomik Bölmələrinin (OTU) istifadəsindən Amplikon Ardıcıllıq Variantlarının (ASV) delimitasiyasına doğru dəyişdi. Biz bioinformatika alqoritminin seçiminin eukaryotik 18S rRNA metabarkodlaşdırma tədqiqatlarından əldə edilən aşağı axın bioloji nəticələrə necə təsir etdiyini qiymətləndirdik. Biz OTU klasterləşdirilməsi üçün UCLUST və VSearch alqoritmləri və ASV delimitasiyası üçün DADA2 və Deblur alqoritmləri daxil olmaqla dörd iş axınına diqqət yetirdik. Verilənlər toplusunun mürəkkəbliyinin statistik tendensiyalara və ekoloji ölçülərə böyük təsir edib-etmədiyini əlavə qiymətləndirmək üçün iki 18S rRNA məlumat dəstindən istifadə etdik: Arktika dəniz çöküntülərində icma DNT-sindən yaranan “yüksək mürəkkəblik” (HC) ətraf mühit məlumat dəsti və “aşağı mürəkkəblik” ( LC) fərdi ştrix kodlu nematodları təmsil edən verilənlər toplusu. Nəticələrimiz göstərir ki, ASV alqoritmləri daha bioloji cəhətdən real olan metabarkodlama nəticələri verir, DADA2 verilənlər bazası mürəkkəbliyindən asılı olmayaraq ən ardıcıl və dəqiq boru xəttidir. Bunun əksinə olaraq, OTU klasterləşdirmə alqoritmləri biomüxtəlifliyin metabarkodlaşdırmadan əldə edilən təxminlərini şişirdir və ardıcıl olaraq hesablama artefaktlarını və ardıcıllıq səhvlərini təmsil edən “nadir” Molekulyar Əməliyyat Taksonomik Bölmələrinin (MOTU) yüksək nisbətini qaytarır. Bununla belə, bioinformatika yanaşmasından asılı olmayaraq, yüksək nisbi bolluğa malik növlərə xas MOTU-lar tez-tez bərpa olunur. Biz həmçinin taksonomik təyinat məlumatından istifadə edən beta-müxtəliflik və alfa-müxtəliflik müqayisələrinə əsaslanan aşağı axın ekoloji təhlili üçün boru kəmərləri arasında yüksək uyğunluq tapdıq. LC verilənlər bazalarının və nadir MOTU-ların təhlili alqoritmlərin seçiminə xüsusilə həssasdır və bu ssenariləri həll etmək üçün daha yaxşı proqram vasitələrinə ehtiyac ola bilər.


Histonların Kompleks Hüceyrə Təkamülündə Gizli Rolu

Bu məqaləni yenidən nəzərdən keçirmək üçün Profilimə daxil olun, sonra Saxlanmış hekayələrə baxın.

Mürəkkəb hüceyrələrdə gen ifadəsini idarə etməklə, histon zülallarının oktetləri eukaryotik həyatın partlayıcı müxtəlifliyini təmin etməyə kömək etdi. İllüstrasiya: Jason Lyon/Quanta Magazine

Bu məqaləni yenidən nəzərdən keçirmək üçün Profilimə daxil olun, sonra Saxlanmış hekayələrə baxın.

Molekulyar biologiyanın uçurtma uçurma yarışları ilə ortaq bir cəhəti var. Sonuncuda bütün gözlər səmada uçan rəngarəng, mürəkkəb, vəhşicəsinə kinetik konstruksiyalardadır. Heç kim uçurtma simlərinin bağlandığı sadə çarxlara və ya makaralara baxmır, baxmayaraq ki, hava performansları bu çarxların necə məharətlə idarə olunmasından asılıdır. Mürəkkəb hüceyrələrin və ya eukaryotların biologiyasında genomik DNT-ni zülallara köçürən və çevirən molekullar baleti mərkəzi yer tutur, lakin bu rəqs histon zülallarının DNT-ni səliqəli bağlamalar halına gətirməsi və kifayət qədər zülalların qablaşdırılması olmadan qiymətləndirilməmiş işi olmadan qeyri-mümkün olardı. lazım olanda.

Histonlar, gen tənzimləmə aparatının linchpins kimi, eukaryotik hüceyrələrin demək olar ki, bütün funksiyalarında rol oynayır. Almaniyadakı Heinrich Heine Universitetində təkamülçü bioloq və biokimyaçı William Martin izah etdi: "Mürəkkəb olmaq üçün siz genom mürəkkəbliyinə sahib olmalı, yeni gen ailələrini inkişaf etdirməli və hüceyrə dövrünə sahib olmalısınız". “Bütün bunların ortasında nə var? DNT-nizi idarə edin."

Orijinal hekayənin icazəsi ilə yenidən çap edilmişdir Quanta jurnalı, missiyası riyaziyyat, fizika və həyat elmləri üzrə tədqiqat işlərinin və tendensiyaların işıqlandırılması yolu ilə elm haqqında ictimai anlayışı artırmaq olan Simons Fondunun redaksiya baxımından müstəqil nəşridir.

Qədim, sadə hüceyrələrdə histonların quruluşu və funksiyası ilə bağlı yeni iş indi bu zülalların genlərin tənzimlənməsi üçün çoxdankı, mərkəzi əhəmiyyətini daha da aydınlaşdırdı. Milyarlarla il əvvəl arxeya adlanan hüceyrələr öz DNT-lərini idarə etmək üçün artıq bizimkinə bənzər histonlardan istifadə edirdilər, lakin onlar bunu daha sərbəst qaydalarla və daha çox müxtəlifliklə edirdilər. Tədqiqatçılar bu oxşarlıq və fərqliliklərdən təkcə histonların mürəkkəb həyatın mənşəyini formalaşdırmağa necə kömək etdiyinə deyil, həm də histonların variantlarının bu gün öz sağlamlığımıza necə təsir etdiyinə dair yeni fikirlər əldə edirlər. Bununla belə, qeyri-adi viruslar qrupunda histonların yeni tədqiqatları histonlarımızın həqiqətən haradan gəldiyinə dair cavabları çətinləşdirir.

Eukaryotlar təxminən 2 milyard il əvvəl, enerji üçün oksigeni metabolizə edə bilən bir bakteriya arxa hüceyrənin içərisində məskunlaşdıqda meydana gəldi. Martin iddia edir ki, bu simbiotik tərəfdaşlıq inqilabi idi, çünki bu proto-mitoxondriyadan enerji istehsalı birdən-birə ifadə olunan genləri metabolik cəhətdən daha əlverişli etdi. Yeni eukariotlar birdən-birə öz genomlarının ölçüsünü və müxtəlifliyini genişləndirmək və saysız-hesabsız təkamül eksperimentləri aparmaq üçün sərbəst ixtiyar sahibi oldular və bu gün həyatda görülən saysız-hesabsız eukaryotik yeniliklərin əsasını qoydular. "Eukariotlar bakterial enerji mübadiləsinin köməyi ilə sağ qalan arxeal genetik aparatdır" dedi Martin.

Lakin erkən eukariotlar genomları genişləndikcə ciddi böyüyən ağrılardan keçdilər: Daha böyük genom getdikcə çətinləşən DNT silsiləsini idarə etmək ehtiyacından irəli gələn yeni problemlər gətirdi. Bu DNT, ümidsiz bir spagetti topuna qarışmadan onu köçürmək və kopyalamaq üçün hüceyrənin mexanizminə əlçatan olmalı idi.

Həm transkripsiyanı və tənzimləməni tənzimləmək, həm də hüceyrə bölünməsi zamanı DNT-nin eyni nüsxələrini ayırmaq üçün bəzən DNT-nin yığcam olması lazım gəlirdi. Diqqətsiz sıxılmanın bir təhlükəsi də ondan ibarətdir ki, əgər birinin onurğası digərinin yivi ilə qarşılıqlı əlaqədə olarsa, DNT zəncirləri geri dönməz şəkildə bir-birinə bağlana bilər və bu, DNT-ni yararsız hala salır.

Bakteriyalar bunun üçün müxtəlif zülalların hüceyrələrin nisbətən məhdud DNT kitabxanalarını birlikdə "süper qıvrılmasını" əhatə edən bir həll yoluna malikdirlər. Lakin eukariotların DNT idarəetmə həlli, DNT-yə yapışmaq əvəzinə, özünəməxsus bir qavrayışa malik olan histon zülallarından istifadə etməkdir. Eukariotların dörd əsas histonu - H2A, H2B, H3 və H4 - hər birinin iki nüsxəsi olan oktamerlərə yığılır. Nukleosomlar adlanan bu oktamerlər eukaryotik DNT qablaşdırmasının əsas vahidləridir.

Histonlar DNT-ni nukleosomun ətrafında əyərək, onun bir-birinə yığılmasının qarşısını alır və funksional saxlayır. Bu dahiyanə bir həlldir, lakin eukariotlar bunu tamamilə özbaşına icad etməmişdir.

Hələ 1980-ci illərdə hüceyrə və molekulyar bioloq Kathleen Sandman Ohayo Dövlət Universitetində postdok olanda o və onun məsləhətçisi Con Riv arxeyadakı ilk məlum histonları müəyyən edib ardıcıllıqla sıraladılar. Onlar dörd əsas eukaryotik histonun bir-biri ilə və arxeal histonlarla necə əlaqəli olduğunu göstərdilər. Onların işi eukariotlara səbəb olan ilkin endosimbiotik hadisədə ev sahibinin arxa hüceyrə olması ehtimalına dair ilkin sübutlar təqdim etdi.

Ancaq arxeal histonların yalnız eukaryotların gəlişini və genomlarını böyütmək şansını gözlədiyini düşünmək teleoloji səhv olardı. “Bu erkən fərziyyələrin bir çoxu histonlara hüceyrənin genomunu genişləndirməsinə imkan vermək qabiliyyəti baxımından baxırdı. Lakin bu, onların ilk növbədə niyə orada olduqlarını sizə göstərmir” dedi Los-Ancelesdəki Kaliforniya Universitetinin biokimyaçısı Siavaş Kurdistani.

Bu cavablara doğru ilk addım olaraq Sandman bir neçə il əvvəl 1997-ci ildə eukaryotik nukleosomun strukturunu həll edən struktur bioloq Karolin Luger ilə birləşdi. Onlar birlikdə həmkarları ilə birlikdə arxeal nukleosomun kristallaşmış strukturunu işləyib hazırladılar. 2017-ci ildə. Onlar aşkar etdilər ki, arxeal nukleosomlar struktur baxımından eukaryotik nukleosomlara “qeyri-adi dərəcədə bənzəyirlər”, Luger peptid ardıcıllıqlarında nəzərəçarpacaq fərqlərə baxmayaraq, dedi.

Arxeal nukleosomlar artıq "bu gözəl qövsdə DNT-ni necə bağlamaq və əymək lazım olduğunu başa düşmüşdülər" dedi, indi Boulder Kolorado Universitetində Howard Hughes Tibb İnstitutunun müstəntiqi Luger. Lakin eukaryotik və arxeal nukleosomlar arasındakı fərq ondan ibarətdir ki, arxeal nukleosomun kristal quruluşu, sanki, müxtəlif ölçülərdə daha boş, Slinky kimi birləşmələr əmələ gətirirdi.

Bir kağızda eLife Mart ayında nəşr olunan Luger, onun postdoktoru Samuel Bowerman və İllinoys Texnologiya İnstitutundan Jeff Wereszczynski 2017-ci il kağızını izlədilər. Arxeal nukleosomun strukturunu canlı hüceyrəni daha çox təmsil edən bir vəziyyətdə həll etmək üçün krioelektron mikroskopiyadan istifadə etdilər. Onların müşahidələri arxeal nukleosomların strukturlarının daha az sabit olduğunu təsdiqlədi. Eukaryotik nukleosomlar həmişə təxminən 147 əsas cüt DNT ilə sabit şəkildə sarılır və həmişə yalnız səkkiz histondan ibarətdir. (Eukaryotik nukleosomlar üçün "pul səkkizdə dayanır" dedi Luger.) Arxeyadakı onların ekvivalentləri 60 ilə 600 əsas cütü təşkil edir. Bu "arxeozomlar" bəzən üç qədər az histon dimerinə malikdir, lakin ən böyükləri 15 dimerdən ibarətdir.

Onlar həmçinin tapdılar ki, sıx eukaryotik nukleosomlardan fərqli olaraq, Slinky kimi arxeozomlar qıvrımlar kimi stoxastik olaraq açılır. Tədqiqatçılar təklif etdilər ki, bu tənzimləmə arxeya üçün gen ifadəsini asanlaşdırır, çünki eukariotlardan fərqli olaraq, onların transkripsiya üçün əlçatan olması üçün histonlardan DNT-ni açmağa kömək edəcək enerji baxımından bahalı əlavə zülallara ehtiyac yoxdur.

Buna görə də London İmperial Kollecində arxeal histonları öyrənən Tobias Warnecke hesab edir ki, “bizim sadə histonlardan oktamer nukleosomlara malik olduğumuz eukariotların başlanğıcında baş vermiş xüsusi bir şey olmalıdır. Və deyəsən, keyfiyyətcə fərqli bir iş görürlər”.

Ancaq bunun nə olduğu hələ də sirr olaraq qalır. Arxeal növlərdə “histonları olan bir neçə növ var və histonları olmayan digər növlər də var. Və hətta histonları olanlar da çox dəyişir" dedi Warnecke. Keçən dekabr ayında o, müxtəlif funksiyaları olan histon zülallarının müxtəlif variantlarının olduğunu göstərən bir məqalə dərc etdi. Histon-DNT kompleksləri sabitlik və DNT-yə yaxınlıq baxımından müxtəlifdir. Lakin onlar eukaryotik nukleosomlar kimi sabit və ya müntəzəm təşkil olunmurlar.

Arxeal histonların müxtəlifliyi nə qədər təəccüblü olsa da, gen ifadə sistemlərinin qurulmasının müxtəlif mümkün yollarını başa düşmək imkanı verir. Bu, eukariotların nisbi “darıxdırıcılığından” anlaya bilmədiyimiz bir şeydir, Uornecke deyir: “Arxeal sistemlərin kombinatorikasını dərk etməklə, “biz eukaryotik sistemlərin nəyin xüsusi olduğunu da anlaya bilərik”. Arxeyadakı müxtəlif histon növlərinin və konfiqurasiyalarının müxtəlifliyi, onların gen tənzimlənməsindəki rolu möhkəmlənməmişdən əvvəl nə etdiklərini anlamağa kömək edə bilər.

Arxeya kiçik genomları olan nisbətən sadə prokaryotlar olduğundan, "Mən hesab etmirəm ki, histonların ilkin rolu gen ifadəsini idarə etmək idi və ya heç olmasa eukaryotlardan öyrəşdiyimiz bir şəkildə deyil" dedi Warnecke. Bunun əvəzinə o, histonların genomu zədələnmədən qoruya biləcəyini fərz edir.

Arxeylər tez-tez yüksək temperatur, yüksək təzyiq, yüksək duzluluq, yüksək turşuluq və ya digər təhlükələrlə xarakterizə olunan isti bulaqlar və dəniz dibindəki vulkanik ventilyasiya kimi ekstremal mühitlərdə yaşayırlar. DNT-lərini histonlarla sabitləşdirmək, bu ekstremal şəraitdə DNT zəncirlərinin əriməsini çətinləşdirə bilər. Histonlar həmçinin arxeyanı faglar və ya dəyişdirilə bilən elementlər kimi işğalçılardan qoruya bilər ki, bu da zülalların ətrafına sarıldığı zaman genomla inteqrasiyanı çətinləşdirir.

Kürdüstanlı da razılaşır. "Əgər siz 2 milyard il əvvəl arxeyanı öyrənirsinizsə, histonlar haqqında düşünərkən ağlınıza gələn ilk şey genomun sıxılması və gen tənzimlənməsi deyil" dedi. Əslində, o, histonların arxeya təklif edə biləcəyi fərqli bir kimyəvi qorunma növü haqqında ilkin fərziyyələr etdi.

Keçən iyul ayında Kürdüstan komandası bildirdi ki, maya nukleosomlarında iki histon H3 zülalının interfeysində misi bağlaya və elektrokimyəvi şəkildə azalda bilən katalitik sahə var. Bunun təkamül əhəmiyyətini açmaq üçün Kürdüstanı Yerdəki oksigenin kütləvi artmasına, eukariotların ilk dəfə 2 milyard ildən çox əvvəl təkamül etdiyi dövrdə baş verən Böyük Oksidləşmə hadisəsinə qayıdır. Daha yüksək oksigen səviyyələri biokimya üçün vacib olan mis və dəmir kimi metalların qlobal oksidləşməsinə səbəb olmalıdır (artıq zəhərli olsa da). Oksidləşdikdən sonra metallar hüceyrələr üçün daha az əlçatan olardı, buna görə də metalları azaldılmış formada saxlayan hər hansı bir hüceyrə üstünlüyə malik olardı.

Böyük Oksidləşmə Hadisəsi zamanı misi azaltmaq qabiliyyəti “son dərəcə qiymətli bir əmtəə” olardı, Kürdistani dedi. Bu, mitoxondriyanın qabaqcılları olan bakteriyalar üçün xüsusilə cəlbedici ola bilərdi, çünki mitoxondriyanın enerji istehsal etmək üçün istifadə etdiyi reaksiyalar zəncirindəki sonuncu ferment olan sitoxrom c oksidazın işləməsi üçün mis lazımdır.

Arxeylər ekstremal mühitlərdə yaşadıqları üçün, Böyük Oksidləşmə hadisəsindən çox əvvəl öldürülmədən azaldılmış mis yaratmaq və idarə etmək yollarını tapmış ola bilərlər. Kürdistani belədirsə, proto-mitoxondriyalar azalmış misi oğurlamaq üçün arxa ev sahiblərini işğal etmiş ola bilərdi.

Bu fərziyyə maraqlıdır, çünki atmosferdə oksigen səviyyəsi yüksəldikdə eukariotların niyə meydana çıxdığını izah edə bilər. "Bundan əvvəl 1,5 milyard il həyat var idi və eukariotlardan əsər-əlamət yox idi" dedi Kürdistani. "Beləliklə, oksigenin ilk eukaryotik hüceyrənin meydana gəlməsinə səbəb olması fikri, bu xüsusiyyətlərin niyə inkişaf etdiyini ortaya çıxarmağa çalışan hər hansı bir fərziyyə üçün əsas olmalıdır."

Kürdüstanının fərziyyəsi həmçinin eukaryotik genomların niyə bu qədər böyük olması ilə bağlı alternativ bir fərziyyə təklif edir. Histonların mis azaldıcı fəaliyyəti yalnız DNT ilə bükülmüş yığılmış nukleosomun içərisində iki H3 histonunun interfeysində baş verir. “Məncə, hüceyrənin daha çox histon istəməsi ehtimalı var. Və bunun yeganə yolu bu DNT repertuarını genişləndirmək idi”, - deyə Kürdistani bildirib. Daha çox DNT ilə hüceyrələr daha çox nukleosomları sarıya və histonlara daha çox misi azaltmağa imkan verə bilər ki, bu da daha çox mitoxondrial fəaliyyəti dəstəkləyə bilər. "Bu, təkcə histonların daha çox DNT-yə imkan verməsi deyildi, lakin daha çox DNT daha çox histona icazə verdi" dedi.


Aşağı mürəkkəblik ardıcıllığı qeyri-müəyyən olaraq qalan səbəblərə görə eukaryotik zülallarda olduqca boldur. Bir fərziyyə odur ki, onlar yeni zülal funksiyalarının əmələ gəlməsini asanlaşdıraraq yeni kodlaşdırma ardıcıllığının formalaşmasına töhfə verirlər. Burada biz müxtəlif yaşda olan zülallarda aşağı mürəkkəblik ardıcıllığının məzmununu araşdıraraq bu fərziyyəni yoxlayırıq. Biz göstəririk ki, bu yaxınlarda ortaya çıxan zülallar köhnə zülallardan daha çox aşağı mürəkkəblikli ardıcıllıqlara malikdir və bu ardıcıllıqlar çox vaxt funksional sahələr əmələ gətirir. Bu məlumatlar aşağı mürəkkəblik ardıcıllığının yeni genlərin yaranmasında əsas rol oynaya biləcəyi fikri ilə uyğun gəlir.

Aşağı mürəkkəblik bölgələri (LCR) tək amin turşularının təkrarlarını və ya qısa amin turşusu motivlərini ehtiva edən amin turşusu ardıcıllığıdır. Onlar eukaryotik zülallarda olduqca boldur (Green and Wang 1994 Golding 1999 Marcotte et al. 1999). Əslində, eukaryotik növlərin geniş spektrindən olan zülalların əksəriyyəti amin turşusu tərkibini nəzərə alaraq gözlənildiyindən daha çox təkrarlanmaya əhəmiyyətli meyl göstərir (Alba, Tompa, et al. 2007). Bir çox LCR replikasiya sürüşməsi və rekombinasiya (Ellegren 2004) təsirinə görə çox qeyri-sabitdir və qısa ardıcıl motivlərin nəzarətsiz genişlənməsi Huntington xəstəliyi və digər neyrodegenerativ xəstəliklər (Gatchel və Zoghbi 2005) daxil olmaqla bir sıra insan xəstəliklərinə səbəb olur. inkişaf xəstəliklərinin sayı (Brown və Brown 2004). LCR-lərin bolluğu onların yüksək patogen potensialını nəzərə alaraq paradoksal görünür. Onların davamlılığını izah edən bir fərziyyə, uyğunlaşmanı asanlaşdıraraq, populyasiyalar arasında fenotipik dəyişkənliyi artırmasıdır (Kashi və King 2006). Bir çox LCR-lərin naməlum funksiyası olsa da, zülal-zülal qarşılıqlı təsirinin modulyasiyası (Xiao və Jeang 1998), zülal-nuklein turşusu qarşılıqlı əlaqəsi (Shen et al. 2004) və zülalın hüceyrəaltı lokalizasiyası da daxil olmaqla müxtəlif funksional rol oynayan LCR nümunələri var. (Salichs et al. 2009). Beləliklə, LCR-lərin genişlənməsi və ya daralması protein funksiyasına potensial təsir göstərə bilər.

LCR-lərin bolluğunu izah etmək üçün alternativ bir fərziyyə, onların yeni kodlaşdırma ardıcıllığının formalaşmasını asanlaşdırmasıdır (Green and Wang 1994). İnsan ailəsinin genotiplərinin təhlili göstərdi ki, təkrarlar qısa olduqda, onların daralmaqdan daha çox genişlənmə ehtimalı daha yüksəkdir (Xu et al. 2000), bu da ilkin qısa “toxum” təkrarlarının daha uzun təkrarlara qədər genişləndirilməsinə üstünlük verir. Sonrakı mutasiyaların yığılması yeni faydalı protein funksiyalarının yaranmasına səbəb ola bilər. Daha radikal bir fikir, təkrarlanan ardıcıllığın tamamilə yeni kodlaşdırma ardıcıllığının yaradılması üçün vacib olmasıdır. 80-ci illərin əvvəllərində Ohno və Epplen təklif etdilər ki, ilk zülal kodlaşdırma ardıcıllığı çox güman ki, çox təkrarlanırdı, çünki təkrarlanan traktların genişlənməsi ardıcıllıqların təsadüfi bir amin turşusu tərkibinə malik olduqdan fərqli olaraq, heç bir kəsilməyən kodon olmayan uzun polipeptid zəncirləri vermə ehtimalı daha yüksək idi (Ohno və Epplen). 1983 Ohno 1984). Bu ideyadan ilhamlanaraq, biz yeni ortaya çıxan genlərin köhnə genlərdən daha çox LCR ehtiva edib-etmədiyini yoxlamaq qərarına gəldik. Baxmayaraq ki, bu istiqamətə işarə edən bəzi müşahidələr (Nishizawa et al. 1999 Alba and Castresana 2005), sual hələ ətraflı araşdırılmamışdı. LCR-lərin zülal funksiyasına verdiyi töhfəni öyrənmək üçün biz həmçinin neçə LCR-nin artıq təsvir edilmiş zülal domenlərində yerləşdiyini və neçəsinin domenlərə uyğun gəlməyən bölgələrdə yerləşdiyini hesabladıq.

Gen yaşının və LCR məzmununun korrelyasiyasını öyrənmək üçün müxtəlif dövrlərdə "Məməlilər" (~300 ilə 100 milyon arasında), "Onurğalılar" (~500 ilə 300 milyon arasında) və "Köhnə" (>500) dövrlərdə yaranan üç qrup insan zülalları əldə etdik. Ma). Pfam zülal domenlərinə xit olan zülallar üçün (Finn et al. 2008) təsnifat müxtəlif eukaryotik proteomlarda domenə xas gizli Markov model axtarışları ilə müəyyən edildiyi kimi belə domenlərin filogenetik paylanmasına əsaslanırdı (bax: Materiallar və Metodlar). Pfam zülal domenlərinə hitləri olmayan zülallar üçün təsnifat BlastP istifadə edərək verilənlər bazası ardıcıllığı oxşarlıq axtarışlarına əsaslanırdı (Altschul et al. 1997). Bir və ya bir neçə amin turşusu ilə zənginləşdirilmiş qərəzli tərkibin bölgələrini müəyyən edən SEG alqoritmindən istifadə edərək bütün təsnif edilmiş zülallarda LCR-ləri axtardıq (Wootton və Federhen 1996). Yaş siniflərinin hər birindən olan zülalların əksəriyyətində ən azı bir LCR (83,1% Köhnə, 83,7% Onurğalılar və 87% Məməlilər) var idi ki, bu da bu ardıcıllığın güclü yayılma qabiliyyətini təsdiqləyir. Bununla belə, daha gənc zülallarda LCR-lər köhnə zülallara nisbətən ardıcıllığın əhəmiyyətli dərəcədə daha böyük hissəsini tuturdu (şək. 1). Orta hesabla, məməli zülallarının LCR tərkibi Köhnə kimi təsnif edilən zülalların LCR məzmunundan ikiqat idi (bütün zülallar üçün dəyərlər əlavə fayl 1, Əlavə materialda onlayn tapıla bilər). Bu əlaqə məlum domenləri olan zülallarda və onlara malik olmayan zülallarda qorunub saxlanıldı (əlavə cədvəl 1, Əlavə material onlayn) və ardıcıllığın təkrarlanmasını ölçmək üçün fərqli bir alqoritmdən istifadə edərək ardıcıl nəticələr əldə edildi, SADƏ (Alba, Laskowski, et al. 2002) (Alba, Laskowski, et al. 2002) ( əlavə cədvəl 2, Əlavə material onlayn).

Gənc zülallar aşağı mürəkkəb ardıcıllıqla zənginləşdirilir. Müxtəlif yaşda olan zülallar üçün aşağı mürəkkəblik ardıcıllığından ibarət zülal faizinin qutusu sahəsi. Üfüqi xətt medianı təmsil edir. Zülalların sayı: 12.855 "Köhnə", 1.324 "Onurğalı" və 420 "Məməli"


Protistlər

Protistlər birhüceyrəli eukariotlardır. Ancaq biologiyadakı hər qayda kimi, istisnalar da mövcuddur. Bəzən müxtəlif dəniz yosunları çoxlu hüceyrələrə malik olsalar da, protistlərlə qruplaşdırılır. Protistlərə çoxlu orqanizmlər daxildir. Bəziləri xüsusilə yaxından əlaqəli deyil. Əslində, genetik protistlərin krallıqlara bərabər olan ən azı on qrupdan ibarət olduğunu ortaya qoyur. Bunu bir perspektivə nəzər salsaq, qurdlardan tutmuş insanlara qədər bütün heyvanlar tək bir səltənətə aiddir. Protistlərə misal olaraq amöbalar, paramesiumlar və kələmlər daxildir. Mavi-yaşıl yosunlardan başqa (indi siyanobakteriyalar kimi tanınır) bütün yosunlar eukariotlardır.


Biologiyanın təsnifatında çətinliklər

Biologiyada demək olar ki, hər şeyi təsnif etməyin bir çox yolu var. Fərdi təsnifat sxeminin dəyəri istifadəçinin perspektivindən asılıdır. Shirley Malcom (Təhsil və İnsan Resursları Proqramları Direktoru, AAAS) bir dəfə dediyi kimi, "Biz [Bioloqlar] parçalayıcı deyilik." Təsnifat ehtiyacı konsensusu çətinləşdirir, düşüncə tərzimizi məhdudlaşdıra bilər və elmi tapıntıları olduğundan daha sensasiyalı səslənə bilər. Bütün miqyaslarda bioloji varlıqların çoxfunksiyalılığına artan qiymət biologiyanı eksklüziv və birmənalı kateqoriyalara ayırmağın nə qədər çətin olduğunu göstərir. Bundan əlavə, çoxfunksiyalılıq normaya çevrildiyindən xatırlamalıyıq ki, canlı orqanizmlərin mürəkkəbliyindəki qanunauyğunluqların qanunauyğunluqlarını və mənasını üzə çıxarmaq üçün təsnifata ehtiyacı olan tədqiqatçı, klinisist, elmi müəllif və elmi ədəbiyyatın oxucusu rolunda olan insandır. Genlərin, zülalların, orqanellələrin, yolların, fizioloji sistemlərin və hətta orqanizmlərin mövcud təsnifat sistemlərinin (ontologiyalarının) biologiya haqqında düşünmə və araşdırma tərzimizi məhdudlaşdırmasına imkan verməməliyik.

Beta katenin proteini hüceyrə yapışma komplekslərində və gen ifadəsini tənzimləyən komplekslərdə fəaliyyət göstərir. ubus12 – Öz işi, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=27094098

Biologiyanın hər bir miqyasında bir neçə misal bizim insanın təsnifata olan meylinin yaratdığı çətinlikləri göstərir. Sadəcə olaraq bir zülalın adını və ya onu kodlayan genin abbreviaturasını nəzərə alsaq, ilk suallar çox güman ki, belə olacaq: Bu nədir? Bu protein nə edir? Əgər ad bir funksiyanı ehtiva edirsə, o zaman adla nəzərdə tutulan funksiyanın düzgün və uyğun olduğunu fərz etmək üçün ağlabatan şans var. Əks halda, insulin kimi tibbdə çox yaygın olmayan və ya bu gen və ya zülalı öyrənmədiyiniz halda, gen abbreviaturası və ya zülal adı çətin ki, məna kəsb etsin. Bir çox zülal çoxfunksiyalıdır. β-katenin proteini yaxşı bir nümunədir. Hüceyrələrin bir-biri ilə sabit əlaqə yaratmasına imkan verən zülal komplekslərinə daxil edildikdə, hüceyrə yapışma kompleksinin bir hissəsidir və beləliklə hüceyrə-hüceyrə yapışmasına vasitəçilik funksiyasına malikdir. Müəyyən xarici siqnallara cavab olaraq, β-katenin nüvəyə keçə və gen ifadəsini tənzimləyə bilər. Beləliklə, transkripsiya tənzimləyicisidir. Şübhəsiz ki, β-katenin hər iki funksiya ilə təsnif edilməlidir. Bəs hər bir funksiya fərqli kontekstdə vacibdirsə? Hər iki funksiya ələ keçirilməlidir, lakin nədənsə kontekstə aid detallar da daxil edilməlidir.

Zülalların fərqli tənzimləyici və ya biokimyəvi yollara təşkili də insan quruluşudur. Tənzimləmə və siqnal yolları bir-biri ilə çox bağlıdır. Doğrudan da, bu həqiqət olmalıdır. Hüceyrələr eyni anda hərəkət edə və bölünə bilməz, buna görə də hərəkəti və bölünməni idarə edən yollar birləşdirilməlidir. Əvvəllər metabolik yollarda biokimyəvi ara məhsullar kimi qəbul edilən molekullar siqnal yollarının və hüceyrə davranışının tənzimləyiciləri kimi getdikcə daha çox qiymətləndirilir. Molekulyar funksiyadakı bu mürəkkəblik təsnifat sxemində necə faydalı şəkildə tutula bilər?

Mitoxondriyanın ötürücü elektron mikroqrafiyası. Louisa Howard tərəfindən – http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html Vikipediya vasitəsilə İctimai Sahə

Moving up in size, the organelles in a eukaryotic cell tend to be functionally defined according to the function first identified or most studied. For example, textbooks describe mitochondria as the cell’s powerhouse, because mitochondria generate ATP but the mitochondria are a source of reactive oxygen species and many kinds of intracellular signaling molecules and are a sink for calcium. So, what is the best way to classify mitochondrial function?

Moving even farther up in size, organs are classified into physiological systems—the cardiovascular system, the endocrine system, the musculoskeletal system and so on. An excellent example is bone. As the skeletal system, bones provide support, movement, and protection. However, bones are also part of the immune system: Bones are the site of blood cell production. Bones are part of the endocrine system: They release hormones that regulate appetite, fertility, and metabolism. Even the well-known and long-standing physiological categories fail to represent a true picture of the complex multifunctionality of the tissues and cells that comprise organ systems.

Hawaiian Bobtail squid. This squid has a symbiotic relationship with a bioluminescent bacteria. Photo by Margaret McFall-Ngai – Divining the Essence of Symbiosis: Insights from the Squid-Vibrio Model, CC BY 4.0, via Wikipedia

Going all the way to a person, plants, and marine organisms, these are defined by a single species name yet people have microbiomes in their gut, mouth, skin, ears, eyes, and genitals legumes have symbiotic fungi that are part of their root systems and many bioluminescent marine animals have bacteria that provide the light. So, how should we classify these? They, indeed even we humans, are all metaorganisms—multiple species living in harmony.

Why does it matter if it is hard to classify biological information? Classification enables systems-level analysis of large data sets. Classification enables automation. Classification increases the ability to retrieve information from large data sets and enables the interpretation, discovery of new patterns, and acquisition of knowledge from large data sets. However, information acquired through use of classification schemes is only as good as the classification scheme, the consistency with which it is applied, and knowledge about its limitations.

Ideally, all functionally important information should be included whenever possible in the scientific literature. Furthermore, the relevant context-specific function(s) should be indicated when known. This need for context-specific information to ensure accuracy means that using text-mining and then applying an ontology that includes all functional classifications is not going to provide the necessary context-specific information. Automated classification is challenging and curation is necessary to ensure context-dependent accuracy. Thus, effective scientific communication relies on the author to provide the contextual details to ensure that the literature is accurate and precise, which makes biological findings as reproducible as possible.


Videoya baxın: Siz hayotingizni ozgartirmoqchimisiz? Fikrlaringizni ozgartiring!+ OZIGA ISHONCH Brian Tracy (Iyun 2022).


Şərhlər:

  1. Gaston

    Gözəl, çox faydalı bir ifadə

  2. Visar

    In my opinion, this article was stolen from you and placed on another site. I've seen her before.



Mesaj yazmaq