Məlumat

Eukariotlarda telomerlərin təkrar ardıcıllığı necə dəyişir?

Eukariotlarda telomerlərin təkrar ardıcıllığı necə dəyişir?


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.

Sual:

Onurğalı olmayan Eukaryotlarda telomerik təkrarlanan ardıcıllıq necə dəyişir? Müəyyən bir növün təkrarlanan ardıcıllığını bilirsinizsə, onu eşitməkdən məmnun olaram.

Fon:

Telomeraz, eukaryotik xromosomların uclarında olan telomer bölgələrindəki DNT zəncirlərinin 3' ucuna DNT ardıcıllığının təkrarlarını əlavə edən bir ribonukleoprotein fermentidir.

Onurğalılarda qorunan telomerik təkrarlanan ardıcıllıq "TTAGGG"-dir.


Suala cavab verən, bütün məlum növlər üçün telomerlərin təkrar ardıcıllığını göstərən verilənlər bazası: http://telomerase.asu.edu/sequences_telomere.html

Məsələn, mayada:


  • TTAGG telomerik təkrarları bir neçə həşəratda aşkar edilmişdir. Sahara, Marek və Trautdan (1):

(TTAGG)n tərkibli telomerlər üç Lepidoptera növündə, ipəkqurdu Bombyx mori (telomer ardıcıllığının yaxınlarda kəşf edildiyi), un güvəsi Ephestia kuehniella və mum güvəsi Galleria mellonella, Hymenoptera növünün birində, balda tapıldı. arı Apis mellifera, Coleoptera növünün bir növündə qabıq böcəyi Ips typographus, Orthoptera növünün bir növündə çəyirtkə Locusta migratoria və xərçəngkimilərdə amfipod Gammarus pulex

  • C. elegans TTAGGC təkrarlarına malikdir.(2)

  • TTAGGG motivi filamentli göbələklərdə də geniş yayılmışdır, Saccharomyces cerevisiae telomerlərində isə TG(TG)(TG) təkrarları var. Bir çox bitkilərdə TTTAGGG təkrarları var.(3)

Əlavə istinadlar üçün Wu et al.(4) kitabının girişinə baxın.


Telomerlərin və telomerazın struktur biologiyası

Telomerlər xromosom uclarını qeyri-qanuni bağlanma və rezeksiyadan qoruyan protein-DNT kompleksləridir. Telomeraz telomer qısalmasına qarşı telomerik DNT sintez edən bir ribonukleoprotein fermentidir. İnsan telomerləri telomerik DNT ilə sığınacaq kimi tanınan altı zülal kompleksi arasındakı komplekslərdən ibarətdir. Sığınacaq zülalları TRF1 və TRF2 ikiqat zəncirli telomerik DNT üçün bağlanma yaxınlığı və spesifikliyi təmin edir, POT1-TPP1 sığınacaq subkompleksi isə bütün xromosom uclarımız üçün xarakterik olan tək zəncirli telomerik G ilə zəngin çıxıntıları örtür. Xromosomların uclarını bağlayaraq, shelterin telomerik DNT-ni arzuolunmaz deqradasiyadan və uç-uca birləşmə hadisələrindən qoruyur. İnsan sığınacaq zülallarının strukturları konstitutiv və kontekstə xas qarşılıqlı təsirlər şəbəkəsini ortaya qoyur. Sığınacaq zülalı-DNT strukturları bu qarşılıqlı təsirlərin həm yüksək yaxınlıq, həm də DNT ardıcıllığının spesifikliyi üçün əsasları ortaya qoyur və şelterinin xromosom uclarını genomun qeyri-sabitliyindən necə səmərəli şəkildə qoruduğunu izah edir. Sığınacaq komponenti TIN2 tərəfindən təmin edilən bir neçə zülal-zülal qarşılıqlı əlaqəsi, sığınacaqların son qoruma funksiyasını qorumaq üçün vacibdir. Sığınacaq daxilində bu zülal-zülal interfeyslərinin tədqiqi effektiv bağlanmağa və yeni funksiyalara uyğunlaşmaya imkan verən bir sıra "domen-peptid" qarşılıqlı təsirlərini ortaya qoyur. Sığınacaqların modul təbiəti onun hissə-hissə struktur xarakteristikasını asanlaşdırsa da, telomeraz daxilindəki alt bölmələrin qarşılıqlı asılılığı onun struktur həllini çətinləşdirib. Bununla belə, bir neçə homoloqun kriyo-EM imkanlarındakı son irəliləyişlərlə birlikdə istismarı telomeraz funksiyasının altında yatan struktur biologiya haqqında biliklərimizin eksponensial artmasına səbəb oldu. Geniş çeşidli eukariotlardan olan telomeraz homoloqları telomerlərə cəlbetmə və yüksək telomer təkrar əlavə prosesi də daxil olmaqla telomerazaya xas funksiyaları təmin edən elementlərlə gücləndirilmiş tipik retroviral tərs transkriptaza bənzər zülal nüvəsini göstərir. Tərs transkripsiya üçün şablon təmin etməklə yanaşı, telomerazanın RNT komponenti katalitik və köməkçi zülal alt bölmələri üçün bir çərçivə təmin edir, telomerik təkrar ardıcıllığının sərhədlərini müəyyənləşdirir və RNP-nin yığılmasında, sabitliyində və ticarətində mühüm rol oynayır. İnsan telomeraz strukturunun yüksək dəqiqlikli tərifi yeni ortaya çıxmağa başlasa da, texniki tərəqqinin sürətli tempi bu sahədə qaçılmaz irəliləyişləri proqnozlaşdırır. Burada, biz məməlilərin xromosomunun son mühafizəsi və replikasiyasının molekulyar təsvirini təmin etmək üçün telomerlər və telomerazları əhatə edən struktur biologiyanı nəzərdən keçiririk.

Açar sözlər: ATM ATR DNT zədələnməsinə cavab DNT təmiri Son qoruma Son replikasiya Meiosis Shelterin Telomerase Telomeres.

Rəqəmlər

Tərkibini göstərən sxematik…

Xromosomun son mühafizəsi və sonunda iştirak edən komplekslərin tərkibini göstərən sxematik ...

Altı domen diaqramları…

Altı insan sığınacaq zülalının domen diaqramları. DC qaynar nöqtəsi uzanmağı göstərir...

Tək zəncirli xromosomun struktur əsası...

Tək zəncirli xromosomun son mühafizəsi üçün struktur əsas. A) Sol: TEBP-α-β-nın quruluşu…

TPP1 domenlərinin kristal strukturları...

TPP1 domenlərinin kristal strukturları və əlaqəli protein-protein interfeysləri. A) Kristal quruluşu…

TRF1, TRF2, struktur biologiyası…

TRF1, TRF2 və bağlayıcı tərəfdaşların struktur biologiyası. A) TRF1-in Myb domeni…

Telomeraz domenlərinin kristal strukturları...

Telomeraz domenlərinin kristal strukturları və əlaqəli interfeyslər. A) hTERT domen diaqramı.…

Telomeraz holoenziminin strukturları. A)…

Telomeraz holoenziminin strukturları. A) The Tribolium kastaneum TERT üzüyü bir…


Telomerlər və Telomerazlar: Eyni Rol üçün Struktur Müxtəliflik

7.2 Xromosom ekstremitələrinin təbiəti

Telomerlər orqanizmlərə görə əhəmiyyətli struktur müxtəlifliyinə malikdir [FUL 14] . Eukariotlarda struktur çox qorunub saxlanılır (Şəkil 7.1(a)). O, G-overhang adlanan 3' tərəfində iki telli bölgədən və tək telli uzantıdan ibarətdir. İki zəncirli və tək zəncirli bölgənin uzunluğu növlərə, hüceyrə növünə və müxtəlif xromosomlara görə dəyişir. İnsanlarda telomerlərin uzunluğu iki zəncirli bölgə üçün 2 ilə 15 kb arasında, tək zəncirli bölgə üçün isə 150 ​​ilə 300 əsas arasında dəyişir. Xətti xromosomlu bəzi virus və bakteriyalarda və mitoxondriyada çox müxtəlif strukturlara rast gəlinir ki, bunlarda iki zəncirli bölgə ya 3' və ya 5' tək zəncirli bölgə ilə, kovalent bağlanmış saç ipi quruluşu və ya kovalent bağlanmış zülal ilə sonlanır. .

Şəkil 7.1. Müxtəlif eukaryotik orqanizmlərin strukturu (a) və telomer ardıcıllığı (b)

Əksər eukaryotik hüceyrələrdə telomerik DNT bir növdən digərinə dəyişən qısa tandem təkrarlardan, kodlaşdırılmayan ardıcıllıqdan ibarətdir. Bu ardıcıllıq ən çox xromosom ekstremitəsinə doğru 5'-dən 3'-yə qədər istiqamətlənmiş zəncirdə guanində zəngindir, lakin G + T ilə zəngin ardıcıllıqlar da tapılır (Şəkil 7.1(b)). 5'TTAGGG3' ardıcıllığı onurğalıların xromosom ekstremitəsini təmsil edir, digər telomerik ardıcıllıqlar protozoa, maya və ali bitkilərdə müəyyən edilmişdir (Şəkil 7.1(b)). İlk telomer TTGGGG motivi siliatda səciyyələnirdi Tetrahymena thermophila E. Blackburn [BLA 78] tərəfindən. Müxtəlif növlərdə telomerik DNT ardıcıllığı xromosom ekstremitələrindəki DNT ardıcıllığının nisbətən yaxşı qorunduğunu göstərir (TxAyGz tipli konsensus ardıcıllığı) TTAGGG ardıcıllığı əksər eukariotların kanonik ardıcıllığını təmsil edir. Eukariotlarda olduğu kimi, bəzi virus və bakteriyalarda və mitoxondriyada telomerik DNT qısa tandem təkrarlarından və ya TIR (Telomere Ters Təkrar) adlanan ters çevrilmiş ardıcıllığın uzun təkrarından ibarət ola bilər. Drosofilada köçürülə bilən elementlər telomerlər əmələ gətirir (bu fəsildə müzakirə etməyəcəyimiz eukariotlar istisna olmaqla).


Nəticələr

Yosun Telomerlərinin Nümunə Toplanması və Təhlilləri

Yosunların filogenetik cəhətdən geniş nümunəsini əhatə etmək üçün mədəniyyət kolleksiyalarından 48 yosun ştamını becərdik (əlavə cədvəl S1, Əlavə material), o cümlədən Chloroplastida (Chlorophyta və Streptophyta), Rhodophyta, Glaucophyta, Haptophyta, Alveolataphyroantiaeaeae , və Eustigmatophyceae) və Euglenozoa (əlavə cədvəl S1, Əlavə material onlayn). Biz bütün yosun suşlarını telomeraza aktivliyinə görə TRAP analizi ilə araşdırdıq (əlavə şəkil S2A, Əlavə material onlayn) və xromosomların uclarını hansı DNT ardıcıllığının əmələ gətirdiyini (yəni, telomeraza tərəfindən hansı ardıcıllığın sintez olunduğunu) müəyyən etmək üçün 31 suşdan TRAP məhsullarını klonladıq. (cədvəl 1 və şək. 2 və 3 əlavə şək. S2, Əlavə material onlayn). Bu tədqiqatda istifadə edilən yosun ştammları həm telomerik ardıcıllığın dərc edilmiş məlumatlardan ehtimal oluna biləcəyi qruplardan, həm də telomerik ardıcıllığın hələ təsvir edilmədiyi qruplardan gəldi. Sonuncu hallarda, yalan-mənfi nəticələrin qarşısını almaq üçün üç müxtəlif substrat primerləri ilə birlikdə bir sıra alternativ tərs primer ardıcıllığı istifadə edilmişdir. Yosun ştammlarının bir alt çoxluğunda (cəmi 32) variant mini-peyk telomerik təkrarlarının baş verməsi Cənubi hibridləşdirmə (nöqtə-blot hibridləşdirmə və/və ya terminal məhdudlaşdırma fraqmenti [TRF] analizi şək. 4 və əlavə şəkil. S3, Əlavə material) ilə araşdırıldı. telomerik oliqonukleotid zondlarından istifadə etməklə (əlavə cədvəl S2, Əlavə material onlayn). Namizəd telomerik ardıcıllıqların terminal mövqeyi səkkiz yosun növündə BAL31 nukleaz həzmi və Cənubi hibridləşdirmə ilə sınaqdan keçirilmişdir (nümunəvi nümunələr şək. 5-də, əlavə şək. S3 və Əlavə Məlumat, Əlavə material online).

Archaeplastida-da telomeraz aktivliyi TRAP analizi ilə araşdırıldı. Glaucophyta-nın nümayəndəli yosun suşlarında telomeraza aktivliyi (A, TEL195 Gla. nostochinearum), Rhodophyta (B, TEL213 R. maculata), Chlorophyta (C, TEL211 T. chui D, TEL121 Dictyochloropsis irregularis E, TEL94 Pseudendocloniopsis botryoides və TEL124 Pseudendoclonium basiliense) və Streptophyta (F, TEL198 Mesotaenium endlicherianum G, TEL97 Klebsormidium subtilissimum, TEL100 K. dissectum, TEL101 K. flaccidum, TEL103 K. nitens, TEL187 K. crenulatum) filogenetik mənşəyinə görə qruplaşdırılmış (yuxarıda panellərdə göstərilmişdir) fəaliyyət substrat və əks primerlərin kombinasiyalarından istifadə etməklə göstərilir—GG(21) və HUTC (insan tipli primer) (A), 47F və TELPR30-3A (Ərəbidopsis-növ) (B, C, F) və ya pSSyF və TELPR30-3A (D, E). İnsan tipinə uyğun telomerik təkrarların sintezi və Ərəbidopsis-tip ardıcıllığı (cədvəl 1 ilə müqayisə edin) Glaucophyta (A) və üç yaşıl yosun sinfi (C, Xlorodendrophyceae D, Trebouxiophyceae F, Zygnematophyceae) müvafiq olaraq. Mənfi nəticələr Rhodophyta (B) və Ulvophyceae (E). Klebsormidiophyceae nümunələri (G) iki fərqli telomer növünün sintezini, TS21 və substrat primerinin alternativ birləşmələrini göstərdi. Xlamidomonas-tipli təkrar tərs primer (CHTTRAPRev1) və ya substrat primerinin pSSyF və TTTTAGG tipli təkrar tərs primer (T4AG2-C), telomeraza ilə TRAP məhsullarının (oxlar) 7 və ya 8 nt dövri sintezini nümayiş etdirir. K. subtilissimum (TEL97) və ya başqa Klebsormidium spp., müvafiq olaraq (cədvəl 1). Zülal ekstraktlarından hazırlanarkən telomerazın təmizlənməsinin effektivliyindəki fərqlər aşağıda göstərilən nümunələrdə sənədləşdirilmişdir. C, D, F, və G (Əlavə S3 cədvəlində ümumiləşdirilmişdir, Əlavə material onlayn). Üçbucaqlar TEL94 istisna olmaqla, zülal ekstraktında PEG çöküntüsü olmadan (xam, cr.), çökməmiş (supernatant, sup) və PEG ilə çökdürülmüş fraksiyalarda (telomeraz ekstraktı, məsələn) müxtəlif miqdarda ümumi zülalın (0,1 və 1 μg) olduğunu göstərir.E: 0,1, 0,2 μg), TEL124 (E: 0,1, 0,5 μg), TEL97 (G: 0,1, 0,8 μg), TEL100 (G: 0,1, 0,3 μg) və TEL101 (G: 0,1, 0,4 μg). Bir nümunə göstərildikdə, TEL121 istisna olmaqla, 1 μg və ya daha yüksək miqdarda ümumi protein istifadə edilmişdir.D: hamısı 0,5 μg), TEL211 (C: sup 0,5 μg), TEL94 (E: cr. 0,1, 0,3 μg) və TEL101 (G: sup 0,4 μg). Telomeraza ilə zənginləşdirilmiş ekstraktlar (ümumi proteinin 50 ng). Chlamydomonas hidra (TTTTAGGG), Arabidopsis thaliana şitillər (TTTAGGG) və Euglena stellata (TTAGGG) 8-, 7- və 6-nt dövrilik nərdivanının nümunə nəzarəti kimi istifadə edilmişdir, müvafiq olaraq mənfi nəzarət (−), çıxarış yoxdur.

Archaeplastida-da telomeraz aktivliyi TRAP analizi ilə araşdırıldı. Glaucophyta-nın nümayəndəli yosun suşlarında telomeraza aktivliyi (A, TEL195 Gla. nostochinearum), Rhodophyta (B, TEL213 R. maculata), Chlorophyta (C, TEL211 T. chui D, TEL121 Dictyochloropsis irregularis E, TEL94 Pseudendocloniopsis botryoides və TEL124 Pseudendoclonium basiliense) və Streptophyta (F, TEL198 Mesotaenium endlicherianum G, TEL97 Klebsormidium subtilissimum, TEL100 K. dissectum, TEL101 K. flaccidum, TEL103 K. nitens, TEL187 K. crenulatum) filogenetik mənşəyinə görə qruplaşdırılmış (yuxarıda panellərdə göstərilmişdir) fəaliyyət substrat və əks primerlərin kombinasiyalarından istifadə etməklə göstərilir—GG(21) və HUTC (insan tipli primer) (A), 47F və TELPR30-3A (Ərəbidopsis-növ) (B, C, F) və ya pSSyF və TELPR30-3A (D, E). İnsan tipinə uyğun telomerik təkrarların sintezi və Ərəbidopsis-tip ardıcıllığı (cədvəl 1 ilə müqayisə edin) Glaucophyta (A) və üç yaşıl yosun sinfi (C, Xlorodendrophyceae D, Trebouxiophyceae F, Zygnematophyceae) müvafiq olaraq. Mənfi nəticələr Rhodophyta (B) və Ulvophyceae (E). Klebsormidiophyceae nümunələri (G) iki fərqli telomer növünün sintezini, TS21 və substrat primerinin alternativ birləşmələrini göstərdi. Xlamidomonas-tipli təkrar tərs primer (CHTTRAPRev1) və ya substrat primerinin pSSyF və TTTTAGG tipli təkrar tərs primer (T4AG2-C), telomeraza ilə TRAP məhsullarının (oxlar) 7 və ya 8 nt dövri sintezini nümayiş etdirir. K. subtilissimum (TEL97) və ya başqa Klebsormidium spp., müvafiq olaraq (cədvəl 1). Zülal ekstraktlarından hazırlanarkən telomerazın təmizlənməsinin effektivliyindəki fərqlər aşağıda göstərilən nümunələrdə sənədləşdirilmişdir. C, D, F, və G (Əlavə S3 cədvəlində ümumiləşdirilmişdir, Əlavə material onlayn). Üçbucaqlar TEL94 istisna olmaqla, zülal ekstraktında PEG çöküntüsü olmadan (xam, cr.), çökməmiş (supernatant, sup) və PEG ilə çökdürülmüş fraksiyalarda (telomeraz ekstraktı, məsələn) müxtəlif miqdarda ümumi zülalın (0,1 və 1 μg) olduğunu göstərir.E: 0,1, 0,2 μg), TEL124 (E: 0,1, 0,5 μg), TEL97 (G: 0,1, 0,8 μg), TEL100 (G: 0,1, 0,3 μg) və TEL101 (G: 0,1, 0,4 μg). Bir nümunə göstərildikdə, TEL121 istisna olmaqla, 1 μg və ya daha yüksək miqdarda ümumi protein istifadə edilmişdir.D: hamısı 0,5 μg), TEL211 (C: sup 0,5 μg), TEL94 (E: cr. 0,1, 0,3 μg) və TEL101 (G: sup 0,4 μg). Telomeraza ilə zənginləşdirilmiş ekstraktlar (ümumi proteinin 50 ng). Chlamydomonas hidra (TTTTAGGG), Arabidopsis thaliana şitillər (TTTAGGG) və Euglena stellata (TTAGGG) 8-, 7- və 6-nt dövrilik nərdivanının nümunə nəzarəti kimi istifadə edilmişdir, müvafiq olaraq mənfi nəzarət (−), çıxarış yoxdur.

Archaeplastida xaricindəki yosunlarda telomeraz aktivliyi TRAP analizi ilə araşdırıldı. İnsan tipini sintez edən telomeraza ilə yosun suşlarının nümayəndəli nümunələrindən telomeraz aktivliyinin təhlilinin nəticələri (A, Euglenophyceae, Haptophyta) və Ərəbidopsis-növ (B, Xanthophyceae, Alveolata) telomerik ardıcıllıq və mənfi telomeraz aktivliyi olanlar (C, Bacillariophyceae, Eustigmatophyceae), göstərilmişdir. Müsbət TRAP məhsullarının nərdivanı (A, B) nəzarət nümunələrinin 6 və ya 7 nt dövriliyinə uyğundur (insan və Ərəbidopsis-müvafiq olaraq növü). Zülal ekstraktında hazırlanarkən telomerazın təmizlənməsinin effektivliyi (əlavə cədvəl S3, Əlavə material onlayn olaraq ümumiləşdirilmişdir) monitorinq edilmişdir (A, B) PEG çöküntüsü olmadan (xam, cr.) və fraksiyalarda çökməmiş (supernatant, sup) və PEG ilə çökdürülmüş (telomeraza ekstraktı, s.), tərkibində 100 ng və/və ya 1 μq ümumi protein olan zülal ekstraktları istifadə edilmişdir. Mənfi nəticələr (C) dən müxtəlif miqdarda ümumi zülal istifadə edilərək (üçbucaqla göstərilmişdir) əldə edilmişdir Phaeodactylum tricornutum (TEL231 1, 0,5, 0,1 μg), Vischeria punctata (TEL201, 0,5 μg) və Eustigmatos polifemi (TEL133, 1, solda 0,1 μg və orta paneldə 0,5 μg) və müxtəlif astar birləşmələri (panellərin altında göstərilmişdir). Substrat primeri GG(21) və insan tipli təkrar tərs primer HUTC (A, C) və ya substrat astarının 47F və Ərəbidopsis-TELPR30-3A tipli təkrar tərs astar (B, C) istifadə edilmişdir. Telomeraza ilə zənginləşdirilmiş ekstraktlar (ümumi proteinin 50 ng). Chlamydomonas hidra (TTTTAGGG), Arabidopsis thaliana şitillər (TTTAGGG) və Euglena stellata (TTAGGG) 8-, 7- və 6-nt dövrilik nərdivanının nümunə nəzarəti kimi istifadə edilmişdir, müvafiq olaraq mənfi nəzarət (−), çıxarış yoxdur.

Archaeplastida xaricindəki yosunlarda telomeraz aktivliyi TRAP analizi ilə araşdırıldı. İnsan tipini sintez edən telomeraz ilə yosun suşlarının nümayəndəli nümunələrindən telomeraz aktivliyinin təhlilinin nəticələri (A, Euglenophyceae, Haptophyta) və Ərəbidopsis-növ (B, Xanthophyceae, Alveolata) telomerik ardıcıllıq və mənfi telomeraz aktivliyi olanlar (C, Bacillariophyceae, Eustigmatophyceae), göstərilmişdir. Müsbət TRAP məhsullarının nərdivanı (A, B) nəzarət nümunələrinin 6 və ya 7 nt dövriliyinə uyğundur (insan və Ərəbidopsis-müvafiq olaraq növü). Zülal ekstraktında hazırlanarkən telomerazın təmizlənməsinin effektivliyi (əlavə cədvəl S3, Əlavə material onlayn olaraq ümumiləşdirilmişdir) monitorinq edilmişdir (A, B) PEG çöküntüsü olmadan (xam, cr.) və fraksiyalarda çökməmiş (supernatant, sup) və PEG ilə çökdürülmüş (telomeraza ekstraktı, s.), tərkibində 100 ng və/və ya 1 μq ümumi protein olan zülal ekstraktları istifadə edilmişdir. Mənfi nəticələr (C) dən müxtəlif miqdarda ümumi zülal istifadə edilərək (üçbucaqla göstərilmişdir) əldə edilmişdir Phaeodactylum tricornutum (TEL231 1, 0,5, 0,1 μg), Vischeria punctata (TEL201, 0,5 μg) və Eustigmatos polifemi (TEL133, 1, solda 0,1 μg və orta paneldə 0,5 μg) və müxtəlif astar birləşmələri (panellərin altında göstərilmişdir). Substrat primeri GG(21) və insan tipli təkrar tərs primer HUTC (A, C) və ya substrat astarının 47F və Ərəbidopsis-TELPR30-3A tipli təkrar tərs astar (B, C) istifadə edilmişdir. Telomeraza ilə zənginləşdirilmiş ekstraktlar (ümumi proteinin 50 ng). Chlamydomonas hidra (TTTTAGGG), Arabidopsis thaliana şitillər (TTTAGGG) və Euglena stellata (TTAGGG) 8-, 7- və 6-nt dövrilik nərdivanının nümunə nəzarəti kimi istifadə edilmişdir, müvafiq olaraq mənfi nəzarət (−), çıxarış yoxdur.

Genomik DNT-nin telomer və telomerebənzər mini peyk zondları ilə nöqtə-blok hibridləşməsi. Yosun suşlarından və nəzarət nümunələrindən (solda filogeniya mövqeyinə görə siyahıya alınmış) genomik DNT nümunələri (nöqtə başına 1-2 μg) ləkələnmiş və müxtəlif telomer növlərini və törəmə ardıcıllıqları (nöqtə sütunlarında göstərilmişdir) təmsil edən radioaktiv etiketli oliqonukleotid zondları ilə hibridləşdirilmişdir. Telomer tipinin telomeraz analizində aşkar edildiyi nümunələr (şək. 2 və 3, cədvəl 1) müvafiq oliqonukleotidlə hibridləşdirilmiş, lakin digər minipeyklərin də baş verməsi göstərilmişdir. T4AG2 və CHSB zondları çarpaz hibridləşdi və Cənubi hibridləşdirmə ilə fərqlənə bilmədi (ətraflı məlumat üçün əlavə materiala, Əlavə materiala onlayn baxın). T2CG3 mini peyki yosun nümunələri arasında siqnal göstərdi, lakin terminal vəziyyətdə deyil (əlavə materiala, Onlayn Əlavə materiala baxın) oxşar vəziyyət təsvir edilmişdir. Allium (Sýkorová et al. 2006). Nəzarət DNT nümunələri təmsil edir Ərəbidopsis-növ (Xlorella vulgaris) və insan tipli telomerlər (insan və İpheion uniflorum, Alliaceae) qeyd edir ki, bitki DNT-si də əcdadın bir hissəsini ehtiva edir Ərəbidopsis- tip mini peyk. Membranların nəzarət rehibridizasiyası qarışıq rDNT zondu ilə aparılmışdır (ətraflı məlumat üçün Materiallar və Metodlara baxın) yox, təhlil edilməmişdir.

Genomik DNT-nin telomer və telomerebənzər mini peyk zondları ilə nöqtə-blok hibridləşməsi. Yosun suşlarından və nəzarət nümunələrindən (solda filogeniya mövqeyinə görə siyahıya alınmış) genomik DNT nümunələri (nöqtə başına 1-2 μg) ləkələnmiş və müxtəlif telomer növlərini və törəmə ardıcıllıqları (nöqtə sütunlarında göstərilmişdir) təmsil edən radioaktiv etiketli oliqonukleotid zondları ilə hibridləşdirilmişdir. Telomer tipinin telomeraz analizində aşkar edildiyi nümunələr (şək. 2 və 3, cədvəl 1) müvafiq oliqonukleotidlə hibridləşdirilmiş, lakin digər minipeyklərin də meydana çıxması göstərilmişdir. T4AG2 və CHSB zondları çarpaz hibridləşdi və Cənubi hibridləşdirmə ilə fərqlənə bilmədi (ətraflı məlumat üçün əlavə materiala, Əlavə materiala onlayn baxın). T2CG3 mini peyki yosun nümunələri arasında siqnal göstərdi, lakin terminal vəziyyətdə deyil (əlavə materiala, Onlayn Əlavə materiala baxın) oxşar vəziyyət təsvir edilmişdir. Allium (Sýkorová et al. 2006). Nəzarət DNT nümunələri təmsil edir Ərəbidopsis-növ (Xlorella vulgaris) və insan tipli telomerlər (insan və İpheion uniflorum, Alliaceae) qeyd edir ki, bitki DNT-si də əcdadın bir hissəsini ehtiva edir Ərəbidopsis- tip mini peyk. Membranların nəzarət rehibridizasiyası qarışıq rDNT zondu ilə aparılmışdır (ətraflı məlumat üçün Materiallar və Metodlara baxın) yox, təhlil edilməmişdir.

Telomerlərin analizi Euglena stellata. Agaroz tıxaclarındakı yüksək molekulyar çəkili DNT nümunələri BAL31 nukleazı ilə göstərilən vaxtlarda (dəqiqələrlə) və sonra HindIII məhdudlaşdırıcı fermenti ilə həzm olundu. Tıxaclarda qalan DNT impulslu sahə elektroforezi (sol panel) və parçalanmadan sonra DNT-nin aşağı molekulyar hissəsi (reaksiya məhluluna yayılmış) şərti agaroz gel elektroforezi (sağ panel) ilə təhlil edilmişdir. İnsan tipli telomer zondu (BAL31 həzmi olmadan) ilə aşkar edilən TRF-lər 20 ilə 145 kb arasında dəyişir və BAL31 həzminə həssasdır. BAL31 ilə 15 və 50 dəqiqəlik həzmdən sonra qısaldılmış TRF-lərin bir hissəsi adi gel hibridləşməsi zamanı aşkar edilmiş aşağı molekulyar çəkili fraqmentlərə keçir. Nərdivan kilobazalardadır.

Telomerlərin analizi Euglena stellata. Agaroz tıxaclarındakı yüksək molekulyar çəkili DNT nümunələri BAL31 nukleazı ilə göstərilən vaxtlarda (dəqiqələrlə) və sonra HindIII məhdudlaşdırıcı fermenti ilə həzm olundu. Tıxaclarda qalan DNT impulslu sahə elektroforezi (sol panel) və parçalanmadan sonra DNT-nin aşağı molekulyar hissəsi (reaksiya məhluluna yayılmış) şərti agaroz gel elektroforezi (sağ panel) ilə təhlil edilmişdir. İnsan tipli telomer zondu (BAL31 həzmi olmadan) ilə aşkar edilən TRF-lər 20 ilə 145 kb arasında dəyişir və BAL31 həzminə həssasdır. BAL31 ilə 15 və 50 dəqiqəlik həzmdən sonra qısaldılmış TRF-lərin bir hissəsi adi gel hibridləşməsi zamanı aşkar edilmiş aşağı molekulyar çəkili fraqmentlərə keçir. Nərdivan kilobazalardadır.

TRAP Assay və Klonlaşdırmanın Nəticələri

N ote .—Telomer növü TRAP məhsullarının nukleotid dövriliyinə (kiçik hərflər) və ya klonlaşdırılmış TRAP məhsullarına (böyük hərflər) əsasən müəyyən edilmişdir. Astarlar: a, pSSyF b, 47F c, GG(21) d, TS21 e, CAMV f, TELPR30-3A g, TELPR h, HUTC i, T4AG2-C j, T4AG2-PR k, CHTRTTRAPRev1 l, TTATAG3-C na , təhlil edilməmişdir. Minipeyk variantları telomeraz məhsulları arasında aşkar edilmiş göstərilən telomer motivlərinin sayına aiddir, əsas telomer növləri qalın hərflərlə göstərilmişdir. T- və ya G-slippage kimi təsnif edilən səhvlər təkrarlanan vahidə daxil edilmiş əlavə T və ya G nukleotidləridir. Digər səhvlər, əsasən nukleotidlərin silinməsi və ya A/G əvəzlənməsi, nukleotidlərin yanlış birləşmələri (uyğunsuzluqlar) hesab olunur.

TRAP Assay və Klonlaşdırmanın Nəticələri

N ote .—Telomer növü TRAP məhsullarının nukleotid dövriliyinə (kiçik hərflər) və ya klonlaşdırılmış TRAP məhsullarına (böyük hərflər) əsasən müəyyən edilmişdir. Primerlər: a, pSSyF b, 47F c, GG(21) d, TS21 e, CAMV f, TELPR30-3A g, TELPR h, HUTC i, T4AG2-C j, T4AG2-PR k, CHTRTTRAPRev1 l, TTATAG3-C na , təhlil edilməmişdir. Minipeyk variantları telomeraz məhsulları arasında aşkar edilmiş göstərilən telomer motivlərinin sayına aiddir, əsas telomer növləri qalın hərflərlə göstərilmişdir. T- və ya G-slippage kimi təsnif edilən səhvlər təkrarlanan vahidə daxil edilmiş əlavə T və ya G nukleotidləridir. Digər səhvlər, əsasən nukleotidlərin silinməsi və ya A/G əvəzlənməsi, nukleotidlərin yanlış birləşmələri (uyğunsuzluqlar) hesab olunur.

TRAP Assay istifadə edərək Archaeplastida-da Telomeraz Fəaliyyətinin Skrinqi

Chlorophyta və Streptophyta-dan olan 23 və 8 yosun ştammını, TELPR30-3A tərs primerindən istifadə edərək, telomeraz aktivliyinin mövcudluğunu araşdırdıq. Ərəbidopsis-tip telomerik ardıcıllıq. The Ərəbidopsis-tip ardıcıllığı əvvəlki nəticələrimizə əsasən bu qrup üçün əcdad telomer tipi kimi qəbul edildi (Fulnečková et al. 2012). Chlorophyceae, Trebouxiophyceae və Chlorodendrophyceae xlorofit siniflərindən olan yosun ştammları 7-nukleotid (nt) dövri məhsullarla (şək. 2) müsbət telomeraza fəaliyyəti göstərmiş və klonlanmış TRAP məhsulları sintezini təsdiq etmişdir. Ərəbidopsis-telomerik ardıcıllığın növü (cədvəl 1). “Xam” telomeraza ekstraktlarında, PEG-təmizlənmiş ekstraktlarda və PEG-çökməmiş zülal fraksiyasında telomeraz fəaliyyətinin müqayisəsi göstərdi ki, telomeraz aktivliyi bütün bu telomeraz-müsbət yosun suşlarında PEG-çökməmiş fraksiyada da mövcuddur (əlavə). cədvəl S3 , Əlavə material onlayn). Bununla belə, Ulvophyceae sinfindən olan yosun suşları təkrarlanan telomeraz aktivliyi göstərə bilmədi. Alternativ telomer növlərinə və ya minipeyk variantlarına uyğun gələn ardıcıllıqla əks primerlərin sınaqdan keçirilməsi və/və ya mümkün telomeraz substrat üstünlüklərinin öhdəsindən gəlmək üçün müxtəlif substrat primerlərindən istifadə edilməsi müsbət nəticələr vermədi (əlavə cədvəl S4, Əlavə material online). Nəzarət təcrübəsi yosun ekstraktlarında telomeraz inhibitorlarının mövcudluğunu istisna etdi (əlavə şəkil S1, Əlavə material daha sonra müzakirə ediləcək). İki halda, biz insan tipli əks primerdən istifadə edərək çox zəif TRAP məhsullarının nərdivanını yaşadıq, lakin biz PCR üsulu ilə müvafiq iki yosun mədəniyyətində göbələk çirkləndiricilərini müəyyən etdik (Materiallar və Metodlara baxın), bu qalıq fəaliyyətə görə cavabdeh ola bilər. nümunələri sınaqdan keçirdi.

Streptofit sinfinin Zygnematophyceae (TEL181) müxtəlif qollarını təmsil edən üç yosun ştammı Zygnema circumcarinatum, TEL196 Micrasterias crux-melitensis, və TEL198 Mesotaenium endlicherianum) müsbət telomeraz aktivliyi və sintezi nümayiş etdirdi Ərəbidopsis-telomerik təkrar növü (şək. 2 və cədvəl 1). Bunun əksinə olaraq, Klebsormidiophyceae sinfində iki fərqli telomer növü nümayiş etdirilə bilər (şək. 2 və cədvəl 1). Dörd suş (TEL100 K. parçalanma, TEL101 K. flaccidum, TEL103 K. nitens, və TEL187 K. crenulatum) 8-nt dövriliyi ilə nümunə göstərdi və TRAP məhsullarının klonlanması ilə sintezini aşkar etdi. Xlamidomonas-tip telomerik ardıcıllıqlar. Maraqlıdır ki, TRAP testi ilə uğursuz oldu Xlamidomonas-tərs astar yazın (şək. 2). K. subtilissimum (TEL97) və TTTTAGG mini peyk təkrar variantının sintezi nəticəsində yaranan 7 nt dövriliyi göstərdi (cədvəl 1). Müxtəlif substrat primerlərindən istifadə edərək telomeraz fəaliyyətinin tədqiqi Zygnematophyceae, Chlorophyceae, Trebouxiophyceae və telomerazalar arasında substrat istifadəsində fərq göstərdi. Ərəbidopsis, nəticədə TRAP məhsullarının nümunəsi dəyişdi (əlavə şəkil S2, Əlavə material onlayn). Substrat primerinin istifadəsində oxşar fərq, insan tipli telomer təkrarlarını sintez edən telomeraza malik Asparagales monokotiledonlu sıradan bitkilərdə müşahidə edilmişdir (Sýkorová, Leitch, Fajkus 2006).

Rodofitlərin müxtəlif qollarını əhatə edən üç yosun ştammı, telomerik ardıcıllıqdan əldə edilən tərs oliqonukleotid primerinin altı variantından istifadə edilərək tədqiq edildikdə telomeraz fəaliyyəti göstərə bilmədi. Cya. merolae (əlavə cədvəllər S2 və Əlavə məlumat, Əlavə material onlayn) və ya dörd alternativ tərs primer (əlavə cədvəl S4, Əlavə material onlayn) Ərəbidopsis növü (şək. 2 və cədvəl 1). TRAP analizinin uğursuzluğunun yosun telomeraz ekstraktlarında inhibitorların olması ilə bağlı olub-olmadığını yoxlamaq üçün biz nəzarət eksperimenti həyata keçirdik, burada mənfi qırmızı yosun telomeraz ekstraktları müsbət nəzarət ekstraktına əlavə edildi. A. taliana 1:1 və ya 3:1 nisbətində. Qırmızı yosun ekstraktlarının heç biri aydın inhibitor təsir göstərməmişdir (əlavə şəkil S1, Əlavə material onlayn). İnsan tipli tərs primerlə üç müxtəlif substrat primerindən istifadə edərək telomeraz fəaliyyətinin sonrakı təhlilləri hər üç qırmızı yosun nümunəsində müsbət nəticə göstərdi, lakin yalnız substrat primeri 47F istifadə edildi (əlavə şəkil S5, Əlavə material online). Gücləndirilmiş minipeyk təkrarının şəxsiyyətini yoxlamaq üçün biz alternativ tərs primer (T3AG2-C) ilə də TRAP reaksiyalarını həyata keçirdik ki, bu da digər yosun növlərindən (sonra müzakirə olunacaq) insan tipli təkrarları ehtiva edən TRAP məhsullarını uğurla gücləndirə bildi. nəzarət kimi xidmət edir. Bu nəzarət reaksiyalarından klonlanmış TRAP məhsullarının ardıcıllığı aşkar etdi ki, yalnız əks primer ardıcıllığının təkrarları gücləndirilib, bu da yanlış müsbət nəticəni göstərir.

Qlaukofit yosunları Glaucocystis nostochinearum (TEL195) TRAP məhsullarının 6 nt dövriliyi ilə telomeraza aktivliyini göstərdi (şək. 2). Ərəbidopsis- və ya insan tipli tərs astar. Hər iki primer kombinasiyasından TRAP məhsullarının klonlaşdırılması insan tipli telomerik ardıcıllığın sintezini təsdiqlədi. Gla. nostochinearum telomeraza (cədvəl 1). Maraqlıdır ki, hər iki streptofit sinifindən olan yosun ştammları, həm təmizlənmiş, həm də təmizlənməmiş nümunələrdə oxşar fəaliyyət göstərən xlorofitlərdən və qlaukofit yosunlarından fərqli olaraq, PEG təmizlənməsindən sonra protein ekstraktında telomerazın əhəmiyyətli dərəcədə zənginləşməsini göstərdi (əlavə cədvəl S3, onlayn əlavə materiala baxın) .

Digər Alq Qruplarında Telomeraza Fəaliyyəti

Digər yosun qruplarının nümayəndələrində də telomeraza aktivliyini araşdırdıq. Nəşr edilən məlumatlara görə, diatomlar və evqlenofitlər insan tipli telomerik minisatellit tərəfindən əmələ gələn telomerlərə malik olmalıdırlar (Dooijes et al. 2000 Armbrust et al. 2004), lakin biz diatomda heç bir telomeraz fəaliyyətini (şək. 3) aşkar edə bilmədik. TEL231 P. trikornutum. Bunun əksinə olaraq, üç Euglena sınaqdan keçirilmiş növlər (Euglenophyceae) və haptofit TEL210 Pavlova lüteri yüksək telomeraz aktivliyi və insan tipli telomerik təkrarların sintezi nümayiş etdirilmişdir (cədvəl 1). Substrat primer ardıcıllığında mümkün üstünlükləri və ya diatom telomeraz ekstraktında inhibitorların mövcudluğunu araşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuş nəzarət təcrübələri TRAP analizinin uğursuzluğunun bu texniki səbəblərini istisna etdi (əlavə cədvəl S4 və Əlavə məlumatlar, Əlavə material online əvvəlki müzakirəyə istinad edin). TRAP məhsullarının müşahidə edilən 7 nt dövriliyi və klonlanması gözlənilən sintezi təsdiqlədi Ərəbidopsis-telomerik tip C. velia (şək. 3 və cədvəl 1), bu, Alveolata daxilindəki filogenetik mövqeyinə uyğundur, əvvəlki təcrübələrdən məlum olan dinoflagellatlara yaxındır. Ərəbidopsis-tip ardıcıllığı (Fojtová et al. 2010). Xanthophyceae və Eustigmatophyceae siniflərindən alınan nümunələr, hər ikisinin Stramenopiles içərisində olan Ochrophyta yosun filumuna aid olmasına baxmayaraq, çox fərqli nəticələr göstərdi. Hər beş ksantofit (TEL95 Ksantonema bax. hormidioidlər, TEL202 Pleurochloris meiringensis, TEL203 Ksantonema zəifləməsi, TEL204 Heterococcus protonematoides, və TEL205 Botrydiopsis müdaxilə edir) telomerazın sintez etdiyini göstərdi Ərəbidopsis-tip ardıcıllığı, tədqiq edilmiş iki eustigmatofit ştammı (TEL133) Eus. polifem və TEL201 V. nöqtələr) did not reveal any reproducible telomerase activity ( fig. 3). Similar to diatoms, control experiments using different combinations of substrate and reverse primers showed negative result ( supplementary table S4 , Supplementary Material online), whereas a presence of inhibitors was excluded (discussed earlier, supplementary fig. S1 , Supplementary Material online). A PEG purification step was successful in telomerase enrichment of protein extracts from algal strains of Euglenophyceae, Haptophyta, Xanthophyceae, and C. velia ( supplementary table S3 , Supplementary Material online).

Dot-Blot Hybridization Screening and Testing for Telomeric Localization of Minisatellite Repeats Using BAL 31 Digestion

We screened samples of algal genomic DNA by Southern hybridization using radioactively labeled oligonucleotides as probes ( fig. 4) to unveil a possible occurrence of other telomere-like minisatellites in the respective genomes and to possibly identify candidate telomeric sequences in samples with no detected telomerase activity. We experienced difficulties in DNA extraction from several algal strains, mainly from Zygnematophyceae and rhodophytes, which showed the presence of colored substances and a low DNA yield moreover, genomic DNA extraction was not successful for TEL196 Micrasterias crux-melitensis and TEL198 Mesotaenium endlicherianum. For the remaining samples from Chlorophyta, Streptophyta, Xanthophyceae, Euglenophyceae, Haptophyta, Glaucophyta, and C. velia, the dot-blot hybridization confirmed the presence of telomeric minisatellites identified as “true” telomeric types synthesized by telomerase in the respective algal strains. However, dot-blot hybridization of genomic DNA from telomerase-negative strains did not suggest any other candidate telomeric sequence and in general, dot-blot hybridization signals were much weaker than we experienced in our previous study ( Fulnečková et al. 2012). A weak signal of control hybridization with a mixed probe consisting of a mixture of LSU and SSU rDNA sequences (see Material and Methods) may be caused by a wide phylogenetic span of our algal collection and a limited similarity among rDNA sequences or by a low quality of genomic DNA prepared by the proteinase K-based method, because we observed difficulties in PCR amplification of control rDNA sequences and other Southern hybridization experiments ( supplementary material , Supplementary Material online). The terminal position of a candidate human-type telomeric sequence in euglenophytes (TEL206 and TEL207) and the terminal position of the Xlamidomonas type or the TTTTAGG type of a telomeric sequence in Klebsormidiophyceae (TEL103, TEL187, and TEL97) were verified using BAL 31 nuclease digestion ( fig. 5 supplementary figs. S3 and Supplementary Data , Supplementary Material online). Subsequent rehybridization of BAL31-digested samples of TEL97 (K. subtilissimum) with the Xlamidomonas-type sequence probe confirmed the presence of both sequence types in TRFs ( supplementary fig. S3B , the bottom panel, Supplementary Material online). Investigation of the TRF lengths showed that the TTTTAGG-type sequences hybridize with 0.7–1.5 kb long fragments ( supplementary fig. S3A , right panel, Supplementary Material online), suggesting short telomeres similar to Chlamydomonadales. Correspondingly, digestion with SmaI digestion produced longer restriction fragments and the signal of both TTTTAGG- and Xlamidomonas-type probes was distributed among multiple BAL31-sensitive fragments of 2.5–23 kb length ( supplementary fig. S3B , the bottom panel, Supplementary Material online). Besides these, short BAL31-resistant fragments (1.3–2.3 kb) representing interstitial telomeric sequences could also be seen in the hybridization patterns of both probes. The presence of internal telomere repeats is also apparent in K. crenulatum ( supplementary fig. S4A , Supplementary Material online). Although high-molecular-weight restriction fragments hybridizing with Xlamidomonas-type probe shortened upon BAL31 treatment ( supplementary fig. S4A , the left panel, Supplementary Material online), the low-molecular-weight fragments were resistant to BAL31, which reflects their internal (nontelomeric) positions ( supplementary fig. S4A , the right panel, Supplementary Material online). We also performed BAL31 digestion on both strains of Eustigmatophyceae to check whether the quality of the genomic DNA could be the reason for the failure of dot-blot hybridization. Probing with the Ərəbidopsis-type or the human-type telomeric sequence, which are expected as candidate telomere types due to the phylogenetic position of Eustigmatophyceae in Ochrophyta, did not produce any specific signal ( supplementary fig. S4 , Supplementary Material online), thus confirming the negative results of the TRAP assay and dot-blot hybridization. BAL 31 nuclease digestion was performed also in TEL131 Porphyridium purpureum samples, but both investigated probes (Cyanidioschyzon-type and human-type) failed to show any specific signal.

Identification of Candidate Telomere Sequences in Genome Sequences of Phylogenetically Diverse Eukaryotes

To cover a wider spectrum of phylogenetic lineages across the tree of eukaryotic life, we coupled our experimental investigations with in silico searches for candidate telomeric sequences in published or publicly available genome sequences, focusing on groups that have been ignored or poorly studied with regard to their telomeres. In addition, we take advantage of the genome data yielded by our on-going genome sequencing projects for three phylogenetically unique organisms, the jakobid And. godoyi, the malawimonad M. californiana, and the goniomonad Gon. avonlea. We also used available genomic sequences to verify the presence of telomeric sequences that have been described previously for the respective organisms by methods in telomere biology. We searched the genome assemblies for stretches consisting of repeated units of the major known types of telomeric sequences (TnAmGo) and assessed them as candidate telomeric minisatellites by taking into account their position and orientation with respect to adjacent sequences. Our simple database search could not uncover degenerated telomere types, like those known from yeasts, and experimental tests are also required to confirm the terminal position of the candidate sequences. We searched 143 genomes (including 32 from species where the telomeric sequence has been published before) and 80 of them showed a convincing pattern of telomeric sequence ( supplementary table S5 , Supplementary Material online). A majority of the genomes that showed a dominant presence of the candidate sequence in terminal regions also exhibited internal telomeric repeats occurring in short stretches or in large blocks (>100 bp of uninterrupted minisatellite). The genomes where we found only short or occasional repeats positioned terminally and/or in large internal blocks were considered inconclusive and ignored for the summary of the phyletic distribution of telomeric sequences in eukaryotes shown in figure 1 (except species with previously published telomeric sequences supplementary table S5 , Supplementary Material online). In several cases, we identified unexpected candidate telomeric repeats in genomes representing hitherto unstudied key phylogenetic groups, for example, TTTCGGG in the parasitic relative of dinoflagellates Perkinsus marinus, TTTGGG in the heterolobosean N. gruberi, TTAGG in the labyrinthulid Aurantiochytrium limacinum, and the highly unusual 10–11 nucleotide repeat unit TTTATT(T)AGGG in the rhodophyte Galdieria sulphuraria ( fig. 1 and supplementary table S5 , Supplementary Material online). In addition, minisatellites that differed from the types “canonical” for the respective organismal groups were found in fungi and stramenopiles, indicating the evolutionary flexibility of the telomeric sequence at various phylogenetic scales. Our database searches corroborated the experimental results from Haptophyta, Glaucophyta, and Chlorophyta, whereas no genome assemblies from Xanthophyceae, Chromera, Ulvophyceae, Euglenophyceae, or dinoflagellates were available for analysis. The genome assemblies of two Nannoxloropsis species (Eustigmatophyceae) displayed the presence of large internal blocks of TTAGGG-type repeats in addition to several terminally positioned stretches and without experimental evidence, these repeats should be taken as a candidate telomere sequence. Searches of unassembled genomic reads available for the red alga Por. umbilicalis did not identify the telomere types described in Cya. merolae genome or predicted in the Galdieria sulphuraria genome (discussed earlier), but revealed a large number of reads containing a TTAGGG-type minisatellite. In several cases, these repeats could be assessed as internal, but whether any of the other sequences represent the true telomere cannot be verified without a full genome assembly or an experiment. A similar result was achieved when we searched unassembled Sanger reads from an on-going genome project for the haptophyte Pha. antarctica.


Effects of Psychological Stress on Telomeres as Genome Regulators

Telomere Position Effect

Telomeres form loop structures encompassing telomeric and subtelomeric regions. These looping structures bring telomeres near nontelomeric regions of chromosomes, which have been shown to modify expression of genes in these areas. This process is known as the telomere position effect (TPE) for interactions with genes proximal to telomeres or the telomere position effect over long distances (TPE-OLD) for interactions between telomeres and regions up to 10 megabase pairs away ( Fig. 9.1 ). 31 The mechanism of gene expression modification may be through physical blocking of transcription, such as in the observed silencing of genes at subtelomeric regions. Interactions between telomere–chromatin loop structures and genes controlling the activation of telomerase, for example, have been shown to repress transcription, thus preventing activation of telomerase and unwanted elongation of sufficiently long telomeres. 32

Figure 9.1 . Telomere position effect (TPE) and telomere position effect over long distances (TPE-OLD). (A) Depiction of TPE-OLD silencing of gene X, possibly via interactions between chromatin loops and regulatory regions of the genome, and classic TPE silencing of gene Y. (B) Hypothesized increase in transcription of gene X with loss of TPE-OLD possibly due to chromatin conformational changes with progressive telomere shortening. (C) Depicted increase in transcription of gene Y with loss of classic TPE at critically short telomere lengths.

Recent research indicates that the interaction between long telomeres and nontelomeric sites within the genome is not random the differential expression of genes due to short telomeres can be reversed through the elongation of telomeres within the same cell culture. 7 The nucleus contains a highly regulated three-dimensional organization of chromatin that is systematically rearranged by changes in telomere length. The positioning of telomeres within the nucleus and their physical proximity to functional areas of the genome points to the role of TPE in maintaining a stable cellular phenotype.


How does the telomere repeat sequence vary in Eukaryotes? - Biologiya

Telomeres preserve genome integrity by ensuring complete replication of unique sequence and protection against end-to-end chromosome fusions.

Although telomere integrity is strictly conserved, telomere proteins evolve rapidly across flies, across plants, and across mammals.

Rapid evolution of the telomere-adjacent subtelomeric sequence, combined with functional crosstalk between telomeres and subtelomeres, suggests that subtelomere sequence evolution may drive telomere protein evolution.

We propose that selfish genetic elements shape some subtelomere sequence evolution and, ultimately, adaptive telomere protein evolution across eukaryotes.

Telomeres ensure chromosome length homeostasis and protection from catastrophic end-to-end chromosome fusions. All eukaryotes require this essential, strictly conserved telomere-dependent genome preservation. However, recent evolutionary analyses of mammals, plants, and flies report pervasive rapid evolution of telomere proteins. The causes of this paradoxical observation – that unconserved machinery underlies an essential, conserved function – remain enigmatic. Indeed, these fast-evolving telomere proteins bind, extend, and protect telomeric DNA, which itself evolves slowly in most systems. We hypothesize that the universally fast-evolving subtelomere – the telomere-adjacent, repetitive sequence – is a primary driver of the ‘telomere paradox’. Under this model, radical sequence changes in the subtelomere perturb subtelomere-dependent, telomere functions. Compromised telomere function then spurs adaptation of telomere proteins to maintain telomere length homeostasis and protection. We propose an experimental framework that leverages both protein divergence and subtelomeric sequence divergence to test the hypothesis that subtelomere sequence evolution shapes recurrent innovation of telomere machinery.


Oxidative stress and antioxidants in elderly women

Brunna Cristina Bremer Boaventura , . Francieli Cembranel , in Aging (Second Edition) , 2020

Role of telomere length in oxidative stress and antioxidant defense in elderly women

Telomere maintenance might be a key factor in relation to the cumulative effects of genetic, environmental, and lifestyle factors involved in aging and aging-related diseases. 16 Various nutrients influence telomere length via mechanisms that reflect their roles in cellular functions including DNA repair and chromosome maintenance, DNA methylation, inflammation, oxidative stress, and the activity of the enzyme telomerase ( Fig. 3 ). Damage to telomeric DNA due to either oxidative stress or nucleotide precursors results in shorter telomeres . 17 In this context, antioxidant nutrients can reduce the erosion of telomeres through the potential to influence the regulation of telomere length. 17

Şəkil 3. Potential mechanisms behind the influence of nutrients on telomere length. Dietary nutrients and oxidative stress influence telomere length by various mechanisms that reflect their role in cellular functions. Dashed line indicates effect of deficiency of a nutrient.

Reprinted from Paul L. Diet, nutrition and telomere length. J Nutr Biochem 201122(10):895–901, Copyright 2013, with permission from Elsevier.

Although oxidative stress gene expression and telomere shortening may be epiphenomena of an underlying aging process, allelic variation in oxidative stress genotypes is fixed and may contribute to individual differences in both telomere length and biological aging. 18 An investigation on elderly persons demonstrated that oxidative genes that are associated with shorter telomeres are also associated with the impairment of physical biomarkers of aging. 18 The authors hypothesized that pathways involving altered Cu/Fe metabolism, glutathione transferase, and mitochondrial function are likely to be centered on sirtuins, providing a possible functional link between redox biology and telomere biology. Hence, associations between telomere length and physical biomarkers of aging may, in part, reflect cellular redox status as underlying common causes. 18

The relationship between estimated endogenous estrogen exposure and telomere length was evaluated in a sample of postmenopausal women at risk of cognitive decline. 8 The authors found that greater endogenous estrogen exposure, as measured by a longer duration of reproductive years, was related to longer telomere length.

The telomerase molecule, which synthesizes telomeres, contains an estrogen-responsive element in its promoter region, which determines that telomerase activity is higher in females than in males. 19 Longer telomeres in women have been ascribed to the ability of estrogen to upregulate telomerase and at the same time reduce oxidative stress. 8 In addition, it has been observed that telomerase is also regulated by glutathione. 19


Greider, C. W. & Blackburn, E. H. Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts. Hüceyrə 43, 405–413 (1985).

Nugent, C. I. & Lundblad, V. The telomerase reverse transcriptase: components and regulation. Genes Dev. 12, 1073–1085 (1998).

Lundblad, V. Telomerase catalysis: a phylogenetically conserved reverse transcriptase. Proc. Natl akad. Sci. ABŞ 95, 8415–8416 (1998).

Kobryn, K. & Chaconas, G. The circle is broken: telomere resolution in linear replicons. Curr. Rəy. Mikrobiol. 4, 558–564 (2001).

Varmus, H. E. Form and function of retroviral proviruses. Elm 216, 812–820 (1982).

de Jong, R. N., van der Vliet, P. C. & Brenkman, A. B. Adenovirus DNA replication: protein priming, jumping back and the role of the DNA binding protein DBP. Curr. Üst. Mikrobiol. İmmunol. 272, 187–211 (2003).

Biessmann, H. & Mason, J. M. Telomere maintenance without telomerase. Xromosoma 106, 63–69 (1997).

Frydrychova, R. & Marec, F. Repeated losses of TTAGG telomere repeats in evolution of beetles (Coleoptera). Genetika 115, 179–187 (2002).

Lundblad, V. & Szostak, J. W. A mutant with a defect in telomere elongation leads to senescence in yeast. Hüceyrə 57, 633–643 (1989).

Lundblad, V. & Blackburn, E. H. An alternative pathway for yeast telomere maintenance rescues est1- senescence. Hüceyrə 73, 347–360 (1993).

Kass-Eisler, A. & Greider, C. W. Recombination in telomere-length maintenance. Trends Biochem. Sci. 25, 200–204 (2000).

Natarajan, S. & McEachern, M. J. Recombinational telomere elongation promoted by DNA circles. Mol. Hüceyrə. Biol. 22, 4512–4521 (2002).

Bryan, T. M., Englezou, A., Dalla-Pozza, L., Dunham, M. A. & Reddel, R. R. Evidence for an alternative mechanism for maintaining telomere length in human tumors and tumor-derived cell lines. Təbiət Med. 3, 1271–1274 (1997).

Henson, J. D., Neumann, A. A., Yeager, T. R. & Reddel, R. R. Alternative lengthening of telomeres in mammalian cells. Onkogen 21, 598–610 (2002).

de Lange, T. Protection of mammalian telomeres. Onkogen 21, 532–540 (2002).

Lustig, A. J. Cdc13 subcomplexes regulate multiple telomere functions. Nature Struct. Biol. 8, 297–299 (2001).

Ferreira, M. G., Miller, K. M. & Cooper, J. P. Indecent exposure. When telomeres become uncapped. Mol. Hüceyrə 13, 7–18 (2004).

Singer, M. S. & Gottschling, D. E. TLC1: template RNA component of Saccharomyces cerevisiae telomerase. Elm 266, 404–409 (1994).

Blasco, M. A. et al. Telomere shortening and tumor formation by mouse cells lacking telomerase RNA. Hüceyrə 91, 25–34 (1997).

Gottschling, D. E. & Zakian, V. A. Telomere proteins: specific recognition and protection of the natural termini of Oxytricha macronuclear DNA. Hüceyrə 47, 195–205 (1986).

Griffith, J. D. et al. Mammalian telomeres end in a large duplex loop. Hüceyrə 97, 503–514 (1999).

Stansel, R. M., de Lange, T. & Griffith, J. D. T-loop assembly in vitro involves binding of TRF2 near the 3′ telomeric overhang. EMBO J. 20, E5532–5540 (2001).

de Lange, T. & Petrini, J. A new connection at human telomeres: association of the Mre11 complex with TRF2. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. LXV, 265–273 (2000).

Opresko, P. L. et al. Telomere binding protein TRF2 binds to and stimulates the Werner and Bloom syndrome helicases. J. Biol. Kimya. 277, 41110–41119 (2002).

Sun, H., Karow, J. K., Hickson, I. D. & Maizels, N. P. The Bloom's syndrome helicase unwinds G4 DNA. J. Biol. Kimya. 273, 27587–27592 (1998).

Sun, H., Bennett, R. J. & Maizels, N. The Saccharomyces cerevisiae Sgs1 helicase efficiently unwinds G–G paired DNAs. Nuklein turşuları Res. 27, 1978–1984 (1999).

Lustig, A. J. Clues to catastrophic telomere loss in mammals from yeast telomere rapid deletion. Təbiət Rev. Genet. 4, 916–923 (2003).

Mosig, G. The essential role of recombination in phage T4 growth. Annu. Rev Genet. 21, 347–371 (1987).

Kreuzer, K. N. Recombination-dependent DNA replication in phage T4. Trends Biochem. Sci. 25, 165–173 (2000).

Cox, M. M. et al. The importance of repairing stalled replication forks. Təbiət 404, 37–41 (2000).

Wei, C., Skopp, R., Takata, M., Takeda, S. & Price, C. M. Effects of double-strand break repair proteins on vertebrate telomere structure. Nuklein turşuları Res. 30, 2862–2870 (2002).

Jaco, I. et al. Telomer uzunluğunun saxlanmasında məməli Rad54-ün rolu. Mol. Hüceyrə. Biol. 23, 5572–5580 (2003).

Le, S., Moore, J. K., Haber, J. E. & Greider, C. W. RAD50 and RAD51 define two pathways that collaborate to maintain telomeres in the absence of telomerase. Genetika 152, 143–152 (1999).

Goldbach, R. W., Bollen-de Boer, J. E., van Bruggen, E. F. & Borst, P. Replication of the linear mitochondrial DNA of Tetrahymena pyriformis. Biokim. Biofiz. Acta 562, 400–417 (1979).

Morin, G. B. & Cech, T. R. The telomeres of the linear mitochondrial DNA of Tetrahymena thermophila consist of 53 bp tandem repeats. Hüceyrə 46, 873–883 (1986).

Morin, G. B. & Cech, T. R. Mitochondrial telomeres: surprising diversity of repeated telomeric DNA sequences among six species of Tetrahymena. Hüceyrə 52, 367–374 (1988).

Cech, T. R., Nakamura, T. M. & Lingner, J. Telomerase is a true reverse transcriptase. İcmal. Biochemistry (Mosc.) 62, 1202–1205 (1997).

Eickbush, T. H. Telomerase and retrotransposons: which came first? Elm 277, 911–912 (1997).

Klobutcher, L. A., Swanton, M. T., Donini, P. & Prescott, D. M. All gene-sized DNA molecules in four species of hypotrichs have the same terminal sequence and an unusual 3′ terminus. Proc. Natl akad. Sci. ABŞ 78, 3015–3019 (1981).

Lipps, H. J., Gruissem, W. & Prescott, D. M. Higher order DNA structure in macronuclear chromatin of the hypotrichous ciliate Oxytricha nova. Proc. Natl akad. Sci. ABŞ 79, 2495–2499 (1982).

Gottschling, D. E. & Cech, T. R. Chromatin structure of the molecular ends of Oxytricha macronuclear DNA: phased nucleosomes and a telomeric complex. Hüceyrə 38, 501–510 (1984).

Lingner, J. et al. Reverse transcriptase motifs in the catalytic subunit of telomerase. Elm 276, 561–567 (1997).

Smogorzewska, A. & de Lange, T. Regulation of telomerase by telomeric proteins. Annu. Rev. Biochem. (mətbuatda).

Murti, K. G. & Prescott, D. M. Telomeres of polytene chromosomes in a ciliated protozoan terminate in duplex DNA loops. Proc. Natl akad. Sci. ABŞ 96, 14436–14439 (1999).

Munoz-Jordan, J. L., Cross, G. A., de Lange, T. & Griffith, J. D. T-loops at trypanosome telomeres. Embo J. 20, 579–588 (2001).

Cesare, A. J., Quinney, N., Willcox, S., Subramanian, D. & Griffith, J. D. Telomere looping in P. sativum (common garden pea). Plant J. 36, 271–279 (2003).

Horvath, M. P., Schweiker, V. L., Bevilacqua, J. M., Ruggles, J. A. & Schultz, S. C. Crystal structure of the Oxytricha nova telomere end binding protein complexed with single strand DNA. Hüceyrə 95, 963–974 (1998).


Mücərrəd

To elucidate the molecular nature of evolutionary changes of telomeres in the plant order Asparagales, we aimed to characterize telomerase RNA subunits (TRs) in these plants. The unusually long telomere repeat unit in Allium plants (12 nt) allowed us to identify TRs in transcriptomic data of representative species of the Allium genus. Orthologous TRs were then identified in Asparagales plants harbouring telomere DNA composed of TTAGGG (human type) or TTTAGGG (Ərəbidopsis-type) repeats. Further, we identified TRs across the land plant phylogeny, including common model plants, crop plants, and plants with unusual telomeres. Several lines of functional testing demonstrate the templating telomerase function of the identified TRs and disprove a functionality of the only previously reported plant telomerase RNA in Arabidopsis thaliana. Importantly, our results change the existing paradigm in plant telomere biology which has been based on the existence of a relatively conserved telomerase reverse transcriptase subunit (TERT) associating with highly divergent TRs even between closely related plant taxa. The finding of a monophyletic origin of genuine TRs across land plants opens the possibility to identify TRs directly in transcriptomic or genomic data and/or predict telomere sequences synthesized according to the respective TR template region.


Təşəkkürlər

This review is the result of discussions and collaborations emerging from a workshop on telomere dynamics in non-model organisms. The workshop was supported by a BBSRC International Workshop Grant and additional support from the Genetics Society and Agilent Technologies, and from a European Research Council Advanced Investigator Award to PM. We are grateful to all attendees at the workshop for their input into our discussions of telomere measurement methods, and to Abraham Aviv, Hannah Froy and Francois Criscuolo for their comments on draft manuscripts. DHN is supported by a BBSRC David Phillips fellowship.

Fayl adı Təsvir
mee312161-sup-0001-TableS1.docxWord document, 16.1 KB Cədvəl S1. List of species and tissue storage and DNA extraction methods and their suitability for subsequent telomere length analysis, based on past experience of the authors and personal communications with colleagues. AE and TE refer to commonly used buffer solutions: AE is a mixture of sodium acetate and EDTA, TE of Tris solution and EDTA.

Diqqət edin: Nəşriyyatçı müəlliflər tərəfindən verilən hər hansı dəstəkləyici məlumatın məzmununa və ya funksionallığına görə məsuliyyət daşımır. İstənilən sorğu (çatışmayan məzmundan başqa) məqalə üçün müvafiq müəllifə ünvanlanmalıdır.



Şərhlər:

  1. Machair

    Üzr istəyirəm, amma mənim üçün bir az daha çox məlumat lazımdır.

  2. Whitmore

    Sayta görə təşəkkür edirəm, çox faydalı resursdur, çox bəyənirəm

  3. Deoradhain

    I will know, I thank for the information.

  4. Burne

    Razılaşın, gülməli cavabdır

  5. Mames

    Bağışlayın, amma məncə səhv edirsiniz. Mən bunu müzakirə etməyi təklif edirəm. PM-də mənə e-poçt göndərin.

  6. Mikasida

    It is extinguished



Mesaj yazmaq