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Definition der verschiedenen DNA-Regionen

Definition der verschiedenen DNA-Regionen


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Lesen von Oshima et al. (2016):

Wir identifizierten 3.868 nichtkodierende Mutationen, darunter 394 <5 Kb stromabwärts gelegene, 1.762 intergene, 1.621 intronische, 81 <5 Kb stromaufwärts gelegene, 7 UTR 3', 2 UTR 5' und 1 intragene Varianten.

Wie werden Upstream-, Downstream- und intragene Varianten definiert? Sollten intragene Varianten nicht in intronische Varianten und stromaufwärts/stromabwärts in intergenische Varianten eingeordnet werden?

Bearbeiten: Durch das Addieren der verschiedenen Zahlen scheinen sie sich gegenseitig auszuschließen. Während Upstream/Downstream-Varianten als intergene Varianten definiert werden können, die nahe an Genen liegen, habe ich keine Definition gefunden, um die intragenen Varianten von den intronischen zu unterscheiden.

Bearbeiten 2: Die einzige Erklärung, die mir für die intragene Variante einfällt, ist, dass sie sich in einer kodierenden Region befindet, die aufgrund des alternativen Spleißens nicht transkribiert wird. Kann es möglich sein?

  • Oshima, Koichi et al. "Mutationslandschaft, klonale Evolutionsmuster und Rolle von RAS-Mutationen bei rezidivierter akuter lymphatischer Leukämie." Proceedings of the National Academy of Sciences (2016): 201608420.

Wir können uns das folgende Bild (aus Wikipedia) ansehen:

Die Regionen sind dann:

  • intergen: alles außerhalb der abgebildeten Genregion
  • < 5 Kb stromabwärts: außerhalb der transkribierten Region, aber möglicherweise Teil des Promotors oder eines Enhancers (gelbe Kästchen vor der kodierenden Region).
  • UTR 5': in der transkribierten Region, aber nicht Teil der kodierenden Region, wie im Bild gezeigt (blauer Kasten vor kodierender Region).
  • intronic: In den Introns, wie im Bild gezeigt (graue Kästchen)
  • intragen: Dies müssen Mutationen innerhalb der kodierenden Region sein (rote Kästchen), was verwirrend ist, da die Autoren sie ausdrücklich als "nicht-kodierende" Mutationen bezeichnen. Wenn Sie das als "Mutationen, die die Proteinsequenz nicht ändern" lesen, könnten dies stille Mutationen sein
  • UTR 3': in der transkribierten Region, aber nicht Teil der kodierenden Region, wie im Bild gezeigt (blauer Kasten nach kodierender Region)
  • <5 Kb stromaufwärts: außerhalb der transkribierten Region, aber möglicherweise Teil eines Enhancers (gelbe Kästchen nach kodierender Region)

Das Sequence Ontology-Projekt definiert eine intragene Variante als "eine Variante, die innerhalb eines Gens auftritt, aber außerhalb aller Transkriptmerkmale liegt. Dies tritt auf, wenn alternative Transkripte eines Gens keine überlappende Sequenz teilen." Quelle

Intragen bedeutet, dass sich die Variante innerhalb desselben Gens befindet, was nur impliziert, dass die Sequenzanalyse einem Gen eine bestimmte Variante zuordnet. Es liegen also unvollständige Daten zum Genprodukt vor (z. B. verschiedene Spleißformen).


Sie können die Mutationsorte hier nachschlagen: http://grch37.ensembl.org/index.html


DNA und Rasse

Als die menschliche Migration in der ganzen Welt voranschritt, genetische Isolierung führte zur Entwicklung unterschiedlicher Populationen, die gemeinsame DNA und anderes genetisches Material teilten. Wettrennen wird als eine Gruppe definiert, die durch gemeinsame Abstammung oder Vererbung verwandt ist. Oft teilen diese Gruppen auch ähnliches phänotypisch Züge. Außer genetischen Merkmalen kann Rasse auch kulturelle und ethnische Ähnlichkeiten eines Volkes beinhalten.

Obwohl sich durch Migration und genetische Isolation unterschiedliche Populationen entwickelt haben, fallen alle Menschen unter dieselbe Spezies, Homo sapiens. Das Feld von Eugenik, die postuliert, dass die meisten menschlichen Phänotypen und Persönlichkeitsmerkmale durch Gene gesteuert werden, wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt (Allen, 2011). Die Praxis der Eugenik wurde oft verwendet, um bestimmte Rassen und ethnische Gruppen aufgrund ihrer DNA zu diskriminieren. Es gibt viele ethische Probleme mit diesem jetzt diskreditierten Zweig der „Wissenschaft“, zusätzlich zu den Problemen, die mit den betrügerischen wissenschaftlichen Methoden verbunden sind, die verwendet wurden, um die Bewegung zu unterstützen.

Heute konzentrieren sich Forscher, die sich für genetische Variationen zwischen Populationen interessieren, auf Unterschiede, die aus unterschiedlichen Evolutionsgeschichten entstanden sind, anstatt zu versuchen, eine wissenschaftliche oder medizinische Definition für „Rasse“ zu finden. Zum Beispiel ist die Hautfarbe genetisch gesteuert. Alle Menschen besitzen die vielen Gene, die an der Bestimmung der Hautfarbe beteiligt sind. Diese sind jedoch Gene verschiedene Versionen haben (Allele), die letztendlich die Pigmentierung einer Person steuern. Wissenschaftler glauben, dass sich alle Menschen in Afrika entwickelt haben und ursprünglich dunkle Haut hatten. Als die Gruppen Afrika verließen und nach Norden wanderten, gab es einen selektiven Druck für die Entwicklung hellerer Haut, um eine ausreichende Vitamin-D-Produktion zu ermöglichen (die UV-Strahlung erfordert).

Wir finden ein weiteres Beispiel für genetische Variation aufgrund des Umweltdrucks bei den Menschen in Tibet. Siebenundachtzig Prozent von Tibeter haben eine Version des HIF2a Gen (Hypoxie-induzierbarer Faktor 2-alpha), das es ihnen ermöglicht, in großer Höhe ohne negative Auswirkungen zu leben. Im Vergleich dazu tragen nur 9% der Han-Chinesen die gleiche Version von HIF2a.

Wissenschaftler sind auch daran interessiert zu verstehen, wie gemeinsame Vorfahren mit dem Krankheitsrisiko zusammenhängen. Zum Beispiel tragen aschkenasische Juden, die aus einem einfachen Volk und einer Region stammen, eher die Genmutation, die die Tay-Sachs-Krankheit verursacht, für die es eine hohe Morbiditätsrate und keine bekannte Heilung (NIH) gibt.

Vorgeschlagene Routen und Daten der menschlichen Migration aus Afrika.

Bild mit freundlicher Genehmigung von Wikimedia Commons

KLICKE HIER für eine Einführung in die Entdeckung der Vorfahren

Allen, Girlande E. Eugenik und moderne Biologie: Kritiken der Eugenik, 1910-1945. Annalen der Humangenetik 2011 75: 314-325.

Nationales Gesundheitsinstitut (NIH). “Informationsseite zur Tay-Sachs-Krankheit.“ Zuletzt aktualisiert am 6. Oktober 2011.


Was ist DNA codieren?

Kodierende DNA ist der DNA-Typ im Genom, der für proteinkodierende Gene kodiert. Bezeichnenderweise macht es 1% des menschlichen Genoms aus. Tatsächlich besteht die kodierende DNA aus der kodierenden Region von Protein-kodierenden Genen, mit anderen Worten, Exons. Außerdem sind alle Exons in einem Protein-kodierenden Gen kollektiv als kodierende Sequenz oder CDS bekannt. In Eukaryoten ist die kodierende Region jedoch durch Introns unterbrochen. In der Zwischenzeit beginnen kodierende Regionen mit dem Startcodon am 5′ -Ende und enden mit dem Stopcodon am 3′ -Ende. Neben DNA kann RNA auch kodierende Regionen enthalten.

Abbildung 1: Proteinsynthese

Darüber hinaus wird die kodierende Region eines Protein-kodierenden Gens einer Transkription unterzogen, um eine mRNA zu produzieren. In der mRNA flankieren die 5′ UTR und 3′ UTR die kodierende Region. Außerdem wird das CDS im mRNA-Transkript einer Translation unterzogen, um eine Aminosäuresequenz eines funktionellen Proteins zu erzeugen. Daher sind Proteine ​​das Genprodukt der kodierenden DNA. Sie haben zum Beispiel strukturelle, funktionelle und regulatorische Bedeutung in der Zelle.


Genregulation

Zellen exprimieren (transkribieren und übersetzen) nur eine Teilmenge ihrer Gene. Zellen reagieren und passen sich an Umweltsignale an, indem sie die Expression geeigneter Gene ein- oder ausschalten. In vielzelligen Organismen, Zellen in verschiedenen Geweben und Organen unterscheiden, oder spezialisieren sich, indem sie verschiedene Proteinsätze herstellen, obwohl alle Zellen im Körper (mit einigen Ausnahmen) das gleiche Genom haben. Solche Veränderungen in der Genexpression oder Differenzielle Genexpression zwischen Zellen, werden am häufigsten auf der Ebene der Transkription reguliert.
Es gibt drei große Ebenen der Regulierung der Genexpression:

  • Transkriptionskontrolle (ob und wie viel ein Gen in mRNA transkribiert wird)
  • Translationale Kontrolle (ob und wie viel eine mRNA in Protein übersetzt wird)
  • posttranslationale Kontrolle (ob das Protein in aktiver oder inaktiver Form vorliegt und ob das Protein stabil oder abgebaut ist)

Basierend auf unserem gemeinsamen evolutionären Ursprung gibt es viele Ähnlichkeiten in der Art und Weise, wie Prokaryoten und Eukaryoten die Genexpression regulieren, aber es gibt auch viele Unterschiede. Alle drei Lebensbereiche verwenden positive Regulation (Aktivieren der Genexpression), Negative Regulation (Deaktivieren der Genexpression) und Co-Regulation (Aktivieren oder Deaktivieren mehrerer Gene zusammen), um die Genexpression zu kontrollieren, aber es gibt einige Unterschiede in der Art und Weise, wie diese Arbeiten zwischen Prokaryoten und Eukaryoten ausgeführt werden.

Ähnlichkeiten zwischen Prokaryoten und Eukaryoten: Promotoren und regulatorische Elemente

Veranstalter sind Stellen in der DNA, an denen RNA-Polymerase bindet, um die Transkription zu initiieren. Promotoren enthalten auch oder in ihrer Nähe Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren, die DNA-bindende Proteine ​​sind, die entweder helfen können, RNA-Polymerase zu rekrutieren oder abzuwehren. EIN Regulierungselement ist eine DNA-Sequenz, die bestimmte Transkriptionsfaktoren erkennen und an die sie binden, um RNA-Polymerase zu rekrutieren oder abzustoßen. Der Promotor reguliert zusammen mit nahegelegenen Transkriptionsfaktor-Bindungselementen die Gentranskription.
Regulatorische Elemente können für beides verwendet werden positiv und Negativ transkriptionelle Kontrolle. Wenn ein Gen einer positiven Transkriptionskontrolle unterliegt, fördert die Bindung eines spezifischen Transkriptionsfaktors an das regulatorische Element die Transkription. Wenn ein Gen einer negativen Transkriptionskontrolle unterliegt, unterdrückt die Bindung eines spezifischen Transkriptionsfaktors an ein Regulatorelement die Transkription. Ein einzelnes Gen kann durch verschiedene Transkriptionsfaktoren sowohl einer positiven als auch einer negativen Transkriptionskontrolle unterliegen, wodurch mehrere Regulationsebenen entstehen.

Einige Gene unterliegen keiner Regulierung: Sie sind konstitutiv ausgedrückt, was bedeutet, dass sie immer transkribiert werden. Welche Art von Genen würden Sie sich vorstellen, die eine Zelle immer haben muss, unabhängig von der Umgebung oder Situation?

Unterschiede zwischen Prokaryoten und Eukaryoten: Mechanismen der Co-Regulierung

Oft werden mehrere Proteine ​​zusammen benötigt, um auf einen bestimmten Reiz zu reagieren oder eine bestimmte Funktion auszuführen (zum Beispiel viele Stoffwechselwege). Es gibt oft Mechanismen, um solche Gene so zu regulieren, dass sie alle als Reaktion auf denselben Stimulus transkribiert werden. Sowohl prokaryontische als auch eukaryontische Zellen haben Möglichkeiten, Gene zu koregulieren, aber sie verwenden sehr unterschiedliche Mechanismen, um dieses Ziel zu erreichen.
In Prokaryoten sind koregulierte Gene oft in einem Operon, wobei zwei oder mehr funktionell verwandte Gene gemeinsam von einem einzelnen Promotor in eine lange mRNA transkribiert werden. Diese mRNA wird translatiert, um alle Proteine ​​herzustellen, die von den Genen im Operon kodiert werden. Ribosomen beginnen am 5′-Ende, beginnen mit der Translation am ersten AUG-Codon, enden, wenn sie auf ein Stop-Codon treffen, und beginnen dann beim nächsten AUG-Codon erneut.

Ein generisches Operon in Prokaryoten. R = ein regulatorisches Protein (Transkriptionsfaktor) P = Promotor Pol = RNA-Polymerase

Bis auf wenige Ausnahmen (C. elegans und verwandte Nematoden), haben eukaryotische Genome keine Gene, die in Operons angeordnet sind. Stattdessen neigen eukaryotische Gene, die co-reguliert sind, dazu, die gleiche DNA-regulatorische Elementsequenz zu haben, die mit jedem Gen assoziiert ist, selbst wenn diese Gene auf völlig unterschiedlichen Chromosomen lokalisiert sind. Dies bedeutet, dass derselbe Transkriptionsaktivator oder -repressor die Transkription jedes einzelnen Gens regulieren kann, mit dem dieses bestimmte DNA-regulatorische Element assoziiert ist. Beispielsweise befinden sich eukaryotische HSP-Gene (Hitzeschockprotein) auf verschiedenen Chromosomen. HSPs helfen Zellen zu überleben und sich von einem Hitzeschock (einer Art von Zellstress) zu erholen. Alle HSP-Gene werden als Reaktion auf Hitzestress gleichzeitig transkribiert, da sie alle ein DNA-Sequenzelement aufweisen, das einen Transkriptionsfaktor für die Hitzeschockreaktion bindet.

Zusätzliche Komplexitäten, die spezifisch für die eukaryotische Genregulation sind: Chromatin und alternatives Spleißen

Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen der prokaryontischen Genregulation und der eukaryontischen Genregulation besteht darin, dass die eukaryontische (aber nicht prokaryontische) DNA-Doppelhelix um Proteine ​​herum organisiert ist, die als bezeichnet werden Histone die die DNA organisieren in Nukleosomen. Diese Kombination aus DNA + Histone heißt Chromatin.
Chromatin kann in einer 30-nm-Faserformation (fest verdichtete Nukleosomen) kondensiert oder lose als “Kügelchen-auf-einer-Schnur” angeordnet werden, wo die DNA zwischen und um die Nukleosomen besser zugänglich ist. Diese Verdichtung wird durch posttranslationale Modifikationen kontrolliert, die den Histonen in den Nukleosomen hinzugefügt werden. Wenn Histonen Acetylgruppen durch Enzyme hinzugefügt werden, die als Histonacetyltransferasen (HATs) bezeichnet werden, hindern die Acetylgruppen die Nukleosomen physikalisch daran, zu dicht zu packen und helfen, andere Enzyme zu rekrutieren, die die Chromatinstruktur weiter öffnen. Umgekehrt nimmt das Chromatin bei der Entfernung der Acetylgruppen durch Histondeacetylasen (HDACs) eine kondensierte Formation an, die verhindert, dass Transkriptionsfaktoren auf die DNA zugreifen können. Im Bild unten ist deutlich zu erkennen, wie viel kompakter und unzugänglicher die 30-nm-Faser (oben) im Vergleich zur Bead-on-a-String-Formation (unten) ist.

Chromatin spielt eine grundlegende Rolle bei der positiven und negativen Genregulation, da Transkriptionsaktivatoren und RNA-Polymerase physisch nicht auf die DNA-regulierenden Elemente zugreifen können, wenn Chromatin in kompakter Form vorliegt.
Prokaryontische DNA hat zwar einige assoziierte Proteine, die bei der Organisation des Genoms helfen, aber sie unterscheidet sich grundlegend von Chromatin.
Ein weiterer Unterschied zwischen prokaryontischer und eukaryontischer Genregulation besteht darin, dass eukaryontische mRNAs unter Hinzufügung der 5′-Kappe, dem Herausspleißen von Introns und der Zugabe des 3′-Poly(A)-Schwanzes (hier ausführlicher erörtert) richtig prozessiert werden müssen. Jeder dieser Verarbeitungsschritte unterliegt ebenfalls einer Regulierung, und die mRNA wird abgebaut, wenn einer von ihnen nicht ordnungsgemäß abgeschlossen wird. Der Export von mRNAs aus dem Zellkern in das Zytoplasma wird ebenso reguliert wie die Stabilität der richtig prozessierten mRNA im Zytoplasma.
Schließlich weisen eukaryotische Gene oft unterschiedliche Spleißvarianten auf, bei denen unterschiedliche Exons in unterschiedliche mRNAs eingeschlossen sein können, die von demselben Gen transkribiert werden. Hier sehen Sie eine Karikatur eines Gens mit farbcodierten Exons und zwei verschiedenen mRNA-Molekülen, die von diesem Gen transkribiert wurden. Die unterschiedlichen mRNAs kodieren für unterschiedliche Proteine, da sie unterschiedliche Exons enthalten. Dieser Vorgang heißt alternatives Spleißen und wir werden es hier mehr besprechen.


Oft exprimieren verschiedene Zelltypen in verschiedenen Geweben verschiedene Spleißvarianten desselben Gens, so dass es ein herzspezifisches Transkript und ein nierenspezifisches Transkript eines bestimmten Gens gibt.
Im Allgemeinen ist die eukaryotische Genregulation komplexer als die prokaryotische Genregulation. Die stromaufwärts gelegenen regulatorischen Regionen eukaryontischer Gene haben Bindungsstellen für mehrere Transkriptionsfaktoren, sowohl positive als auch negative Regulatoren, die in Kombination arbeiten, um den Transkriptionsgrad zu bestimmen. Einige Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen, Enhancer und Silencer genannt, arbeiten in einiger Entfernung, Tausende von Basenpaaren vom Promotor entfernt. Aktivatoren sind Beispiele für positive Regulation und Repressoren sind Beispiele für negative Regulation.

Initiation der eukaryotischen Transkription, von biologie.kenyon.edu (nach Tjian)

Allgemeine Unterschiede und Gemeinsamkeiten

Wenn Sie die Ähnlichkeiten und Unterschiede in der eukaryotischen und prokaryotischen Genregulation verstehen, dann wissen Sie, welche der folgenden Prozesse exklusiv für Eukaryoten, welche exklusiv für Prokaryoten, die in beiden vorkommen und wie sie jeweils durchgeführt werden:

  • gekoppelte Transkription und Translation
  • 5′ Kappe und 3′ Poly(A) Schwanz
  • AUG als Translationsinitiationscodon
  • Regulation der Genexpression durch Proteine, die an DNA-regulatorische Elemente binden
  • alternatives mRNA-Spleißen
  • Regulation der Genexpression durch Zugänglichkeit von Chromatin

Alles zusammen: die lac Operon in E coli

Die lac Operon ist gut Modellgen um die Genregulation zu verstehen. Sie sollten die folgenden Informationen verwenden, um sicherzustellen, dass Sie alle oben beschriebenen Details der Genregulation auf ein bestimmtes Genmodell anwenden können.
E coli lac Operon: duale positive und negative Regulierung

lacI ist das Gen, das das lac-Repressorprotein kodiert CAP = Katabolit-Aktivatorprotein O = Operator P = Promotor lacZ = Gen, das beta-Galactosidase kodiert lacY kodiert Permease lacA kodiert Transacetylase. Quelle: Wikimedia Commons (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lac_operon-2010-21-01.png)

Die lac Operon von E coli hat 3 Strukturgene, die für den Stoffwechsel von Laktose erforderlich sind, einem Disaccharid, das in hohen Mengen in Milch vorkommt:

  • lacZ kodiert für das Enzym Beta-Galactosidase, das Lactose in Glucose und Galactose spaltet
  • lacY kodiert für Permease, ein Membranprotein zur erleichterten Diffusion von Lactose in die Zelle
  • lacA kodiert für Transacetylase, ein Enzym, das Lactose modifiziert

Eine mRNA, die alle 3 Proteine ​​kodiert, wird nur dann in hohen Mengen transkribiert, wenn Laktose vorhanden ist und Glukose fehlt.
Negative Regulierung durch den Repressor – In Abwesenheit von Laktose wird das lac-Repressor-Protein, kodiert durch die lacI Gen mit einem separaten Promotor, der immer aktiv ist, an die Operator-Sequenz in der DNA bindet. Die Operatorsequenz ist eine Art von DNA-regulatorischem Element, wie oben beschrieben. An den Operator gebundenes Repressorprotein verhindert, dass die RNA-Polymerase die Transkription einleitet.
Wenn Laktose vorhanden ist, bindet ein von Laktose abgeleitetes Induktormolekül allosterisch an den Repressor und bewirkt, dass der Repressor die Operatorstelle verlässt. Die RNA-Polymerase kann dann die Transkription initiieren, wenn sie erfolgreich an die bindet lac Promoter.
Positive Regulierung durch CAP – Glucose ist das bevorzugte Substrat für den Energiestoffwechsel. Wenn Glukose vorhanden ist, transkribieren die Zellen die lac Operon nur in sehr geringen Mengen, sodass die Zellen den größten Teil ihrer Energie aus dem Glukosestoffwechsel beziehen. Die RNA-Polymerase selbst bindet eher schlecht an die lac Promoter.
Glukosemangel verursacht einen Anstieg des zyklischen Adenosinmonophosphats (cAMP), ein intrazelluläres Alarmsignal. Zyklisches AMP bindet an das Katabolit-Aktivator-Protein (CAP). Der CAP+cAMP-Komplex bindet an die CAP-Bindungsstelle in der Nähe des lac Promotor und rekrutiert RNA-Polymerase zum Promotor.
Die Transkription des lac-Operons auf hohem Niveau erfordert sowohl, dass CAP+cAMP an die CAP-Bindungsstelle gebunden ist, als auch dass Repressor im Operator fehlt. Diese Zustände treten normalerweise nur in Abwesenheit von Glucose und Anwesenheit von Lactose auf.

Die lac Operon in E coli ist ein klassisches Beispiel für ein prokaryontisches Operon, das sowohl einer positiven als auch einer negativen Regulation unterliegt. Positive Regulation und negative Regulation sind universelle Themen für die Genregulation sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten.


Diskussion

Wie bei vielen neuen Short-Read-Deep-Sequencing-Protokollen bietet der PAR-CLIP-Ansatz zur Aufklärung von RNA-Bindungsstellen spezifische Möglichkeiten für eine eingehende Analyse und Interpretation von Genomdaten. Neben der Kartierung sequenzspezifischer RBPs wie PUM2, QKI oder IGF2BP1 wird eine voraussichtlich populäre Anwendung dieses Protokolls darin bestehen, die Bindung von Mitgliedern des RISC zu untersuchen, wodurch es möglich wird, den gemeinsamen Satz transkriptomweiter miRNA-Targets unter spezifischen Bedingungen. Um die Herausforderungen dieser beiden Szenarien anzugehen, haben wir den PARalyzer-Ansatz beschrieben, der eine Klassifizierung zur Schätzung der Kerneldichte verwendet, um eine hochauflösende Karte von RNA-Protein-Interaktionsstellen zu erstellen. Darüber hinaus haben wir eine Erweiterung unseres früheren Motivfindungsalgorithmus cERMIT beschrieben, um anschließend Bindungsmotive für sequenzspezifische RBPs oder überrepräsentierte miRNA-Seed-Matches zu identifizieren.

Die Analyse der Argonaute-Datensätze zeigte, dass miRNA-Seed-Matches die Verfeinerung mehrerer früherer Ergebnisse zum miRNA-Targeting ermöglichten. Wie berichtet, befinden sich miRNA-Bindungsstellen in AU-reichen Regionen, dies war jedoch auf Stellen in den 3'-UTR-miRNA-Seed-Matches beschränkt, die in den kodierenden Regionen von Genen gefunden wurden, die diesen Nukleotid-Bias nicht aufwiesen. Während die Gesamtzahl der in kodierenden Regionen gefundenen Interaktionsstellen kleiner war als in 3'-UTRs, erreichte das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der identifizierten kodierenden Interaktionsstellen fast das Niveau der in 3'-UTRs gefundenen Samenübereinstimmungen. Der Beweis für die Bindung allein impliziert offensichtlich nicht, dass diese Stellen ähnliche funktionelle Konsequenzen haben wie diejenigen, die innerhalb der 3'-UTR gefunden werden. In Bestätigung früherer Studien basierend auf Sequenz oder Expression, aber nicht direkter Bindung, interagieren miRNAs höchstwahrscheinlich mit ihren Zielen nahe den Enden der 3'-UTRs, einschließlich alternativer Polyadenylierungsstellen.

Eine detaillierte Untersuchung sequenzspezifischer RBPs (PUM2, QKI und IGF2BP1) zeigte die Stärken und aktuellen Grenzen des PAR-CLIP-Protokolls und damit auch Methoden zur Analyse von PAR-CLIP-Daten. PUM2-Daten zeigten eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die T = > C-Umwandlung direkt an der RNA-Protein-Interaktionsstelle und innerhalb des konservierten Bindungsmotivs auftritt. In solchen Fällen kann unser Ansatz die wahren transkriptomweiten Interaktionsstellen bei (fast) Einzelnukleotidauflösung identifizieren. Andererseits zeigte die Analyse der QKI-Daten Unterschiede: Während das 'AUUAAY'-Bindungsmotiv eine hohe Wahrscheinlichkeit einer T = > C-Umwandlung an einem bestimmten Nukleotid im Erkennungsmotiv zeigte, hatte das 'ACUAAY'-Motiv keine spezifische Stelle, an der ein Umwandlungsereignis festgestellt werden konnte. In solchen Fällen verhindert das Fehlen einer bestimmten Konversionsstelle die Einzelnukleotidauflösung der Interaktionsstelle und scheint auf den ersten Blick die Stärken von PAR-CLIP im Vergleich zu Standard-CLIP-Daten zu löschen. Es ist jedoch immer noch eine gute Methode, um T = > C-Umwandlungen in der Nähe zu erfordern, um echte Bindungsstellen anzureichern: Obwohl kein bestimmtes Nukleotid in der Nähe des Bindungsmotivs Umwandlungspräferenzen zeigte, deutete dies darauf hin, dass unspezifische, möglicherweise stabilisierende Wechselwirkungen einer anderen Komponente des RBP mit dem RNA-Molekül gab PAR-CLIP einen Vorteil gegenüber anderen in vivo Protokolle zum Nachweis von RBP-RNA-Interaktionen.

Die unterschiedlichen und in vielen Fällen unbekannten Vernetzungseigenschaften für RBPs stellen eine Herausforderung für alle CLIP-Protokolle dar und erfordern kleine Anpassungen, wie Interaktionsstellen aufgerufen und erweitert werden, um die Einbeziehung der Bindungsstelle sicherzustellen. Bei neu untersuchten Proteinen, bei denen das Motiv oder das Konversionsmuster nicht bekannt ist – zum Beispiel das kürzlich analysierte HuR-Protein [34] – ist es daher am besten, PARalyzer mit der Option „extend-by-read“ in Kombination mit die Ausgabe der Motivfindung, um zu bestimmen, ob signifikante Motive mit der höchsten Punktzahl dazu neigen, spezifische Orte mit hoher Konversion zu haben. Gibt es mindestens einen Ort mit hoher Konversion, wie es beispielsweise bei PUM2 der Fall ist, kann durch eine engere Erweiterung die Größe der Interaktionskarte reduziert werden.

Zusätzlich zu den RBP-spezifischen Sequenzaffinitätspräferenzen wurde gezeigt, dass die RBP-RNA-Interaktion durch die Sekundärstruktur der Ziel-RNA-Sequenz beeinflusst wird und wurde in früheren Arbeiten zur Entdeckung von RBP-Motiven erfolgreich genutzt [35–37]. Die Einbeziehung von Informationen über die RBP-Strukturpräferenzen in die in der aktuellen Arbeit vorgeschlagene Motivanalyse könnte durch eine vorherige Verteilung der von PARalyzer abgeleiteten Bindungsnachweise für einzelne Sequenzregionen implementiert werden, was die Motiventdeckung in Richtung hochbewerteter Sequenzmuster lenkt, die günstige Sequenzkontext für die RBP-Bindung. Dies könnte helfen, unspezifische Wechselwirkungen mit sehr häufig vorkommenden mRNAs herauszufiltern. Im Kontext der AGO-vermittelten Regulation könnte ein Prior, der auf der vorhergesagten miRNA-mRNA-Duplex-Stabilität basiert, in ähnlicher Weise verwendet werden

Aufgrund der Verwendung des 4SU-Nukleosid-Analogons im ursprünglichen PAR-CLIP-Protokoll beeinflusst der "U"-Gehalt einer tatsächlichen Bindungsstelle und ihrer Umgebung offensichtlich die Identifizierung von RBP-Bindungsstellen. Enthält eine Erkennungsstelle keine Uridine, ist die genaue Abgrenzung mit diesem Ansatz andererseits kompromittiert, viele U-Reste können aufgrund des Potenzials vieler Fehlpaarungen entweder Probleme mit der Ausrichtung verursachen und/oder das Signal über mehrere Positionen verteilen . Die aktuellen Untersuchungen zu weiteren zugänglichen photoaktivierbaren Nukleosiden [38], ergänzt durch den Einsatz verschiedener Verdauungsenzyme [24], sollen potenzielle Verzerrungen reduzieren und können in PARalyzer leicht spezifiziert werden. Damit bietet unsere Pipeline eine standardisierte Lösung zur Analyse von RBP-Bindungsstellen über PAR-CLIP, zur anschließenden Motivfindung für sequenzspezifische RBPs und zur Aufklärung posttranskriptionaler Regulationsmechanismen und -netzwerke.


Was ist kodierende DNA?

Die DNA-Sequenzen im Genom, die in Proteine ​​transkribiert und übersetzt werden, werden als kodierende DNA bezeichnet. Kodierende Sequenzen werden innerhalb der kodierenden Region der Gene gefunden. Die kodierende Region besteht aus Sequenzen, die als Exons bekannt sind. Exons sind Teile von Genen, die den genetischen Code für die Produktion bestimmter Proteine ​​besitzen. Exons sind innerhalb der nichtkodierenden Sequenzen, die als Introns in den Genen bekannt sind, eingestreut. Beim Menschen macht die kodierende DNA einen kleinen Prozentsatz aus. Nur etwa 1,5 % der gesamten Genomlänge entsprechen kodierender DNA, die in Proteine ​​übersetzt wird. Diese kodierende DNA hat mehr als 27000 Gene und produziert alle Proteine, die für zelluläre Prozesse essentiell sind.

Proteine, die Sequenzen der Gene kodieren, werden zuerst in mRNA-Sequenzen transkribiert. Dann werden diese mRNA-Sequenzen in Aminosäuresequenzen übersetzt, die sich in Polypeptidketten verwandeln. Jeder Satz von drei Nukleotiden in der Exonsequenz wird als Codon bezeichnet. Ein Codon enthält genetische Informationen für eine Aminosäure. Die Codonsequenz ergibt eine Aminosäuresequenz. Die Aminosäuresequenz bildet kollektiv das Protein, das von der Sequenz kodiert wird.

Kodierende Sequenzen beginnen normalerweise mit einem Startcodon ATG und enden mit einem Stopcodon TAA TAA.

Abbildung 01: DNA kodieren


Variabler Bereich

Und das kann gut sein, was in der Barnett Shale Region um Dallas und Irving herum passiert.

Stattdessen füllten sich Kurhotels mit über 30.000 Flüchtlingen aus der kriegsgeplagten Donbas-Region in der Ostukraine.

Damit deckte er auf, dass andere Fluggesellschaften in der Region den enormen Nachholbedarf nach günstigen Reisen nicht erkennen konnten.

Die Region wird für Besucher als „Aryan Valley“ vermarktet, und viele Bürger haben sich angewöhnt, „aryan“ bei ihren Nachnamen anzuheften.

Das Wetter auf der Strecke des AirAsia-Fluges 8501 war für die Region und die Jahreszeit nicht ungewöhnlich.

In den letzten dreißig Jahren hat die Zivilisation diese schöne Region schnell in Besitz genommen.

Nirgendwo kann eine Region gefunden werden, die in der Lage ist, eine größere Bevölkerung auf einer Quadratmeile zu ernähren als die Lombardei.

Es ist gering bei trüben Schwellungen durch Toxine und Medikamente und variabel bei Nierentuberkulose und Neoplasmen.

Aus dieser Region kommen sie, um Krankheiten, insbesondere Blindheit und Taubheit, zuzufügen.

Damals war das Porto für Briefe aus dieser Region sehr hoch, manchmal bis zu fünfzig oder sechzig Cent oder sogar ein Dollar.


Wissenschaftliche Zeitschriftenartikel zum Weiterlesen

Maston GA, Evans SK, Grüner MR. Transkriptionelle regulatorische Elemente im menschlichen Genom. Annu Rev Genomics Hum Genet. 20067:29-59. Rezension. PubMed: 16719718.

ENCODE-Projektkonsortium. Eine integrierte Enzyklopädie der DNA-Elemente im menschlichen Genom. Natur. 2012 Sep. 6489 (7414): 57-74. doi: 10.1038/nature11247. PubMed: 22955616 Kostenloser Volltext verfügbar von PubMed Central: PMC3439153.

Plank JL, Dean A. Enhancer-Funktion: mechanistische und genomweite Erkenntnisse kommen zusammen. Mol Zelle. 2014 Juli 355(1):5-14. doi: 10.1016/j.molcel.2014.06.015. Rezension. PubMed: 24996062.


3. Die Sequenzen der stickstoffhaltigen Basen auf den beiden Strängen eines DNA-Moleküls sind komplementär.

Die Sequenz der stickstoffhaltigen Basen auf einem Strang der Doppelhelix eines DNA-Moleküls stimmt in besonderer Weise mit der Sequenz auf dem anderen Strang überein. Adeninpaare mit Thymin und Cytosinpaare mit Guanin.

Warum paaren sich die stickstoffhaltigen Basen auf diese spezielle Weise? Die Basen jedes Strangs sind mit den Basen des anderen Strangs durch Wasserstoffbrücken verbunden, aber unterschiedliche Basen haben unterschiedliche chemische Strukturen. Cytosin und Thymin (und Uracil in RNA) sind Pyrimidine, die einen Ring enthalten. Adenin und Guanin sind Purine, die zwei Ringe enthalten. Die Pyrimidine paaren sich mit den Purinen: Cytosin und Guanin bilden drei Wasserstoffbrücken, Adenin und Thymin zwei.


DNA-Forensik: Erstellen eines DNA-Fingerabdrucks

Unsere DNA ist ein genetischer Code, der aus 4 Buchstaben (A, T, G, C) besteht, genannt DNA-Basen, die von unseren Zellen interpretiert werden, um die Moleküle und Strukturen zu bilden, die unserem Körper ermöglichen, zu funktionieren. DNA-Regionen, die Moleküle codieren, die als “Proteine” bekannt sind, werden Gene genannt. Der einzigartige Code bei jedem Menschen führt zu körperlichen Unterschieden – wie braunen oder blonden Haaren und blauen oder braunen Augen – zwischen den einzelnen Personen. Es kann auch zu Identifikationszwecken verwendet werden. Obwohl die überwiegende Mehrheit der DNA (im Durchschnitt 99,9%) zwischen zwei einzelnen Menschen gleich ist, haben Wissenschaftler DNA-Regionen charakterisiert, die sich bei Menschen unterscheiden, die nicht eng miteinander verwandt sind.

Die am häufigsten verwendete genetische Testmethode in der Forensik untersucht diese variablen DNA-Abschnitte. Forensische Labore untersuchen 20 DNA-Regionen, die zwischen Individuen variieren, sogenannte Short Tandem Repeats (STRs), um einen DNA-„Fingerabdruck“ zu erstellen (Abbildung 1). Diese STRs befinden sich in DNA-Abschnitten zwischen Gen-kodierenden Regionen und bestehen aus kurzen DNA-Sequenzen (z.B. „TATT“), die bei verschiedenen Personen unterschiedlich oft wiederholt werden. Bei Person A kann der DNA-Abschnitt beispielsweise „TATTTATTTATT“ (drei Wiederholungen) sein, aber bei Person B kann dieselbe DNA-Region „TATTTATTTATTTATTTATT“ (fünf Wiederholungen) sein. Labore können dann die Anzahl der Wiederholungen bei jedem dieser STRs mit einer Probe von einem Tatort vergleichen und die Wahrscheinlichkeit berechnen, dass die DNA eines Verdächtigen mit dieser Probe übereinstimmt. Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Personen, die nicht eng verwandt sind, das gleiche DNA-Profil haben, liegt bei 1 zu 1.000.000.000.000.000.000 .

Abbildung 1: Erstellen eines DNA-„Fingerabdrucks“. DNA-Profile aus der STR-Analyse sind wie ein Fingerabdruck oder eine sehr lange Sozialversicherungsnummer. Wir können sie verwenden, um die statistische Wahrscheinlichkeit zu berechnen, dass verschiedene DNA-Proben von derselben Person stammen. Da jede Person zwei Kopien jedes Gens in einer Zelle erbt (eine von ihrer Mutter und eine von ihrem Vater), kann sie bei jedem STR zwei Wiederholungen haben. Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei nicht verwandte Personen bei allen 20 STRs die gleiche Anzahl von Wiederholungen haben, ist außerordentlich gering.


Biologie der Rasse

Die biologische Definition von Rasse ist eine geografisch isolierte Brutpopulation, die bestimmte Merkmale häufiger als andere Populationen dieser Art teilt, aber nicht reproduktiv von anderen Populationen derselben Art isoliert wurde. (Eine Population ist eine Gruppe von Organismen, die in derselben Region leben und sich kreuzen.) Menschliche Rassengruppen bilden eine Reihe von Bruteinheiten, die in der Vergangenheit geografisch und vielleicht auch zeitlich isoliert blieben, sich jedoch kreuzen und lebensfähige Nachkommen innerhalb der Art hervorbringen konnten Homo sapiens sapiens. Paläoanthropologische Beweise deuten darauf hin, dass sich diese Einheiten seit mindestens zweihunderttausend Jahren oder länger zwischen Populationen in etwas gekreuzt haben, das einst als rassische Gruppen angesehen wurde.

In jüngerer Zeit wurden molekulare Techniken entwickelt, um genetische Unterschiede zwischen Individuen und Populationen zu untersuchen, einschließlich Karyotypen, die die Chromosomenzahl und -muster liefern, Desoxyribonukleinsäure (DNA)-Hybridisierung, Protein Sequenzen und Kern- und mitochondrial Basensequenzen aus alter und moderner DNA. Aus all diesen Beweisen ist klar, dass innerhalb der menschlichen Spezies bevölkerungsbezogene, aber nicht rassische Unterschiede existieren. Rasse sollte nicht mit Ethnizität gleichgesetzt werden, die eine soziologische Bedeutung hat. Ethnizität ist eine selbstbeschriebene Kategorie, die aus drei Komponenten —Herkunft, Sprache und Kultur— besteht, die alle Affinitäten zu bestimmten Vorfahrengruppen haben.

Frühe Rassenklassifikationssysteme für Menschen verwendeten spezifische phänotypische Merkmale, die in bestimmten Populationen häufiger auftraten. Initially, three classes were identified by anthropologists: Caucasoids, Mongoloids, and Negroids later, Australoids and Capoids (Bushmen) were added. Following this, even more classifications were made, with no consensus among biological anthropologists. Difficulties with these early classification systems stem from the immense genotypic and phenotypic human variation found in modern living populations. While the genotypic variation was not studied in great detail in the early part of the twentieth century, phenotypic variation in skin color, body height, hair type, nasal width, and other characteristics was studied in great detail.

Some genetic differences do exists between groups, but these by and large do not correspond to historical racial categories. For instance, there are populational differences in the frequency of ABO blood types. Native North and South Americans have an incidence of nearly 100 percent type O (less than 1 percent have type AB), while Asians have a lower incidence of O (60 percent) and higher incidence of type B (22 percent). Some characteristics, such as skin color and body height, are considered to be polygenic traits. Skin color has a clinal distribution, with indigenous peoples with darker skin colors found in native peoples at the equator and lighter skin colors found in natives from higher latitudes.

Skin color is an adaptation to sunlight that provides protection from skin cancer, yet at the same time allows for vitamin D production for calcium absorption. Darker skin provides more protection, while lighter skin allows more penetration of the weaker sun in temperate regions. While body height is also considered a polygenic trait, it is very much affected by inheritance, as well as environmental stressors (such as malnutrition and infectious disease).

Some differences between populations may correlate with historical exposure to different infectious diseases. For example, certain genetic variants of Hämoglobin (for example, those causing sickle-cell Anämie in people of African descent and thalassemia in people of Mediterranean descent) were strongly selected because they provide defensive mechanisms against infection by the organism that causes malaria ( Plasmodium ). Such environmental selection pressures have caused more than three hundred variants of the hemoglobin molecule. Cystic fibrosis (CF), a disorder of a gene that produces a protein that forms a chloride pump in cell membranes, allows for the buildup of mucus in the respiratory tract, thereby leading to death from pathogen invasion. Noch die heterozygot condition for CF protects against extreme dehydration due to cholera. Tay-Sachs disease, a disorder of an Enzym that breaks down a molecule in the myelin sheath of nerve fibers, is found more commonly in people of eastern European Jewish descent than in other populations. Whether the Tay-Sachs gene protects against an infectious disease is unknown, though some have made a connection to tuberculosis exposure.

The molecular techniques outlined above now allow anthropologists to study the migration patterns of ancient peoples. Genetic diversity has resulted from the extensive hybridization that has occurred in the last two hundred thousand years, hiding any clear evidence for typological classification of race. Moreover, when selection pressures (temperature, altitude) are coupled with phenotypic variation, phenotypic expression defies taxonomic assignment of race. The genetic diversity innerhalb any historically defined race swamps the small amount of difference between such groups, making the boundaries of these categories entirely arbitrary. Therefore, race in humans does not have a biological meaning.



Bemerkungen:

  1. Arthur

    Ich danke Ihnen aufrichtig für Ihre Hilfe.

  2. Kajiktilar

    Vielen Dank. Ich habe es mit Interesse gelesen. Blog hinzugefügt zu Favoriten =)

  3. Meztibei

    Sie liegen falsch. Treten Sie ein, wir besprechen es.



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