Information

Warum mehr als ein Chromosom in einem Organismus?

Warum mehr als ein Chromosom in einem Organismus?



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.

Warum nicht ein Chromosom, um das Genom in Organismen zu beherbergen, sondern mehrere? Ist es für epigenomische Zwecke?


Warum mehr als ein Chromosom in einem Organismus? - Biologie

Wir haben zuvor gelernt, wie Fehler in der Mitose möglicherweise zu Krebs führen können. Was können Fehler in der Meiose bewirken? In diesem Ergebnis erfahren wir, was passiert, wenn Fehler bei der Chromosomenzahl auftreten.

Lernziele

  • Identifizieren Sie einen Karyotyp und beschreiben Sie seine Verwendung in der Biologie
  • Identifizieren Sie häufige Fehler, die zu einem abnormalen Karyotyp führen können
  • Identifizieren Sie Syndrome, die aus einer signifikanten Veränderung der Chromosomenzahl resultieren

2 Antworten 2

Das "Array" potenzieller Lösungen (Phänotpyes/Genotypen) wird in der Population gesammelt. Der Genotyp stellt eine mögliche Lösung dar. Lassen Sie sich nicht von der 2-dimensionalen Struktur des Genotyps verwirren, er sollte Ihnen zusätzliche Flexibilität für die Modellierung komplizierterer Probleme geben. Der Geneotyp stellt immer noch eine mögliche Lösung und ein Individuum der Population dar.

Ein Genotyp für das klassische binäre GA kann einfach erstellt werden:

Sehen Sie sich auch das Domänenmodell an, Abbildung 3.1 im Handbuch. Abschnitt 6.1 versucht, Ihnen zusätzliche Codierungsbeispiele zu geben.

Was Sie beschrieben haben, ist die Population im grundlegenden genetischen Algorithmus. Es gibt viele Techniken, um es zu verbessern, und eine davon ist die adaptive Codierung.

Der gesuchte Begriff ist (modifizierte) Genpool-Rekombination unter adaptiven Kodierungstechniken.

Genpool-Rekombination operiert über die gesamte Bevölkerung und nicht über einzelne Einheiten und entwickelt die Bevölkerung. Es kann dieselbe Struktur beibehalten oder nicht.

Betrachten Sie diese Idee aus biologischer Sicht:

  • In der Natur gab es zuerst einfachere Organismen und dann entwickelten sie sich zu komplexeren Organismen.

Dieselbe Motivation kann mit genetischen Algorithmen verwendet werden. Am Anfang gibt es einfachere Einheiten, die sich mit der Zeit entwickeln können - dh Länge und Struktur von Lösungen müssen nicht konstant sein.

Es gibt keine einfache Möglichkeit, Informationen für GA universell zu codieren, daher müssen Sie sie für jedes vorliegende Problem berücksichtigen. Möglicherweise benötigen Sie eine Genpool-Rekombination, eine grundlegende binäre Kodierung oder eine grundlegende proportionale Selektion. Diese Optionen hängen weitgehend von dem Problem ab, das Sie lösen möchten, und der Genauigkeit der Lösung/der Zeit, die der Algorithmus benötigt, die akzeptabel ist.

Die einfache binäre Kodierung, die den Vektor von Genen repräsentiert, ist einfach, aber GA hat einen Nachteil, wo es ineffizient ist, die nächsten Nachbarn zu finden.

Betrachten Sie folgendes Beispiel:

es gibt Lösungen 15 und 16 (01111, 10000)

Hamming-Abstand zwischen diesen beiden Zahlen beträgt 5

Damit sich GA von 15 auf 16 ändert, sollten alle 5 Bits geändert werden. GA haben also Probleme mit benachbarten diskreten Zahlen. Eine Möglichkeit, dies zu verbessern, ist die Verwendung von Gray-Code, mit dem Sie einen Abstand von 1 zwischen allen Lösungen haben.


Warum mehr als ein Chromosom in einem Organismus? - Biologie

Abbildung 1: Mikroskopiebilder von menschlichen Chromosomen. Die spektrale Karotypisierung ermöglicht die Visualisierung von Chromosomen, indem jedes Chromosom effektiv mit einer anderen Farbe fluoresziert wird. (Angepasst von http://www.genome.gov/10000208).

Die Grippe ist eine der unglücklichen Realitäten der menschlichen Gesundheit. Diese unangenehme (und manchmal tödliche) Krankheit resultiert aus einer Infektion mit dem Influenzavirus, einem schönen Virus, dessen Struktur bereits in der Vignette „Wie groß sind Viren?“ gezeigt wurde. Eine der faszinierenden Eigenschaften dieser Viren ist, dass die etwa 14.000 Basen (BNID 106760) ihrer Negativ-Sense-RNA-Genome auf 8 verschiedene RNA-Moleküle (BNID 110377) aufgeteilt sind, was zeigt, dass selbst bei Viren Genome manchmal in verschiedene Moleküle. Diese Art von Verrücktheit wird im Fall des Cowpea Chlorotic Mottle Virus (CCMV) noch eindrucksvoller demonstriert, dessen ≈8000-Basen-Genom in drei verschiedene RNA-Moleküle (BNID 106457) aufgeteilt ist, von denen jedes in ein anderes Kapsid verpackt ist, was bedeutet, dass alle drei benötigen den Wirt zu infizieren, damit die Infektion lebensfähig ist.

Obwohl unser Lieblingsbakterium E coli hat nur ein einziges zirkuläres Chromosom, viele Prokaryonten haben mehrere zirkuläre Chromosomen. Zum Beispiel, Vibrio cholerae, der für Cholera verantwortliche Erreger hat zwei zirkuläre Chromosomen, eines mit einer Länge von 2,9 Mb und das andere mit einer Länge von 1,1 Mb. Ein bizarreres Beispiel findet sich im Bakterium Borrellia burgdorferi die manchmal Lyme-Borreliose verursacht, nachdem Tiere von einer Zecke gebissen wurden. Dieses Bakterium enthält neben seinem langen linearen Chromosom (BNID 111258) 11 Plasmide mit 430 Genen. Die mikroskopische Welt der Archaea scheint jedoch eine ähnliche chromosomale Verteilung zu haben wie die in Bakterien M. Jannaschii hat drei verschiedene zirkuläre DNA-Moleküle mit Längen von ungefähr 1,6 Mbp, 58,5 kbp und 16,5 kbp, was wiederum die breite und vielfältige Persönlichkeit mikrobieller Chromosomen zeigt. Das Bild mikrobieller Genome wird durch die Tatsache noch komplizierter, dass unser sauberes Bild von zirkulären Mb-großen Chromosomen erbärmlich unvollständig ist, da es die Gene ignoriert, die auf kleinen (d. h. ungefähr 5 kbp) Plasmiden herumgependelt werden.

Letztendlich basiert unser mentales Bild von Chromosomen für die meisten von uns größtenteils auf Bildern von eukaryotischen Organismen, wie sie in Abbildung 1 gezeigt sind. Wie in Tabelle 1 in der Vignette „Wie groß sind Genome?“ aufgeführt, gibt es eine große Vielfalt in die Anzahl der Chromosomenpaare in verschiedenen Organismen. Man könnte meinen, dass zumindest die beiden Modellpilze Knospungshefe und Spalthefe ähnliche Chromosomenzahlen aufweisen. Doch überraschenderweise ist die angehende Hefe S. cerevisiae hat 16 Chromosomen und die Spalthefe S. pombe hat nur 3 Chromosomen. Auch andere klassische Modellorganismen zeigen kein konsistentes Muster: C. elegans (6 Chromosomen), Fruchtfliege Drosophila melanogaster (4 Chromosomen) Maus Muskulatur (20 Chromosomen). Der Vergleich von Knospenhefe und Fliege zeigt, wie ein 10-fach größeres Genom bei Drosophila kann mit ¼ so vielen Chromosomen untergebracht werden, wie die 16 in knospenden Hefen gefunden werden. Unter den Tieren hat die rote Vizcacha-Ratte mit 102 die größte Anzahl von Chromosomen (BNID 110010). Diese Beispiele zeigen, dass die Anzahl der Chromosomen keineswegs von der Körpergröße des Tieres diktiert wird und widerlegen auch die lange gehegte Annahme, dass Tiere nicht polyploid sein können, da die rote Vizcacha-Ratte tetrapolid ist, dh eher 4 Kopien jedes Chromosoms besitzt als die 2, die beim Menschen und anderen Diploiden gefunden wurden.

Wie die meisten von uns in der High School lernen, hat der Mensch 23 Chromosomenpaare. Angesichts der 3 x 10 9 Basenpaare im menschlichen haploiden Genom bedeutet dies, dass jedes Chromosom im Durchschnitt etwa 130 Mb DNA enthält, wobei das kleinste Chromosom 21 ≈50 Mb und das größte Chromosom 1 mit ≈250 Mb . trägt . Einige der heimtückischsten genetischen Krankheiten sind das Ergebnis zusätzlicher Kopien dieser Chromosomen. Zum Beispiel resultiert das Down-Syndrom aus einer zusätzlichen Kopie von Chromosom 21 und es gibt mehr dieser sogenannten „Trisomien“, die mit anderen Chromosomen verbunden sind und zu anderen (hauptsächlich tödlichen) Syndromen führen.

Abbildung 2: Chromosomale Bandenmuster in Chromsomen der späten Prophase. (Angepasst von J. J. Yunis und O. Prakash, Science, 215:1525, 1982.

Eine der Geschichten, die in der gesamten Biologie am meisten fasziniert, dreht sich um die Frage der menschlichen Evolution und ihrer Beziehung zur Chromosomenzahl und ist in Abbildung 2 hervorgehoben. Wir Menschen haben 23 Chromosomenpaare und interessanterweise haben Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans 24 solche Paare. Die Abbildung zeigt einen Vergleich der Struktur von Chromosom 2 beim Menschen und zweier verwandter Chromosomen (genannt 2p und 2q) bei unserem nächsten Primatenverwandten, dem Schimpansen. Ein Vergleich der Bandenmuster in späten Prophase-Chromosomen wurde als Schlüsselbeweis für eine gemeinsame chromosomale Abstammung angeführt (der Leser ist eingeladen, die stark stereotypen Chromosomenmuster in den restlichen Chromosomen in den Originalarbeiten zu untersuchen). Eine Kopf-an-Kopf-Fusion der 2p- und 2q-Primatenchromosomen führte zur Bildung des menschlichen Chromosoms 2. Dieses Bild wurde durch eine kürzlich durchgeführte DNA-Sequenzierung, die Beweise im menschlichen Chromosom 2 wie eine nicht mehr existierende Zentromersequenz gefunden hat, viel mehr Glaubwürdigkeit verliehen das dem Zentromer von einem der Schimpansenchromosomen sowie einem verkümmerten Telomer auf unserem Chromosom 2 entspricht. Diese Geschichte hat im Internet großes Interesse geweckt, wo Nichtwissenschaftler, die sowohl die Tatsache als auch die Theorie der Evolution in Frage stellen, verschiedene Widerlegungen und nicht prüfbare verschwörerische Spekulationen vertreten zu dieser faszinierenden Chromosomengeschichte.

Abbildung 3: Lokalisierung von Chromosomenterritorien mit konfokaler Mikroskopie. Die Klassifizierung der Chromosomen in einem menschlichen Fibroblastenkern basiert auf 24-Farb-3D-FISH-Experimenten. Chromosomensonden für alle 24 Chromosomentypen (1–22, plus X und Y) wurden unter Verwendung eines kombinatorischen Markierungsschemas mit sieben unterschiedlich markierten Nukleotiden markiert. (Übernommen nach A. Bolzer et al. PLoS Biol., 3: e157, 2005).

Eine weitere aufregende neuere experimentelle Entwicklung in der Untersuchung der Genomorganisation war die Möglichkeit, die relative räumliche Organisation verschiedener Chromosomen zu erforschen. Sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten wurde die Existenz gut definierter Chromosomenterritorien entdeckt. Abbildung 3 zeigt ein Beispiel für den Kern einer menschlichen Fibroblastenzelle. Die Hybridisierung von fluoreszierenden Sonden führte zur Falschfarbendarstellung der Chromosomenterritorien im mittleren Abschnitt des Zellkerns. Mit neueren Werkzeugen, die als „Chromosomen-Capture“ bekannt sind, wurden sogar die Chromosomen-Territorien des menschlichen Genoms kartiert. Bei diesen Chromosomen-Capture-Methoden wird die physikalische Vernetzung von Teilen des Genoms, die sich nahe beieinander befinden, verwendet, um eine Proximity-Map zu erstellen. Die Karten lassen die Chromosomen wie zerknitterte Kügelchen aussehen, was nicht der Fall wäre, wenn sie sich wie äquilibrierte lineare Polymere verhalten würden, sondern das Ergebnis einer aktiven Strukturierung im Kern ist, die zu nuklearen und chromosomalen Territorien führt. Interessanterweise wird nun vermutet, dass Störungen in solchen Territorien Krankheiten wie das sehr frühe Altern bei Progerie aufgrund einer Mutation in einer kritischen Komponente der Kernlamina verursachen, die zur Verdrängung einiger inaktiver Gene und damit zu ihrer Hochregulierung führt (PW Tai et al ., J Cell Physiol. 229: 711, 2014). In Hefe gibt es keinen Beweis für eine solche Struktur und die Anwendung polymerphysikalischer Ideen auf Gleichgewichtspolymere scheint eine gültige Darstellung zu sein. Bei feinerer Auflösung werden Chromosomen weiter in “Domänen” unterteilt. Das heißt, Teile eines Chromosoms sind weitgehend territorial voneinander getrennt. Dies könnte es ermöglichen, dass sich die tatsächliche Anzahl der Chromosomen ziemlich stark ändert, ohne die räumliche Regulierung des Genoms ernsthaft zu beeinträchtigen. Schließlich gibt es eine Heterogenität in der Lage, bei der die Chromosomen zwar segregiert sind, die spezifische “geographie” der Territorien jedoch entweder für verschiedene Zellen oder sogar für eine Zelle im Laufe der Zeit unterschiedlich sein kann.

Trotz der vielen interessanten Geschichten, die diese Vignette färben, sind wir gespannt, ob neue Forschungen der Chromosomenzahl eine tiefere funktionelle Bedeutung zuordnen werden.


Warum Männer (und andere männliche Tiere) jünger sterben: Es steckt alles im Y-Chromosom

Männchen der meisten Tierarten sterben früher als Weibchen, weil ihr kleineres Y-Chromosom ein ungesundes X-Chromosom nicht schützen kann.

Wie die meisten anderen Tiere, einschließlich des Menschen, haben dieser Löwe und diese Löwin XY- und XX-Chromosomenpaarungen in ihrer genetischen Ausstattung. Bild: Shutterstock

Nach der populären Theorie leben Männer kürzer als Frauen, weil sie größere Risiken eingehen, gefährlichere Jobs haben, mehr trinken und rauchen und schlecht darin sind, sich von Ärzten beraten zu lassen.

Aber Forschungen von Wissenschaftlern der UNSW Sydney deuten darauf hin, dass der wahre Grund weniger mit dem menschlichen Verhalten zusammenhängt und mehr mit der Art der Geschlechtschromosomen zu tun hat, die wir mit den meisten Tierarten teilen.

In einer heute in Biology Letters veröffentlichten Studie analysierten Forscher der School of Biological, Earth and Environmental Sciences der UNSW Science die gesamte verfügbare akademische Literatur zu Geschlechtschromosomen und der Lebensdauer – und versuchten herauszufinden, ob es ein Muster gab, bei dem ein Geschlecht das andere überlebte, das war im ganzen Tierreich wiederholt.

Unbewachte X-Hypothese

Insbesondere wollten sie die „ungeschützte X-Hypothese“ testen, die darauf hindeutet, dass das Y-Chromosom bei heterogametischen Geschlechtern – bei denen mit XY (männlichen) Geschlechtschromosomen statt XX (weiblichen) Geschlechtschromosomen – weniger in der Lage ist, eine Person vor schädlichen exprimierten Genen zu schützen auf dem X-Chromosom. Die Hypothese legt nahe, dass, da das Y-Chromosom kleiner als das X-Chromosom ist und in einigen Fällen fehlt, es nicht in der Lage ist, ein X-Chromosom zu „verstecken“, das schädliche Mutationen trägt, die das Individuum später Gesundheitsgefahren aussetzen können.

Umgekehrt gibt es kein solches Problem bei einem Paar homogametischer Chromosomen (XX), bei dem ein gesundes X-Chromosom ein anderes X mit schädlichen Genen ersetzen kann, um sicherzustellen, dass diese schädlichen Gene nicht exprimiert werden, wodurch die Lebensdauer für die . maximiert wird Organismus.

Zoe Xirocostas testete die 'ungeschützte X-Hypothese' an einer Vielzahl von Arten im Tierreich. Bild: UNSW

Die Erstautorin des Artikels und Doktorandin Zoe Xirocostas sagt, dass nach der Untersuchung der verfügbaren Daten zur Lebensdauer einer Vielzahl von Tierarten die unbewachte X-Hypothese aufgeht. Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler die Hypothese flächendeckend in der Tiertaxonomie getestet haben, zuvor wurde sie nur an wenigen Tiergruppen getestet.

„Wir haben uns die Lebensdauerdaten nicht nur bei Primaten, anderen Säugetieren und Vögeln, sondern auch bei Reptilien, Fischen, Amphibien, Spinnentieren, Kakerlaken, Heuschrecken, Käfern, Schmetterlingen und Motten unter anderem angesehen“, sagt sie.

„Und wir fanden heraus, dass das heterogametische Geschlecht bei diesem breiten Artenspektrum tendenziell früher stirbt als das homogametische, und zwar im Durchschnitt 17,6 Prozent früher.“

Vögel, Schmetterlinge und Motten

Interessanterweise beobachteten die Forscher dasselbe Muster bei den Tierklassen, die ihr eigenes einzigartiges Paar von Geschlechtschromosomen besitzen, die das Gegenteil aller anderen Tiere sind. Bei Vögeln, Schmetterlingen und Faltern hat das Männchen der Art die homogametischen Geschlechtschromosomen (bezeichnet mit ZZ), während das Weibchen die heterogametischen Chromosomen (ZW) besitzt. Weibliche Vögel, Schmetterlinge und Motten starben normalerweise früher als ihre männlichen Artgenossen, was der Hypothese des unbewachten X Glauben schenkt – obwohl es sich in diesem Fall streng genommen um ein unbewachtes Z handelt.

Aber während diese Studie bestätigt, dass die unbewachte X-Hypothese eine vernünftige Erklärung dafür ist, warum ein Geschlecht das andere im Durchschnitt überlebt, gab es eine Statistik, die aus den Daten hervorging, die Frau Xirocostas überraschte.

„Wir fanden einen geringeren Unterschied in der Lebensdauer zwischen Männchen und Weibchen bei den weiblichen heterogametischen Arten im Vergleich zu Männchen und Weibchen bei den männlichen heterogametischen Arten“, sagt sie. „Bei Arten, bei denen Männchen heterogametisch sind (XY), leben Weibchen fast 21 Prozent länger als Männchen. Aber bei den Arten Vögel, Schmetterlinge und Nachtfalter, bei denen die Weibchen heterogametisch sind (ZW), überleben die Männchen die Weibchen nur um 7 Prozent.“

Einfach ausgedrückt, sterben heterogametische Männchen (XY) früher als heterogametische Weibchen (ZW) im Vergleich zum anderen Geschlecht ihrer Art. Bedeutet dies, dass es immer noch etwas grundsätzlich Lebensverkürzendes hat, ein männliches Mitglied irgendeiner Spezies zu sein?

Frau Xirocostas glaubt, dass dies der Fall sein könnte, und nennt Nebenwirkungen der sexuellen Selektion, den Grad des Y-Chromosomenabbaus und die Telomerdynamik als mögliche Erklärungen für diesen überraschenden Trend.

„Ich hatte nur erwartet, dass ein Muster des homogametischen Geschlechts (XX oder ZZ) länger lebt, daher war es eine interessante Überraschung zu sehen, dass die Art des Geschlechtsbestimmungssystems (XX/XY oder ZZ/ZW) auch eine Rolle spielen könnte Rolle für die Langlebigkeit eines Organismus.“

Frau Xirocostas sagt, dass zukünftige Studien zu diesem Phänomen eine in dem Papier aufgestellte Hypothese testen sollten, dass der Unterschied in der Lebenserwartung zwischen den Geschlechtern proportional zum Unterschied in der Chromosomenlänge zwischen den Geschlechtern ist, was uns helfen könnte, die Faktoren, die das Altern beeinflussen, besser zu verstehen. Aber im Moment, glaubt sie, steht die unbewachte X-Hypothese.


Wissenschaftler haben gerade einen großen Schritt getan, um das Leben von Grund auf neu zu gestalten

Die Synthetische Biologie hat in den letzten Jahren einen langen Weg zurückgelegt. Allein in den letzten zwei Jahrzehnten gelang es Wissenschaftlern, das Genom eines relativ kleinen Virus, Hepatitis C, zu synthetisieren, um aus einem einzelligen Organismus das zu erschaffen, was Forscher als "erste synthetische Zelle" bezeichnen. Doch bis vor kurzem waren Forscher nicht in der Lage, eines der emblematischsten Symbole unserer eigenen genetischen Ausstattung zu konstruieren: das eukaryotische Chromosom. Nun hat ein Team von Wissenschaftlern bekannt gegeben, dass das Alter des synthetischen Chromosoms bevorsteht, wie eine in veröffentlichte Studie zeigt Wissenschaft heute zeigt, wie die Gruppe ein Hefe-Chromosom von Grund auf neu konstruieren konnte – ein Experiment, das es dem Team ermöglichte, voll funktionsfähige "Designerhefe" herzustellen.

Hefezellen mit "ungewöhnlichen Eigenschaften".

Eukaryontische Chromosomen gehören zu Eukaryonten – Organismen wie Tiere, Pflanzen und Hefen, deren Zellen einen membrangebundenen Kern enthalten. Obwohl Wissenschaftler bereits virale DNA und bakterielle DNA konstruieren konnten, war die Synthese eines eukaryontischen Chromosoms nicht gelungen. Als die Wissenschaftler beschlossen, ein Chromosom von Grund auf neu zu konstruieren, wussten sie, dass sie es sorgfältig planen mussten. „Wir haben keine Kopie eines vorhandenen Chromosoms erstellt“, sagt Jef Boeke, Molekularbiologe an der New York University und Co-Autor der Studie, „sondern eine umfassend modifizierte Version, die auf einem Computer entwickelt wurde und eine Reihe von Prinzipien verwendet von denen vorhergesagt wurde, dass sie glückliche, gesunde Hefe machen."

Diese sorgfältige Planung ermöglichte es den Forschern zusammen mit 60 Studenten, DNA-Stücke sorgfältig aneinanderzureihen und in lebende Hefezellen einzufügen. Dies ermöglichte es ihnen auch, über 500 Änderungen an der nativen Sequenz des Chromosoms vorzunehmen – ein Prozess, der Hefezellen hervorbrachte, die mit dem ausgestattet waren, was Boeke als "ungewöhnliche Eigenschaften" bezeichnete.

Neuanordnen des Chromosoms "on demand".

Eine der bedeutendsten Änderungen, die sie einführten, war das Hinzufügen eines Gens namens "Cre". Dieses Gen ist atypisch, weil es ein Protein, auch "cre" genannt, produziert, das die Sequenz des synthetischen Chromosoms durcheinander bringen kann, wenn es mit Östrogen – dem menschlichen Sexualhormon – in Kontakt kommt. Diese Technik wird als "Scrambling-Ansatz" bezeichnet und ermöglicht es den Forschern, die Struktur des Designer-Chromosoms "nach Bedarf" innerhalb der lebenden Hefezellen neu anzuordnen, indem sie einfach verschiedene Konzentrationen von Östrogen zum Wachstumsmedium hinzufügen, erklärt Boeke. „Also wie beim Mischen eines Kartensatzes können Sie jede Teilmenge von Genen löschen oder duplizieren und einen ganz neuen Kartensatz generieren – oder eine ganz neue genetische Sequenz.“

Die Forscher hoffen, mit der Scrambling-Methode eine Hefe zu entwickeln, die eine breitere Palette von Umweltbedingungen toleriert und die Fermentation effizienter durchführen kann. Wenn sie das können, wird es unzählige Anwendungen geben, denn diese Mikroorganismen leisten viel mehr, als uns bei der Herstellung von Bier und Brot zu helfen. "Ich denke, wir werden in den nächsten 10 Jahren alle Arten von biosynthetischen Produkten aus Bakterien und Hefen sehen", sagt Boeke. Dieser Fortschritt wird die Produktion von Dingen wie Antimalariamedikamenten und dieselkraftstoffähnlichen Verbindungen viel kostengünstiger machen, sagt er. "So ziemlich alles, was in Hefe hergestellt wird, könnte von diesem Scrambling-Ansatz profitieren."

"Wir werden viel mehr tun können, wenn wir alle seine Gene kontrollieren können."

Aber eine vollständig entwickelte Designerhefe ist noch nicht auf dem Weg. Es ist noch viel zu tun, bevor Forscher den Schatz an Anwendungen wirklich erkunden können, die diese Technik hervorbringen wird, da Hefe mehr als ein Chromosom hat. Tatsächlich hat es 16. "Es ist unwahrscheinlich, dass wir eine Branche revolutionieren werden, indem wir ein einzelnes Chromosom neu anordnen", sagt Boeke. Aber die Wissenschaftler könnten eine Reihe von Industrien revolutionieren, wenn sie das ganze Set synthetisieren können. „Letztendlich wollen wir das mit allen 16 machen“, sagt Boeke, das sollen die Forscher noch zwei bis drei Jahre brauchen. "Dann wird es wirklich interessant und mächtig, weil wir viel mehr tun können, wenn wir alle seine Gene kontrollieren können."

Boeke weiß, dass manche Leute die Weisheit der "Kontrolle von Genen" auf diese Weise in Frage stellen, aber er nimmt diese Kritik nicht sehr ernst. "Wenn sie sich nicht ausschließlich von Früchten, Nüssen und Fisch ernähren, haben sie eine 100-prozentige Chance, dass sie die Einmischung unserer genetisch orientierten Vorfahren genießen, die selektiv gezüchtet haben." Und auf jeden Fall, sagt er, "löscht es sich selbst aus, zerstört sich selbst und die Hefe stirbt", wenn das Designer-Chromosom zu stark durcheinander gebracht wird, sodass die Gefahren dieser Art von Eingriffen minimal sind.


DNA, Chromosomen und die Genome

DNA, Chromosomen und Genom sind drei miteinander verbundene Begriffe, die die genetische Zusammensetzung von Organismen darstellen. Das Genom befindet sich im Zellkern und enthält sowohl Chromosomen als auch DNA.

Der beste Weg, diese drei miteinander verbundenen Begriffe zu unterscheiden, besteht darin, beim „kleinsten“ Begriff zu beginnen und sich nach oben zu bewegen. Somit ist die DNA die grundlegendste Ebene innerhalb des genetischen Terminologiebaums.

DNA besteht aus Nukleosiden, die über Wasserstoffbrücken miteinander verbunden und zu Phosphatgruppen verestert sind. Diese Nukleoside enthalten eine stickstoffhaltige Base und einen Desoxyribose-Zucker. Es gibt vier mögliche stickstoffhaltige Basen: Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin. Adenin und Guanin sind in ihrer Struktur am ähnlichsten und werden Purine genannt, während Thymin und Cytosin Pyrimidine sind.

Darüber hinaus besteht jedes DNA-Molekül aus zwei antiparallelen Strängen. Jeder einzelne Strang besteht aus verbundenen Nukleosiden und die beiden Stränge sind durch Wasserstoffbrücken verbunden, die die stickstoffhaltigen Basen miteinander verbinden. Adenin- und Thyminbasen sind gepaart und werden von zwei Wasserstoffbrücken gehalten, während Cytosin mit Guanin gepaart ist und drei Wasserstoffbrücken benötigt. Sobald die DNA-Stränge miteinander verbunden sind, bilden sie eine helikale Struktur, siehe Abbildung 1.

Abbildung 1. Diese Figur repräsentiert einen DNA-Strang. Dieses Bild wurde von http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Difference_DNA_RNA-EN.svg übernommen und modifiziert.

Nach der DNA ist die nächste Stufe das Chromosom, das aus langen DNA-Abschnitten besteht, die sehr eng aneinander kondensiert sind. Chromosomen werden durch den Einfluss assoziierter Proteine ​​ständig kondensiert. Grundsätzlich ist die DNA in Chromosomen unterteilt, wobei diese Anzahl je nach Organismus variiert. Zum Beispiel hat der Mensch 23 Chromosomenpaare, während ein Esel 62 hat.

Das Genom ist die größte genetische Einheit. Das Genom befindet sich im Zellkern und besteht aus der gesamten Chromosomensammlung. Genome sind in prokaryontischen Zellen, eukaryontischen Zellen und einigen Organellen vorhanden. Die Komplexität des Genoms variiert jedoch. Offensichtlich sind DNA, Chromosomen und das Genom drei untrennbar verbundene Begriffe.


Optionen

Es gibt mehrere Möglichkeiten, dieses Wörterbuch zu verwenden. Die gebräuchlichste Methode ist die Worteingabe (Sie müssen wissen, in welcher Sprache das Wort ist), aber Sie können auch das Suchfeld Ihres Browsers und die Bookmarklets (oder Favelets) verwenden.

Sehen Sie sich die vollständige Liste der Sprachen an: Verfügbare Sprachpaare

Es gibt zwei japanisch-englische (und japanisch-französische) Wörterbücher und eines enthält Kanji und Kana (Kana in Englisch und Französisch als Paar aufgrund der verbesserten Suche). Aus dem gleichen Grund enthält das chinesische Wörterbuch auf der einen Seite traditionelle und vereinfachte chinesische Begriffe und auf der anderen Seite Pinyin- und englische Begriffe.

Browser-Integration (Such-Plugins)

Die vielleicht beste Möglichkeit, die Wörterbuchsuche zu aktivieren, ist die Integration in das Suchfeld Ihres Browsers. Um EUdict neben Google, Yahoo!, Amazon und anderen Suchmaschinen in Mozilla Firefox oder Internet Explorer hinzuzufügen, klicken Sie einfach auf den Link nach dem Titel Browserintegration, wählen Sie das entsprechende Sprachpaar aus und bestätigen Sie Ihre Entscheidung. Und Sie sind bereit, EUdict aus der Dropdown-Liste im Suchfeld (Firefox) oder in der Adressleiste (IE) auszuwählen, ein Wort einzugeben und die Eingabetaste zu drücken. Klicken Sie in Chrome zunächst auf ein Sprachpaar und ändern Sie das Suchwort im Feld 'Schlüsselwort' in ein Schlüsselwort (zB: 'eudict'). Anschließend geben Sie einfach das gewählte Stichwort in die Adressleiste ein, um die Suche im gewählten Wörterbuch zu starten.

Lesezeichen

Es gibt eine Möglichkeit, die Wortübersetzung von jeder Seite aus zu aktivieren: Bookmarklets. Ein Bookmarklet ist ein kleiner JavaScript-Code, der als Lesezeichen in Ihrem Browser gespeichert wird.

Tipps und Tricks

Wenn Sie ein Zeichen eingeben möchten, das sich nicht auf Ihrer Tastatur befindet, wählen Sie es einfach aus einer Liste mit Sonderzeichen aus. Wenn Sie gemäß den obigen Anweisungen kein Lesezeichen in Mozilla Firefox hinzufügen können, können Sie auch mit der rechten Maustaste auf einen Link klicken und diesen Link als Lesezeichen auswählen… Jetzt können Sie diesen Link aus den Lesezeichen in die Lesezeichen-Symbolleiste ziehen.

Anstatt auf die Schaltfläche Suchen zu klicken, drücken Sie einfach die Eingabetaste. Obwohl EUdict keine vollständigen Sätze übersetzen kann, kann es mehrere Wörter gleichzeitig übersetzen, wenn Sie sie durch Leerzeichen oder Kommas trennen. Manchmal können Sie Übersetzungsergebnisse direkt von Google finden, indem Sie Folgendes eingeben: Wort eudict. Wenn Sie nach einem Wort im Japanisch (Kanji)-Wörterbuch suchen und keine Ergebnisse erhalten, versuchen Sie es ohne Kana (Begriff in Klammern). Wenn Sie im Chinesisch-Wörterbuch nach einem Wort suchen und keine Ergebnisse erhalten, versuchen Sie es ohne Pinyin (Begriff in Klammern). Deaktivieren Sie die Rechtschreibprüfung in Firefox, indem Sie zu Extras → Optionen → Erweitert → Rechtschreibprüfung während der Eingabe gehen. Warum fügen Sie Ihrer Website nicht ein EUdict-Suchformular hinzu? Form


Mechanismen der Histon-Modifikationen

Ludovica Vanzan, . Rabih Murr , in Handbook of Epigenetics (Zweite Auflage) , 2017

Abstrakt

Die Genomgröße ist bei Eukaryoten im Durchschnitt deutlich größer als bei Prokaryoten. Dies trug einerseits zum Erwerb einer Reihe von Vorteilen bei. Andererseits erhöhte es die Komplexität der Regulierung der Aktivität, Erhaltung und Vererbung des genomischen Materials. Um dieser Komplexität gerecht zu werden, haben eukaryotische Organismen neue Proteine, sogenannte Histone, erworben, die nicht nur die Verpackung und den Schutz der DNA in eine übergeordnete Struktur namens Chromatin ermöglichen, sondern auch die Zugänglichkeit und Aktivität verschiedener Teile des Genoms regulieren können. Diese regulatorische Funktion wird durch mehrere chemische Modifikationen gesteuert, die an den Histonen stattfinden können. Hier stellen wir die gängigsten Histonmodifikationen vor, die Maschinen, die sie ablagern und entfernen, ihre Verteilung im Genom und ihre Rolle bei zellulären Schlüsselprozessen, mit einem Schwerpunkt auf der Transkriptionsregulation und der DNA-Reparatur.