Экстрануклеарное наследование - Extranuclear inheritance

Экстрануклеарное наследование или же цитоплазматическая наследственность передача генов, происходящих за пределами ядро. Встречается в большинстве эукариоты и обычно встречается в цитоплазматическом органеллы Такие как митохондрии и хлоропласты или от клеточных паразитов, таких как вирусы или же бактерии.[1][2][3]

Органеллы

Митохондрии содержат собственные ДНК. Они передаются от матери своим детям через цитоплазму яйца.

Митохондрии - это органеллы, которые преобразуют энергию в результате клеточное дыхание. Хлоропласты - это органеллы, которые производят сахар посредством фотосинтез в растениях и водорослях. В гены находится в митохондрии и хлоропласты очень важны для правильного функционирования клеток. В митохондриальная ДНК и другие внеядерные типы ДНК реплицируются независимо от ДНК, расположенной в ядре, которое обычно расположено в хромосомах, которые реплицируются только один раз перед делением клетки. Однако внеядерные геномы митохондрий и хлоропластов реплицируются независимо от деления клеток. Они воспроизводятся в ответ на возрастающие потребности клетки в энергии, которые регулируются в течение жизни клетки. Поскольку они реплицируются независимо, геномная рекомбинация этих геномов редко встречается у потомства, в отличие от ядерных геномов, в которых рекомбинация является обычным явлением.

Оплодотворение яйцеклеток - Zygote.png

Митохондриальные заболевания передаются по наследству от матери, а не от отца. Митохондрии с их митохондриальной ДНК уже присутствуют в яйцеклетке до того, как она оплодотворяется спермой. Во многих случаях оплодотворения головка сперматозоида попадает в яйцеклетку; оставляя позади свою среднюю часть с митохондриями. Митохондриальная ДНК сперматозоидов часто остается за пределами зигота и исключается из наследования.

Паразиты

Возможна также внеядерная передача вирусных геномов и симбиотических бактерий. Пример передачи вирусного генома: перинатальный коробка передач. Это происходит от матери к плоду в перинатальный период, который начинается до рождения и заканчивается примерно через 1 месяц после рождения. За это время вирусный материал может передаваться от матери к ребенку с кровотоком или с грудным молоком. Это вызывает особую озабоченность у матерей, носящих ВИЧ или же Гепатит С вирусы.[2][3] Симбиотические цитоплазматические бактерии также передаются по наследству от таких организмов, как насекомые и простейшие.[4]

Типы

Существуют три основных типа внеядерного наследования.

  • Вегетативная сегрегация результат случайной репликации и разделения цитоплазматических органелл. Это происходит с хлоропластами и митохондриями во время деления митотических клеток и приводит к дочерним клеткам, которые содержат случайный образец органелл родительской клетки. Пример вегетативной сегрегации - митохондрии бесполых размножающихся дрожжевых клеток.[5]
  • Однородительское наследование возникает во внеядерных генах, когда только один родитель вносит органелларную ДНК в потомство. Классическим примером передачи однопородного гена является материнское наследство митохондрий человека. Митохондрии матери передаются потомству в оплодотворение через яйцо. Митохондриальные гены отца не передаются потомству через сперму. Сообщалось об очень редких случаях, требующих дальнейшего исследования, отцовской митохондриальной наследования у людей, в которых митохондриальный геном отца обнаруживается у потомства.[6] Гены хлоропластов также могут наследоваться монородителем во время половое размножение. Исторически считается, что они наследуются по материнской линии, но у многих видов все чаще выявляется отцовская наследственность. Механизмы монородительского наследования от вида к виду сильно различаются и довольно сложны. Например, было обнаружено, что хлоропласты проявляют материнский, отцовский и двупародительский типы даже в пределах одного и того же вида.[7][8]
  • Бипорительское наследование происходит во внеядерных генах, когда оба родителя вносят органеллярную ДНК в потомство. Это может быть менее распространено, чем однопородное внеядерное наследование, и обычно встречается у допустимых видов только часть времени. Пример двуродительского митохондриального наследования находится в дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Когда два гаплоидный клетки противоположного типа сливаются, они оба могут вносить вклад в митохондрии в результате диплоид потомство.[1][5]

Мутантные митохондрии

Поки мутант гриба Neurospora crassa который имеет внеядерное наследование. Поки характеризуется медленным ростом, дефектом митохондриальная рибосома сборка и недостатки в нескольких цитохромы.[9] Исследования убогий мутанты были одними из первых, кто установил внеядерную митохондриальную основу для наследования определенного генотипа. Первоначально с помощью генетических скрещиваний было установлено, что убогий наследуется по материнской линии.[10] Впоследствии основной дефект в убогий мутанты были определены как удаление в митохондриальный Последовательность ДНК, кодирующая малую субъединицу митохондриальной рибосомная РНК.[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б К. В. Бирки-младший (1994). «Расслабленные и строгие геномы: почему цитоплазматические гены не подчиняются законам Менделя». Журнал наследственности. 85 (5): 355–366. Дои:10.1093 / oxfordjournals.jhered.a111480.
  2. ^ а б Сангита Джайн; Нима Гохаркхай; Джордж Сааде; Гэри Д. Хэнкинс; Гарланд Д. Андерсон (2007). «Гепатит С при беременности». Американский журнал перинатологии. 24 (4): 251–256. Дои:10.1055 / с-2007-970181. PMID  17447189.
  3. ^ а б Патрик Дафф (1996). «ВИЧ-инфекция у женщин». Обновление первичной медико-санитарной помощи для акушеров-гинекологов. 3 (2): 45–49. Дои:10.1016 / S1068-607X (95) 00062-N.
  4. ^ Ян Сапп (2004). «Динамика симбиоза: исторический обзор». Канадский журнал ботаники. 82 (8): 1046–1056. Дои:10.1139 / b04-055.
  5. ^ а б К. Уильям Бирки младший; Роберт Л. Страусберг; Жан Л. Форстер; Филип С. Перлман (1978). «Вегетативная сегрегация митохондрий в дрожжах: оценка параметров с помощью случайной модели». Молекулярная и общая генетика. 158 (3): 251–261. Дои:10.1007 / BF00267196. S2CID  24730742.
  6. ^ Марианна Шварц; Джон Виссинг (2003). «Новые образцы наследования при митохондриальных заболеваниях». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях. 310 (2): 247–251. Дои:10.1016 / j.bbrc.2003.09.037. PMID  14521902.
  7. ^ К. В. Бирки-младший (1995). «Однородительское наследование митохондриальных и хлоропластных генов: механизмы и эволюция». Труды Национальной академии наук США. 92 (25): 11331–11338. Bibcode:1995PNAS ... 9211331B. Дои:10.1073 / пнас.92.25.11331. ЧВК  40394. PMID  8524780.
  8. ^ А. Кэти Хансен; Линда К. Эскобар; Лоуренс Э. Гилберт; Роберт К. Янсен (2007). "Наследование генома хлоропласта по отцовской, материнской и двух родительской сторон в Пассифлора (Passifloraceae): значение для филогенетических исследований ». Американский журнал ботаники. 94 (1): 42–46. Дои:10.3732 / ajb.94.1.42. PMID  21642206.
  9. ^ Ламбовиц AM, Боннер WD (май 1974 г.). «Митохондриальные бета-цитохромы дикого типа и слабые штаммы Neurospora crassa. Доказательства наличия компонента, восстанавливаемого только дитионитом». J. Biol. Chem. 249 (9): 2886–90. PMID  4275176.
  10. ^ Митчелл МБ, Митчелл HK (май 1952 г.). "Случай" материнского "наследования у Neurospora Crassa". Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 38 (5): 442–9. Bibcode:1952ПНАС ... 38..442М. Дои:10.1073 / pnas.38.5.442. ЧВК  1063583. PMID  16589122.
  11. ^ Акинс Р.А., Ламбовиц А.М. (июнь 1984 г.). «[Poky] мутант Neurospora содержит делецию из 4 пар оснований на 5'-конце митохондриальной малой рРНК». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 81 (12): 3791–5. Bibcode:1984PNAS ... 81.3791A. Дои:10.1073 / pnas.81.12.3791. ЧВК  345306. PMID  6233613.

внешняя ссылка