Нулломеры - Nullomers
Нулломеры короткие последовательности ДНК которые не встречаются в геноме какого-либо вида (например, человека), даже если они теоретически возможны.[1][2] Нулломеры должны находиться под селективным давлением - например, они могут быть токсичными для клетки.[2] Было показано, что некоторые нулломеры полезны для лечения лейкемия, грудь, и рак простаты. Они бесполезны для здоровых клеток, потому что нормальные клетки адаптируются и становятся невосприимчивыми к ним.[2] Нулломеры также разрабатываются для использования в качестве Теги ДНК предотвращать перекрестное загрязнение при анализе место преступления материал.[3]
Фон
Нулломеры доступны в природе, но потенциально неиспользуемые последовательности ДНК. Определение этих «запрещенных» последовательностей может улучшить понимание основных правил, которые управляют эволюция последовательности.[4] Секвенирование всего генома показал, что существует высокий уровень неоднородности геномных последовательностей. Когда кодон искусственно заменяется синонимическим кодоном, это часто приводит к летальному исходу и гибели клеток. Считается, что это происходит из-за остановки рибосом и раннего прекращения синтеза белка. Например, как AGA, так и CGA кодируют аргинин в бактериях; однако бактерии почти никогда не используют AGA, и при замене он оказывается смертельным.[5] Такой кодоновые смещения были замечены у всех видов,[6] и являются примерами ограничения на эволюцию последовательности. Другие последовательности могут иметь выборочное давление; например, последовательности, богатые GG, используются в качестве жертвенных приемников для окислительное повреждение потому что окислители притягиваются к участкам с последовательностями, богатыми GG, а затем индуцируют обрыв пряди.[7]
| В геноме человека не встречается | CGCTCGACGTA, GTCCGAGCGTA, CGACGAACGGT, CCGATACGTCG |
|---|---|
| Один случай в геноме человека | TACGCGCGACA, CGCGACGCATA, TCGGTACGCTA, TCGCGACCGTA, CGATCGTGCGA, CGCGTATCGGT |
| Два случая в геноме человека | CGTCGCTCGAA, TCGCGCGAATA, TCGACGCGATA, ATCGTCGACGA, CTACGCGTCGA, CGTATACGCGA, CGATTACGCGA, CGATTCGGCGA, CGACGTACCGT, CGACGAACGAG, CGACGTACGACCT, CGACGTAATGACCT |
| Три вхождения в геном человека | CGCGCATAATA, CGACGGCAGTA, CGAATCGCGTA, CGGTCGTACGA, GCGCGTACCGA, CGCGTAATCGA, CGTCGTTCGAC, CCGTCGAACGC, ACGCGCGATAT, CGAACGGTCGT, CGCGCGATCGACGT, CGCG CATGATCGACGT |
| Организм | 10 бп | 11бп | 12 бп | 13бп |
|---|---|---|---|---|
| Арабидопсис | 107 | 23646 | 1167012 | 20237388 |
| C Elegans | 2 | 7686 | 1152038 | 23339534 |
| Курица | 2 | 590 | 131515 | 4722702 |
| Шимпанзе | 0 | 136 | 45938 | 2426474 |
| Корова | 0 | 96 | 45060 | 2432554 |
| Собака | 0 | 40 | 25217 | 1868964 |
| Плодовая муха | 0 | 206 | 221616 | 12399300 |
| Человек | 0 | 80 | 39852 | 2232448 |
| Мышь | 0 | 178 | 54383 | 2625646 |
| Крыса | 0 | 50 | 30708 | 1933220 |
| Данио | 0 | 2 | 15561 | 2469558 |
Лечение рака
Нулломеры использовались как подход к открытие лекарств и развитие. Нулломерные пептиды проверяли на противораковое действие. К отсутствующим последовательностям добавлены короткие полиаргининовые хвосты для увеличения растворимости и поглощения клеткой, производя пептиды, называемые PolyArgNulloPs. Одна успешная последовательность, RRRRRNWMWC, продемонстрировала летальный эффект в грудь и рак простаты. Он поврежден митохондрии за счет увеличения ROS производство, которое сократило АТФ производство, ведущее к рост клеток торможение и смерть клетки. Нормальные клетки со временем показывают пониженную чувствительность к PolyArgNulloP.[2]
Криминалистика
Случайная передача биологического материала, содержащего ДНК, может привести к ошибочным результатам. Это особенно важно для криминалистических и криминалистических лабораторий, где ошибки могут привести к тому, что невиновный человек будет признан виновным в совершении преступления. Не было способа определить, был ли эталонный образец ошибочно маркирован как доказательство или если судебно-медицинский образец загрязнен, но к эталонным образцам можно добавить штрих-код нулломера, чтобы отличить их от доказательств при анализе. Маркировка может выполняться во время сбора образца, не влияя на результаты генотипа или количественной оценки. Фильтровальную бумагу, пропитанную различными нулломерами, можно использовать для сбора и хранения образцов ДНК с места преступления, что делает технологию простой и эффективной.[3] Мечение с помощью нулломеров может быть обнаружено - даже если их разбавить в миллион раз и пролить на улики, эти метки по-прежнему четко обнаруживаются.[3] Пометка таким способом поддерживает Национальный исследовательский совет рекомендации по контролю качества для уменьшения мошенничества и ошибок.[3]
Рекомендации
- ^ Аккисти, Клаудиа; Пост, Джордж; Кертисс, Дэвид; Кумар, Судхир (2007). Зальцберг, Стивен (ред.). "Нулломеры: действительно ли дело естественного отбора?". PLoS ONE. 2 (10): e1022. Bibcode:2007PLoSO ... 2.1022A. Дои:10.1371 / journal.pone.0001022. ЧВК 1995752. PMID 17925870.
- ^ а б c d Алилече, Абделькрим; Госвами, Джайита; Бурланд, Уильям; Дэвис, Майкл; Хампикян, Грег (2012). «Противоопухолевые пептиды, полученные из нулломера (NulloP): дифференциальные летальные эффекты на нормальные и раковые клетки in vitro». Пептиды. 38 (2): 302–11. Дои:10.1016 / j.peptides.2012.09.015. PMID 23000474. Сложить резюме – Новый ученый (25 октября 2012 г.).
- ^ а б c d Госвами, Джайита; Дэвис, Майкл С .; Андерсен, Тим; Алилече, Абделькрим; Хампикян, Грег (2013). «Защита контрольных образцов ДНК для судебной экспертизы с помощью нулломерных штрих-кодов». Журнал судебной и правовой медицины. 20 (5): 513–519. Дои:10.1016 / j.jflm.2013.02.003. PMID 23756524. Сложить резюме – Новый ученый (3 мая 2013 г.).
- ^ а б c Хампикян, Грег; Андерсен, Тим (2007). «Отсутствующие последовательности: нулломеры и простые числа». Тихоокеанский симпозиум по биокомпьютингу: 355–66. Дои:10.1142/9789812772435_0034. ISBN 978-981-270-417-7. PMID 17990505.
- ^ Крус-Вера, Луис Рохелио; Магос-Кастро, Марко Антонио; Замора-Ромо, Эфраин; Гварнерос, Габриэль (2004). «Остановка рибосом и падение пептидил-тРНК во время задержки трансляции в кодонах AGA». Исследования нуклеиновых кислот. 32 (15): 4462–8. Дои:10.1093 / нар / гх784. ЧВК 516057. PMID 15317870.
- ^ душ Рейс, Марио; Савва, Ренос; Верниш, Лоренц (2004). «Отгадайте загадку предпочтения использования кодонов: тест на трансляционный отбор». Исследования нуклеиновых кислот. 32 (17): 5036–44. Дои:10.1093 / нар / гх834. ЧВК 521650. PMID 15448185.
- ^ Фридман, Кейт А.; Хеллер, Адам (2001). «О неравномерном распределении гуанина в интронах генов человека: возможная защита экзонов от окисления с помощью проксимальных интронных последовательностей Poly-G». Журнал физической химии B. 105 (47): 11859–65. Дои:10.1021 / jp012043n.
