Replikace D -smyčky - D-loop replication

Replikace D-smyčky je navrhovaný proces, kterým cirkulární DNA jako chloroplasty a mitochondrie replikují svůj genetický materiál. Důležitou součástí porozumění replikace D-smyčky je, že mnoho chloroplastů a mitochondrií má místo lineárních chromozomů nalezených v eukaryotech jeden kruhový chromozom jako bakterie . Mnoho chloroplastů a mitochondrií však má lineární chromozom a replikace D-smyčky není v těchto organelách důležitá. Také ne všechny kruhové genomy používají replikaci D-smyčky jako proces replikace svého genomu.

V mnoha organismech obsahuje jeden řetězec DNA v plazmidu těžší nukleotidy (relativně více purinů : adenin a guanin ). Tento řetězec se nazývá H (těžký) pramen . L (lehký) řetězec obsahuje lehčí nukleotidy ( pyrimidiny : thymin a cytosin ). Replikace začíná replikací těžkého vlákna začínající na D-smyčce (také známé jako kontrolní oblast ). D-smyčka je krátká část v kruhové DNA, která má tři vlákna místo dvou. Střední řetězec, který je komplementární ke světlému vláknu, vytlačuje těžký pramen a vytváří posunovací smyčku (D-smyčka). Kruhová DNA je s touto malou D-smyčkou stabilní a může v této formaci zůstat, ale střední vlákno nebo vytěsňující vlákno je kvůli svému krátkému poločasu často nahrazováno a je pro buňku velmi energeticky nákladné. Když je schéma znázorněno, výsledná struktura vypadá jako písmeno D. D-smyčka byla poprvé objevena v roce 1971, kdy si vědci všimli, že mnoho DNA v mitochondriích, které zkoumali pod mikroskopem, obsahovalo krátký segment, který byl ztrojnásobený.

Proces replikace

Každá D-smyčka obsahuje počátek replikace pro těžký řetězec. Plná cirkulární replikace DNA je zahájena na tomto počátku a replikuje se pouze v jednom směru. Střední řetězec v D-smyčce lze odstranit a bude syntetizován nový, který není ukončen, dokud není těžký řetězec plně replikován, nebo střední vlákno může sloužit jako primer pro replikaci těžkého vlákna. Jakmile replikace těžkého řetězce dosáhne počátku replikace pro lehký řetězec, bude syntetizován nový lehký řetězec v opačném směru než těžký řetězec. Existuje více než jeden navrhovaný proces, kterým dochází k replikaci D-smyčky, ale ve všech modelech jsou tyto kroky dohodnuty. Části, které nebyly dohodnuty, jsou důležité udržování D-smyčky, když neprobíhá replikace, protože je to pro buňku energeticky nákladné a jaké mechanismy během replikace zachovávají oddělené vlákno DNA, které čeká na replikováno.

Důležitost

Oblast D-smyčky je důležitá pro fylogeografické studie. Protože oblast nekóduje žádné geny, není nutné, aby tato oblast zůstala konzervovaná v průběhu času, a proto může volně mutovat pouze s několika selektivními omezeními velikosti a faktorů těžkých/lehkých vláken. Rychlost mutací patří mezi nejrychlejší ze všech v jaderných nebo mitochondriálních genomech u zvířat. Pomocí těchto mutací v D-smyčce lze účinně sledovat nedávné a rychlé evoluční změny, například v rámci druhů a mezi velmi blízkými druhy. Vzhledem k vysoké míře mutací není účinný při sledování evolučních změn, které nejsou nedávné. Toto je velmi běžné použití D-smyčky v genomice.

Jedním příkladem použití mutací D-smyčky ve fylogeografických studiích byla fylogeneze sestavená pomocí vysoce nestudovaného jelena na Pyrenejském poloostrově. Vědec sledoval polymorfismy D-smyčky u těchto jelenů a určil genetický vztah, který měli tito jeleni mezi sebou. Byli také schopni určit vztahy na základě podobností a rozdílů D-smyčky mezi těmito jeleny a jinými jeleny v celé Evropě. V dalším příkladu vědec použil variace v D-smyčce spolu s mikrosatelitními markery ke studiu a mapování genetické rozmanitosti mezi kozami na Srí Lance.

Viz také

Reference

externí odkazy