Bilgi

Geçiş : Holliday modeli

Geçiş : Holliday modeli



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.

Bu şekilde oluşan iki heterodupleksten birinin rekombinant olmayan ürün (sol) ve diğer rekombinant ürün (sağ) olduğu kabul edilir. Benim sorum, orta DNA segmentinin değiş tokuşuna rağmen, doğru heterodupleks neden rekombinant olmayan bir ürün veya yama olarak kabul ediliyor. İki kitap okuyorum:

  1. Moleküler Biyoloji: Genom Fonksiyonunun İlkeleri Nancy Lynn Craig, Rachel Green, Orna Cohen-Fix, Carol Greider, Gisela Storz, Cynthia tarafından
  2. Moleküler Biyoloji Burton E. Tropp tarafından

her ikisi de aynı resme ve açıklamaya sahipti.


Kısaca cevaplayın

Yama adı verilen heterodupleks, çift sarmallı rekombinant bölgelere sahip değildir, sadece tek bir sarmalda yeni bir parça bulunur. Demek ki bu iki zincir o bölgelerde birbirini tamamlayıcı değil ve DNA onarım sistemleri bunu tespit eder etmez hata düzeltilecek. Splice adı verilen heterodupleks durumunda, tamamlayıcılık ilkesine aykırı olmayan çift zincirli değişiklikler vardır ve bu nedenle hiçbir şekilde kaldırılmaz veya düzeltilmezler.

Şematik Açıklama

Yatay ve dikey çözünürlükten sonra sırasıyla yama ve ekleme oluşturulur.

Ücretsiz baz eşleştirmeli bu diyagramın daha iyi bir versiyonu $-$ altında gösterilmektedir.

İçinde yama oluşan heterodupleksler sadece tek sarmallı orta rekombinant bölgeye sahiptir ve bu, DNA onarım sistemi tarafından tespit edildiğinde ve düzeltildiğinde diğer sarmal için tamamlayıcı değildir, oluşan dupleksler orijinal duplekslerle aynıdır (geçişten önce) yani yatay çözünürlük ürünleri rekombinant olmayan ürünler olarak adlandırılır.

Eklemde oluşan heterodupleksler, hücrenin DNA onarım sistemi tarafından saptanıp sabitlendiğinde, rekombinant DNA segmentlerine sahip iki dupleks oluşturulduğu için, bunlar birlikte rekombinant ürünler olarak adlandırılan, orta tamamlayıcı olmayan bölgeye sahip çift sarmallı rekombinant segmentlere sahiptir. Eklemedeki rekombinasyon, terminal genlerin tersine çevrilmesiyle iyi temsil edilir.


Robin Holliday 1932–2014

Sınırlı mevcut verilerden biyolojik bir süreci doğru bir şekilde tanımlamak olağanüstü bir yetenek gerektirir. Karizma, tamamen yeni araştırma alanlarının yolunu açan temel temel soruları belirleme yeteneği ile birleştirildiğinde daha dikkat çekicidir. Robin Holliday bu ayırt edici özelliklere sahipti ve önerdiği modellerin birçoğunun onlarca yıllık deneysel incelemelere dayandığını ve çeşitli bilimsel alanların kurucu ilkeleri olarak kaldığını görmek için hayatta kaldı. Robin, 9 Nisan 2014'te Sidney'de huzur içinde öldü.

İngiliz vatandaşı olan Robin, 1932'de İngiliz Filistin Mandası'nda doğdu. Orta öğrenimini tamamlamak için İngiltere'ye dönmeden önce çocukluğunu ve ergenliğini Sri Lanka, Güney Afrika ve Cebelitarık'ta geçirdi. Eğitimine Cambridge Üniversitesi'nde devam etti ve 1955'te Doğa Bilimlerinde Birinci Sınıf Onur Ödülü ile mezun oldu. Birleşik Krallık'ta başarılı bir kariyerin ardından, Robin 1988'de Sidney'e taşındı ve 1997'de emekli olana kadar araştırmalarına devam etti.

Robin araştırma kariyerine 1958'de John Innes Enstitüsü'nde, DNA'nın yapısının Watson ve Crick tarafından çift sarmallı bir sarmal olarak ortaya çıkarılmasından sadece üç yıl sonra başladı. Doktora çalışması ve erken araştırma kariyeri boyunca, parazitik dimorfik mantarı kullanarak genetik deneysel modeller kurdu. ustilago maydis. Bunlar, DNA onarımı ve rekombinasyonunda ilk ökaryotik mutantların izolasyonunu içeriyordu; bu, bu tür mutantların genetik taramalardan elde edilebileceğinin ilkesinin kanıtını oluşturdu. Robin'in kendi araştırması ve ince yapılı genetik haritalama üzerine daha önceki çalışmaları, DNA moleküllerinin homolog ortaklarla yeniden birleşebilme yeteneğine sahip olması gerektiğini kuvvetle önerdi.

Robin, homolog rekombinasyon sürecini tanımlamak için bu çalışmaların sağladığı içgörüye dayanan bir moleküler model önerdi. Bu modelde, çözülen DNA iplikleri zıt ortaklarda tamamlayıcı bazlarla tavlanır, böylece genetik geçiş olgusunu hesaba katar. Robin, eğer çaprazlama, ebeveyn moleküllerinin farklı olduğu bir DNA bölgesinde meydana gelirse, uyumsuz bölgenin düzeltileceğini ve bunun Mendel'in yasalarına uymayan bir kalıtım biçimi olan gen dönüşümüne yol açacağını öne sürmeye devam etti. Tellerin eş değiştirdiği noktanın DNA rekombinasyon bölgesi olacağını öne sürdü. Robin, bu değişim noktasındaki DNA yapısının, rekombinant veya ebeveyn konfigürasyonunda uzak genetik belirteçlere sahip DNA molekülleri verecek şekilde iki oryantasyondan birinde çözülebilen simetrik dört yollu bir bağlantı olacağını öngördü. Bu modelin yayınlanması, dünya çapında tartışma ve deneyleri teşvik etti ve model, Holliday modeli olarak tanındı. Şimdi Holliday kavşağı olarak bilinen simetrik dört-yollu ara maddenin oluşumu da dahil olmak üzere ana tahminleri, çok sayıda laboratuvarda deneysel olarak doğrulandı. Holliday modeli, yeni genetik verileri barındırmak ve açıklamak için son elli yılda detaylandırılmış ve değiştirilmiştir, ancak dört yönlü Holliday kavşağı, evrensel olarak yaşamın tüm alanlarında genetik rekombinasyonu destekleyen merkezi ara yapı olarak kabul edilmektedir.

1965'te Robin, Londra'daki Mill Hill'deki Ulusal Tıbbi Araştırma Enstitüsü'ne taşındı. Üç yıl sonra, liderliği altında çarpıcı bir şekilde büyüyen ve oldukça başarılı bir araştırma ortamı olarak gelişen Genetik Bölümü başkanlığına terfi etti. Burada Robin, araştırma ilgi alanlarını epigenetik ve yaşlanmayı kapsayacak şekilde genişletti. 1975'te Robin ve öğrencisi John Pugh, hücreler aynı DNA'yı paylaşsa bile dokular veya hücre türleri arasındaki gen ekspresyon modelinin nasıl farklı olduğunu açıklamak için bir model önerdi. Epigenetik mekanizmaların gen gruplarını susturduğunu ve bu susturma modelinin kalıtsal olması gerektiğini tahmin ettiler. Gen aktivitelerinin kalıtsal değişimi için moleküler modelleri, DNA'daki C kalıntılarının metilasyonuna dayanıyordu. Tamamen teorik düşüncelere dayanan bu model, DNA metilasyonunun gen ekspresyonunu kontrol edeceğini ve gelişim sırasında dokuya özgü ekspresyon profilleri oluşturacağını öne sürdü. Ayrıca, metilasyonun kalıtsallığını açıklamak için, replikasyondan kısa bir süre sonra hemimetillenmiş DNA'yı tanıyacak ve yeni sentezlenmiş iplik üzerindeki modeli kopyalayacak bir bakım DNA metiltransferazın varlığını öngördüler. Metilasyonun gen susturulmasına neden olduğu önerisinin doğru olduğu kanıtlandı ve model şimdi, bazıları Robin'in epigenetik düzenleme üzerine kendi çalışmalarından ortaya çıkan önemli kanıtlarla destekleniyor. Ayrıca, bakım DNA metiltransferaz enzimleri tanımlanmış ve karakterize edilmiş, kalıtsal DNA metilasyon kalıplarının gerçekten de gelişimsel süreçleri düzenlemek için bir mekanizma sağladığını kanıtlamıştır.

Genom bütünlüğünü korumanın öneminin anlaşılması arttıkça, hücresel ve organizma yaşlanması arasındaki yakın arayüz takdir edilmeye başlandı. Bu, Robin'in kayda değer katkılarda bulunduğu üçüncü bir araştırma alanını temsil ediyordu. Robin, Leslie Orgel ile uzun süredir devam eden ilişkisi sayesinde, Orgel'in protein sentezindeki hataların döngüsel geri bildiriminin yaşlanmada temel bir role sahip olabileceği hipotezini test etmede öncü bir rol oynadı. Bir dizi biyolojik model kullandı. Escherichia koli hücresel yaşlanma ve yaşlanma mekanizmalarını ele almak için kültürdeki birincil insan hücrelerine. Robin'in yaşlanmanın moleküler nedenlerine olan ilgisi, biyolojideki bu önemli sorunun aydınlatılmasına yardımcı oldu.

Ulusal Tıbbi Araştırma Enstitüsü'nde Robin, yukarıda bahsedilen tüm alanlara önemli katkılarda bulunan bir araştırma ekibine liderlik etti. Kendi laboratuvarlarını işletmek için ilerleyen veya bilimde başka kariyerler peşinde koşan birçok bilim insanı yetiştirdi. Bu süre zarfında, dünyanın dört bir yanından birçok ziyaretçi bilim insanını da ağırladı. Birçoğumuz için, Genetik Bölümü'ndeki öğrenme deneyimi, kahve molaları sırasında ahlakın evrimi gibi çeşitli sorular üzerine yapılan felsefi tartışmalar da dahil olmak üzere birçok düzeyde gerçekleşti. Robin, günlük araştırmalara ve ortaya çıkan bilimsel sorulara derin bir bakış açısı sağlayan bu tartışmalara sıklıkla öncülük etti. Küçük öğrenciler için sürekli bir entelektüel uyarım vardı ve Robin, bulgularımızın yaşamın temel ilkeleriyle ilişkisini asla düşünmememiz konusunda ısrar etti. Bu şekilde, Robin bize bilim için bir tutku verdi.

Robin, emekli olduktan sonra da yayınlamaya devam eden üretken bir yazardı. Araştırma yayınlarına ek olarak, bilimsel ve tarihsel yansımaları kapsayan çok sayıda inceleme yazdı. Kraliyet Cemiyeti Üyesi, Avrupa Moleküler Biyoloji Örgütü üyesi, Avustralya Bilim Akademisi üyesi ve Hindistan Ulusal Bilim Akademisi Yabancı Üyesi idi. Kraliyet Cemiyeti'nin önde gelen ödüllerinden biri olan ve bilimde mükemmelliği vurgulayan Kraliyet Madalyası ve Gerontolojik Araştırma için Lord Cohen Madalyası dahil olmak üzere prestijli ödüller aldı. Son olarak, Robin, heykellerinin çoğu biyolojik çalışmalarından esinlenerek, aynı zamanda seçkin bir heykeltıraştı. Heykellerinden bazıları şu anda Royal Society, Cambridge, İngiltere'deki Moleküler Biyoloji Laboratuvarı ve Sussex Üniversitesi'ndeki Genom Hasarı ve Kararlılık Merkezi gibi bilimsel kurumlarda sergileniyor.

Robin bize hayatının sonuna kadar akıl hocalığı yaptı. Fotini'ye ölümünden iki hafta önce son tavsiyesi şuydu: "İyi bilim yapın ve gerisini dert etmeyin." Robin'in ne kadar karakteristik ve bu tavsiye her zaman ne kadar paha biçilemez olacak.


Tanıtım

Mayoz, haploid hücreler üreten özel indirgeyici bölünmedir. Bu işlem sırasında, tek bir replikasyon turunu iki tur kromozom ayrımı takip eder: birinci bölünmede (mayoz I), homolog kromozomlar ayrılırken, ikinci bölünmede kardeş kromatitler ayrılır (mayoz II). Mayoz I'deki önemli bir adım, daha sonra kromozomun uzunluğu boyunca hizalanıp çiftleşen homolog kromozomların tanınmasıdır. Homologlar hizalandığında, sinaps, homologları yakın yan yana destekleyen ve koruyan ve çapraz geçişi teşvik eden rekombinasyon faktörleri için bir iskele görevi gören bir protein yapısı olan sinaptonemal kompleksin (SC) oluşumu ile devam edebilir. Meiotik çaprazlama, daha sonra çaprazlama veya çaprazlama olmayan olarak onarılan özyoz çift sarmallı kırılmaların (DSB'ler) oluşumunu içerir (Şekil 1). Mayotik rekombinasyon sadece genetik çeşitlilik oluşturan yeni alel kombinasyonları yaratmak için gerekli değildir, aynı zamanda ilk mayotik bölünmede doğru kromozom ayrımının sağlanmasında da önemlidir çünkü çaprazlama homologlar arasında bir bağ görevi görür, bu da her bir homologun uygun şekilde hizalanmasını sağlar. metafaz plakası ve böylece mile doğru şekilde takın. DSB onarımı, SC oluşumu ile eşzamanlı olarak meydana gelir ve maya ve farelerde normal sinaps için gereklidir (Baudat ve diğerleri, 2000 Roeder, 1997 Romanienko ve Camerini-Otero, 2000), oysa Caenorhabditis elegans ve Drosophila melanogaster, homolog eşleşmesi ve SC oluşumu mayotik rekombinasyondan bağımsız olarak meydana gelebilir (Colaiacovo ve diğerleri, 2003 Dernburg ve diğerleri, 1998 Liu ve diğerleri, 2002 McKim ve diğerleri, 1998).

Mayotik rekombinasyon süreci, mayotik DSB'ler, bir dizi ek proteinle birlikte endonükleaz SPO11 tarafından oluşturulduğunda başlatılır (Keeney ve Neale, 2006). DSB'ler daha sonra, daha sonra rekombinaz radyasyona duyarlı 51 (RAD51) ve/veya mayoza özgü rekombinaz dozajı ile yer değiştiren replikasyon protein A (RPA) ile bağlanan 3 ′ tek iplikli DNA (ssDNA) çıkıntıları oluşturmak üzere rezeke edilir. nükleoprotein filamentleri oluşturmak için Mck1'in (DMC1) baskılayıcısı. Bu filamentler, sözde yer değiştirme döngüsü (D döngüsü) rekombinasyon ara ürünlerini oluşturmak için tek uçlu iplik istilalarını başlattıkları (Hunter ve Kleckner, 2001) homolog bir kromozom içinde tamamlayıcı bir dizi bulmaya hizmet eder (Şekil 1). Orijinal DSB'nin ikinci ucu homolog kromozom ile bağlanırsa, çaprazlama olmayan veya homologlar arası bir çaprazlama oluşturmak üzere çözülebilen bir çift Holliday bağlantısı oluşur, ikincisi bundan sonra basitçe çaprazlama (Bishop) olarak anılacaktır. ve Zickler, 2004 Schwacha ve Kleckner, 1995). Double Holliday kavşakları aynı zamanda çözülme yoluyla da işlenebilir, bu da çaprazlama olmaması ile sonuçlanır (Şekil 1) (Wu ve Hickson, 2003). Mayotik çaprazlama olmayanların, iplik istilası geçici olduğunda ve istila edilen iplik ayrılmadan ve mitotik senteze bağımlı iplik tavlamasında olduğu gibi ortak ipliğine bağlanmadan önce sınırlı miktarda DNA sentezi meydana geldiğinde oluştuğu öne sürülmüştür (SDSA bkz. Kutu 1 ve Şekil 1) (Allers ve Lichten, 2001 Bishop ve Zickler, 2004). Tomurcuklanan mayalarda mayoz bölünme sırasında, çaprazlama olmayan heterodupleks ürünlerin, çift Holliday bağlantılarıyla aynı zamanlama ile oluştuğu bulunurken, çaprazlamaların daha sonra meydana geldiği (Allers ve Lichten, 2001), çaprazlamaların ve çaprazlama olmayanların farklı yollarla oluşturulduğu fikriyle tutarlıdır (Allers ve Lichten, 2001). yollar. Mayadaki ZMM mutantlarının (Zip1, Zip2, Zip3, Zip4, Mer3, Msh4 ve Msh5 aşağıda daha ayrıntılı tartışılmıştır) analizi, çaprazlama ve çaprazlamama arasındaki kararın çok erken verildiğini gösterir; DSB'nin iki ucundan biri kendi homolog kromatidini işgal ettiğinde -son istila ara. Bu nedenle, çaprazlama-çaprazlama olmayan kararının, iplik değişimi zamanı civarında gerçekleştiği düşünülmektedir.

Mayotik çaprazlama veya çaprazlama olmayan oluşum modeli. Çift iplik kopmaları oluşturulur ve bunların 5' uçları 3' çıkıntı oluşturmak için rezeke edilir. Bir iplik istilası olayı daha sonra tek uçlu bir istila D döngüsü ara ürünü üretir. Orijinal DSB'nin ikinci ucu da homolog ile birleşirse, çift Holliday bağlantısı oluşur (solda gösterilmiştir). Çift Holliday kavşağı, bir geçiş (parazite bağlı) veya çapraz olmayan bir geçiş oluşturacak şekilde çözülebilir. Alternatif olarak, bağlantı, çapraz olmayan bir yapı oluşturmak için çift Holliday bağlantı çözünmesi ile çözülebilir. Bir çift Holliday bağlantısı oluşturmak yerine, D halkası ayrılabilir ve istilacı iplik, senteze bağlı iplik tavlamasında (SDSA) olduğu gibi, çapraz olmayan bir oluşturmak için orijinal kopmanın karşı ucuyla birleşebilir. Alternatif olarak, ara ürün, girişimden bağımsız çapraz geçişler oluşturabilen Mus81 gibi enzimler tarafından etkilenebilir.

Mayotik çaprazlama veya çaprazlama olmayan oluşum modeli. Çift iplik kopmaları oluşturulur ve bunların 5' uçları 3' çıkıntı oluşturmak için rezeke edilir. Bir iplik istilası olayı daha sonra tek uçlu bir istila D döngüsü ara ürünü üretir. Orijinal DSB'nin ikinci ucu da homolog ile birleşirse, çift Holliday bağlantısı oluşur (solda gösterilmiştir). Çift Holliday kavşağı, bir geçiş (parazite bağlı) veya çapraz olmayan bir geçiş oluşturacak şekilde çözülebilir. Alternatif olarak, bağlantı, çapraz olmayan bir yapı oluşturmak için çift Holliday bağlantı çözünmesi ile çözülebilir. Bir çift Holliday bağlantısı oluşturmak yerine, D halkası ayrılabilir ve istilacı iplik, senteze bağlı iplik tavlamasında (SDSA) olduğu gibi, çapraz olmayan bir oluşturmak için orijinal kopmanın karşı ucuyla birleşebilir. Alternatif olarak, ara ürün, girişimden bağımsız çapraz geçişler oluşturabilen Mus81 gibi enzimler tarafından etkilenebilir.

Bu Yorum, mayotik DSB'lerin üretimi ve konumlandırılması, SC'nin oluşumu ve rekombinasyon ara ürünlerinin üretimi dahil olmak üzere mayozda çapraz veya çapraz olmayan oluşuma katkıda bulunan faktörleri tartışacaktır. Ayrıca, kardeşler arası onarım ile karşılaştırıldığında homologlar arası geçişin nasıl teşvik edildiğini, rekombinasyon ara ürünlerinin çaprazlamalara nasıl çözümlendiğini ve ayrıca anti-rekombinazların geçişi nasıl önlediğini tartışacağız. Çapraz parazit, güvence ve homeostaz da tartışılacaktır (metin kutusuna bakın), çapraz parazitin nasıl kurulduğuna ilişkin mevcut modellerin bir özeti de dahil.


Tatil kavşağı

Editörlerimiz, gönderdiklerinizi gözden geçirecek ve makalenin gözden geçirilip değiştirilmeyeceğine karar verecektir.

tatil kavşağıİki çift sarmallı DNA molekülü, genetik bilgi parçalarını değiş tokuş etmek için dört sarmal haline geldiğinde, genetik rekombinasyon işlemi sırasında oluşan çapraz şekilli yapı. Bu yapı, 1964'te homolog (veya genel) rekombinasyon için orijinal modeli öneren İngiliz genetikçi Robin Holliday'in adını almıştır.

Homolog rekombinasyon mayoz bölünme sırasında meydana gelir ve homolog bir kromozom çiftinin maternal kromatiti ile baba kromatiti arasındaki gen değişimi ile karakterize edilir. Benzer baz dizilerinin uzun uzantılarına sahip olan iki ana DNA molekülü, tek dizilere ayrılır ve bu, dört zincirli bir DNA yapısına yol açan baz eşleşmesi ile sonuçlanır. Holliday bağlantısı, bir ipliği “açarak” ve ikinci iplikteki hidrojen bağlarını yeniden oluşturarak DNA dubleksi boyunca hareket eder.

Bu makale en son Kıdemli Editör Kara Rogers tarafından gözden geçirilmiş ve güncellenmiştir.


Sgs1'in Anticrossover ve Procrossover Faaliyetleri

Çaprazlama karşıtı sarmallarla ilgili çalışmalar özellikle aydınlatıcı olmuştur. Çapraz geçişler, mayotik rekombinasyonun faydalı bir ürünüdür, ancak mitotik rekombinasyon sırasında bunlardan kaçınılır çünkü genom kararsızlığına neden olabilirler. Mayotik olmayan hücrelerdeki çift sarmal kırıkları, büyük ölçüde çeşitli çaprazlama önleyici sarmalların etkisiyle, tercihen çapraz olmayanlara onarılır. Önemli bir çapraz geçiş karşıtı protein, Bloom sendromu sarmal, BLM'dir (Andersen ve Sekelsky 2010'da gözden geçirilmiştir). BLM'nin muhtemelen birçok çapraz geçiş önleme işlevi olmasına rağmen, çift zincirli kopma onarımı ile ilgili iki aktivite vardır. İlk olarak, çalışmalar Meyve sineği BLM'nin, muhtemelen onarım DNA sentezinden sonra D-ilmeklerini bozarak senteze bağlı iplik tavlanmasını desteklediğini öne sürdü (Adams). et al. 2003 et al. 2004), bir insan BLM aktivitesine sahip olduğu gösterilmiştir. laboratuvar ortamında (van Brabant et al. 2000 Bakrati et al. 2006). İkinci, laboratuvar ortamında çalışmalar, topoizomeraz IIIa ve diğer proteinlerle birlikte BLM'nin, iki Holliday bağlantısının birbirine doğru göç ettiği ve daha sonra dekatene olduğu bir süreç olan çift Holliday bağlantı çözünmesini katalize edebildiğini göstermiştir (Wu ve Hickson 2003). Çift Holliday bağlantılarının bölünme ile çözülmesinden farklı olarak, çözünme yalnızca çapraz olmayanlar üretir.

Genetik çalışmalar, benzer bir çapraz geçiş karşıtı rolü önerdi. S. cerevisiae Mayoz bölünmede BLM ortologu Sgs1. Msh4-Msh5 dahil olmak üzere ZMM proteinlerinden yoksun mutantlarda çapraz geçişler azalır, ancak dikkat çekici bir şekilde, yine Sgs1 (Jessop) içermeyen çift mutantlarda çapraz geçişler geri yüklenir. et al. 2006 Ah et al. 2007). Bu sonuçların çekici bir yorumu, ZMM'lerin bir işlevinin Sgs1'in çapraz geçiş karşıtı aktivitesini antagonize etmesidir. Bu nedenle, Msh4-Msh5 bir anti-crossover proteinidir.

ZMM'ler ve Sgs1 ile yapılan bu deneyler, Sgs1'in bilinen mitotik çapraz geçiş işlevleriyle tutarlı olsa da. sgs1 mutantlar, mayotik çapraz geçişlerde yalnızca mütevazı bir artışa sahiptir; tüm çift zincirli kırılmaların, çift Holliday bağlantılarının üretildiği ve çaprazlamalara ayrıldığı bir yol boyunca işlenmesi durumunda beklenenden çok daha az (Rockmill). et al. 2003 Jessop et al. 2006). Bu bariz paradoksun çözümüne ilişkin yeni anlayışlar, yeniden birleştirme ara maddelerinin ve ürünlerinin fiziksel ölçümlerinden tekrar geldi. De Muyt et al. (2012) çapraz olmayanların hala üretildiğini tespit etti sgs1 mutantlardır, ancak vahşi tip hücrelerdeki durumun aksine, bu çapraz olmayanlar, eklem molekülleri kaybolduğunda ve çaprazlamalar ortaya çıktıkça ortaya çıkar. Bu, Sgs1 olmadığında, çift-Holliday kavşaklarının, orijinal çift zincirli kopma onarım modelinde olduğu gibi, geçişler ve çapraz olmayanlar olarak çözüldüğünü göstermektedir.

Ek bilgiler, bilinen Holliday bağlantı çözümlerinden yoksun mutantlarda rekombinasyonla ilgili fiziksel çalışmalardan geldi. Üç protein, Mus81–Mms4, Yen1 ve Slx1–Slx4, rezolvaz aktivitesine sahiptir. laboratuvar ortamında (vücut et al. 2001 IP et al. 2008 Fekairi et al. 2009). Mus81–Mms4'ün, Yen1'in telafi edici veya kısmen gereksiz bir rol oynamasıyla mitotik çapraz geçişler oluşturmada önemli olduğu gösterildi (Ho et al. 2010). De Muyt'un Deneyleri et al. (2012) ve Zakharyevich et al. (2012) bu enzimlerden herhangi birine sahip olmayan tek mutantların hala çoğu eklem molekülünü çözebildiğini ve yaklaşık olarak normal sayıda çapraz geçiş üretebildiğini buldu. Üç çözünürlüğün hepsinden yoksun olan üçlü mutantlar bile, ortak molekül çözünürlüğünde ve çapraz oluşumunda sadece mütevazı bir azalma gösterdi. Bu sonuçlar, bilinen çözülmelerin toplu olarak eklem moleküllerinin sadece küçük bir kısmını işlediğini göstermektedir. Bunlar, sınıf II yolundan eklem molekülleriyse, o zaman çoğu eklem molekülü, sınıf I yolunda oluşturulmalı ve tanımlanamayan bir rezolvaz tarafından çözülmelidir.

Aynı deneyler Sgs1'in yokluğunda yapıldığında bir başka sürpriz daha geldi. Bu durumda, üç resolvanın tümünün çıkarılması, çoğu eklem molekülünün çözülmemiş kalmasına neden oldu. Yine bu sonuç, Sgs1'in yokluğunda üretilen eklem moleküllerinin Sgs1'in varlığında üretilenlerden farklı olduğunu gösterir. Sgs1'in yokluğunda, orijinal çift sarmallı kopma onarım modelinde olduğu gibi, hem çaprazlamalar hem de çaprazlama olmayanlar üretmek için ortak moleküller bilinen çözülmeler tarafından harekete geçirilir. Sınıf II yolunda işlev gören bilinen çözümler, bu nedenle, her iki sonucu da ürettikleri için, ne çapraz geçiş ne de çapraz geçiştir. Tersine, Sgs1 (sınıf I yol) varlığında üretilen eklem molekülleri, yalnızca çapraz geçişler üretmek için bilinmeyen, çapraz geçişli bir çözümleme tarafından kesilir.

Sınıf I yolunda işlev gören procrossover çözümünün kimliği nedir? Daha önce uyumsuzluk onarım proteinleri Mlh1-Mlh3 (MutLγ kompleksi) ve Exo1'in çift Holliday bağlantı çözünürlüğünde (Nishant) hareket edebileceği öne sürülmüştü. et al. 2008 Zakharyevich et al. 2010). Çapraz geçişler azaltıldı mlh3 mutantlar, ancak Sgs1'in kaldırılması geçişleri geri yükler, bu da ZMM'ler gibi Mlh3'ün sınıf I yolunda işlev gördüğünü gösterir (Oh et al. 2007). Bu hipotezle tutarlı olarak, Zakharyevich et al. (2012) bilinen üç çözümlemenin tümü kaldırıldığında, Mlh3'ün ortadan kaldırılmasının, Sgs1'in ortadan kaldırılmasına benzer şekilde çapraz geçişlerde benzer bir azalmaya yol açtığını buldu. Paralel bir deney seti, Exo1'in Mus81–Mms4'ten farklı bir yolda çalıştığını öne sürdü ve Exo1'i de sınıf I yoluna koydu.

Bu sonuçlar, beklenen çapraz geçiş önleme işlevlerine sahip olan Sgs1 ile tutarlıdır: Sentez bağımlı iplik tavlamasını (vahşi tip hücrelerde) ve çift Holliday bağlantı çözünmesini (bilinen üç çözümleme ve varsayılan prokrosover çözümlemesinin tümü eksik olduğunda) destekler. Beklenmedik bir şekilde, sonuçlar Sgs1'in çapraz geçiş rolünü de ortaya koyuyor. Bu çapraz geçiş rolü, yol seçimini etkilemede olabilir: Sgs1'in varlığında, ZMM'ye bağlı sınıf I çaprazlama yolu kullanılabilir, ancak Sgs1'in yokluğunda, alternatif sınıf II yol, çift- Holliday kavşağı çözünürlüğü.


Tatil modeli

Mayoz bölünme sırasında yeni kopyalanmış DNA'nın genel genetik rekombinasyonunun kavramsallaştırılması. Bir endonükleaz, homolog bölgelerdeki iki yavru duplekslerin her birinin bir ipliğini çentikler, bu da bağlanmadan önce çapraz geçiş yapmalarına izin verir. Çapraz geçiş noktasının, Holliday bağlantısının, teller boyunca dal göçü, rekombinant ürünleri oluşturmak üzere ayrılmadan önce de mümkündür ki-formları (şekilli yapılar) şeritler ayrıldıkça oluşturulur. Kapalı dairesel (cc)DNA'nın replikasyonunda, iki yavru ccDNA'nın çapraz geçiş yaptıkları ve hala birbirlerine yapıştıkları yerler dışında ayrıldığında sekiz şekli formları üretilir. (ayrıca bkz. çift zincirli kırık onarım modeli Meselson-Radding modeli)Strauss, B.S. (1992) Chemtracts Biochem. Mol. Biol. 3, 40-44 Shinagawa, H. ve Iwasaki, H. (1996) Trends Biochem. bilim 21, 107-111

Bu sözlükten çıkarılmasının yararlı olacağını düşündüğünüz herhangi bir terim biliyorsanız, lütfen ayrıntıları GenScript adresindeki Editör Ofisine gönderin: order@ge' 110#115cri#112t.com


Geçiş : Holliday modeli - Biyoloji

Während es im letzten Post um den Reparatur-Aspekt unserer Mutant ging, soll im nächsten deren Beteiligung an der DNA-Rekombinasyon betrachtet werden. Daha geniş kapsamlı homologen Rekombinasyon gereksinimleri, tam olarak uygun değildir.

Rekombinasyon bedeutet zunächst, dass genetische Bilgi zwischen zwei DNA-Molekülen ausgetauscht wird. Von den vielen Rekombinationsmechanismen ist die homologe Rekombination der konservativste. Das war jetzt ana politische Aussage, es bedeutet nur, dass es dabei ideallerweise zu keiner Änderung der Sequenz kommt. Dies ist möglich, weil für die homologe Rekombinasyon özdeşliği (= homolog) DNA-Sequenzen verwendet werden. Diese Sequenzen kommen bei diploiden Organismen wie dem Menschen oder Arabidopsis vom homologen Chromosom. Oder, noch besser, nach der Verdopplung der Chromosomen während der Replikation, vom Schwesterchromatid. Ausgangspunkt der homologen Doppelstrangbruch'un yeniden birleştirilmesi. Dieser kann gewollt sein, etwa in der Meiose (dazu in einem anderen Teil der Paperübersicht mehr, wahrscheinlich #5). Alternatif kann ein Doppelstrangbruch aber auch durch ionisierende Strahlung veya Chemikalien ausgelöst werden. Kalıplar ve kalıplar Verbindung der homologen Rekombinasyon mit der DNA-Reparatur.

Wirklich während der homologen oldu Rekombinasyon passiert, wissen wir noch nicht hundertprozentig. Adam kann dien vorgang nicht bir einem DNA-Molekül mitverfolgen yaşıyor. Man kann aber seine Versuche yani aufbauen, dass bestimmte Abläufe aufgrund des Ergebnisses ausgeschlossen werden können, andere Abläufe aber wahrscheinlicher werden. Viele solcher grundlegenden Experimente wurden mit der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae gemacht, daha fazla akıllı tanımlı Konstrukte, Genom eingebracht wurden, die nach einer homologen Rekombinasyon erlauben, Anteile von bestimmten zu Vorgänteln. Das hört sich jetzt sehr nichtssagend an, deshalb olacak ich kurz an einem schönen Beispiel zeigen ich damit meine idi.

Das "Double Strand Break Repair" Modell der homologen Rekombinasyon
1983 fassten Szostak ve ark. in einem İnceleme-Artikel den damals aktuellen Stand der Rekombinationsforschung zusammen. Dabei stellten sie fest, dass bisher vorgeschlagene Modelle der homologen Rekombinasyon selten auftrende Ereignisse während der Meiose nicht vorhersagen konnten. Wenn man beispielsweise zwei Marker betrachtet [1], die heterozigot und gekoppelt vorliegen (aynı zamanda gemeinsam auf einem Kromozom sitzen, aber nicht auf dem zweiten Organismus Kromozomu, dann erwartetachemen A'da 1 eine Hälfte der Nachkommen şapka das Chromosom mit beiden Markern erhalten, die andere Hälfte das homologe Chromosom ohne die Marker. Aufgrund der besonderen Kromozomal durumların dışında Pilzarten ist die Notation hier geleneklerweise nicht 1:1, sondern 4:4, das ändert am Verhältnis aber nichts. Man kann rahibe aber beobachten, dass manchmal auch andere Aufteilungen passieren, beispielsweise 6:2 (bzw. 2:6), oder auch 5:3. Daha fazla bilgi ile ilgili bilgiler Chromosom auf ein anderes übertragen worden sein, oder ein Austausch zwischen zwei Chromosomen erfolgt sein, yani daha fazla bilgi Marker nicht mehr gekoppelt auf einem einem i Chromosom un daha fazla. Abbildung 1 aus Szostak ve diğ. dargestellt (umgekehrter Reihenfolge'da wenn auch):


Abbildung 1 aus Szostak ve ark. (1983). Zustand von zwei gekoppelten heterozigoten Markern A ve B und die Effekte von crossing over (a) ve gen dönüşümü (b). Klicken für größere Versiyon.

Ausgehend von einem Doppelstrangbruch werden die freien Enden durch Proteine ​​(Exonukleasen) yani zurückgeschnitten, dass freie einzelsträngige Überhänge vorliegen. Yani eine ssDNA, Basenpaarungen için doğaldır. Wenn nach einer "Homologiesuche" eine homologe DNA-Sequenz gefunden wird (die wie gesagt beispielsweise auf dem homologen Kromozom, oder auch dem Schwesterchromatid liegen kann), şu anda mevcut olan bir dizi ek: der vorhandenen Stränge. Daraus sonuçierende Struktur wird D-Loop (yer değiştirme döngüsü) genannt. Ende mit Hilfe einer DNA-Polymerase verlängert werden, daha önce D-Loop vergrößert idi. Irgendwann çok daha büyük Bereich DNA im D-Loop verdrängt, dass dieser mit des zweiten freien Ende des Doppelstrangbruches paaren kann. Dies bedeutet auch, dass das erste freie Ende endlich mit der anderen Seite des Doppelstrangbruches verknüpft werden kann. Der DSB, bir zwei Positionen überkreuzt'ten zwei DNA-Moleküle ve DNA-Struktur vorliegen - zwei DNA-Moleküle'nin problemlerini çözer. Bu nedenle, eine kreuzförmige DNA-Struktur nennt man übrigens nach ihrem Erstbeschreiber Holliday Junction (AHA!), bei den zwei Überkreuzungen hier spricht man von einer doppelten Holliday Junction (dHJ). Warum ist diese Struktur problematisch? Weil eine Zelle sich nicht teilen kann, bevor die dHJ aufgelöst wurde!
Und jetzt greift die Idee von Jack Szostak ve Kollegen. Eine Endonuklease, ayrıca ein Protein das im Inneren DNA-Moleküles schneidet, kann an den Holliday Junctions Schnitte setzen, um die zwei Stränge voneinander zu trennen. Und abhängig davon, ob die beiden Schnitte symmetrisch (sıralı olmayan bağlantılar) veya asimetrisch (sık rechtler) erfolgen, erhält man entweder ein crossing over (CO, rechts) oder eine gen dönüşümü (auch noncrossover genannt, ayrıca NCO, bağlantılar).

Seit 1983 ist viel Zeit vergangen, doch das DSBR-Modell hat sich gehalten. Mittlerweile wurde etwa gezeigt, dass in der Meiose ein spezielles Protein absichtlich Doppelstrangbrüche zur Einleitung der homologen Rekombinasyon setizt: SPO11. Auch Holliday Kavşakları, Orta Düzeyde Yeniden Kombinasyon deneyi ve nachgewiesen için uygundur.

"Senteze bağlı iplik tavlama" ve "gözden geçirilmiş model"
Beklenmedik bir şekilde, en iyi ve en iyi makineler, en iyi şekilde hazırlanacak. Als 1994 Die Gruppen von William Engels ve Gregory Gloor (Nassif ve diğerleri, 1994) Rekombinationsexperimente mit der Fruchtfliege Drosophila melanogaster machten, stießen sie auf Ergebnisse, die sich mit dem DSBR-Modell von Szostak ve diğerleri. nicht vollständig erklären ließen. Daha fazla bilgi için izin verin, ücretsiz olarak en iyi şekilde kullanın DSB'yi seçin, yeniden birleştirmeyi deneyin. Eine Auflösung nach ihrem synthesis-dependent strand-annealing -Modell (SDSA) benötigte demnach keine Holliday Junction als Intermediat. Bereits nach Verlängerung des ersten freien Endes würde dieses aus dem D-Loop geworfen und für die Basenpaarung mit dem zweiten Ende zur Verfügung stehen. Durch solch einen Mechanismus wären keine Crossoverprodukte möglich.
2001 wurden die beiden konkurrierenden Modelle DSBR und SDSA dann gleichzeitig von zwei Gruppen zusammengefasst. In dem heute als revised model bezeichneten Prozess nach in der Bäckerhefe gewonnenen Ergebnissen von Hunter und Kleckner (2001) und Allers und Lichten (2001) beginnt die homologe Rekombination zunächst, wie ich es schon für DSBR und SDSA beschrieben habe. Die Aufteilung in die beiden Arme CO und NCO erfolgt jedoch schon vor dem dHJ-Intermediat, nämlich auf Ebene des D-Loop. Von hier ab kann dann die Rekombination entweder zum NCO aufgelöst werden, per SDSA-Modell. Oder eben über die doppelte Holliday Junction zum CO, das nach diesem Modell das einzige Ergebnis des DSBR-Weges ist.


revised model der homologen Rekombination nach Hunter und Kleckner (2001) und Allers und Lichten (2001). Klicken für größere Version.

Auf diesem Stand möchte ich es dann auch belassen für heute. Worauf ich hier überhaupt nicht eingegangen bin, sind die vielen Proteine, die diese ganzen Wege bevölkern. Von manchen kennt man recht gut ihre Position im Schema und ihre dortige Aufgabe, von vielen anderen weiß man aber nur ungefähr, in welche Hälfte des Modells sie passen.
Im nächsten richtigen Post dieser kurzen Serie werde ich dann, bewaffnet mit dem Hintergrund zur homologen Rekombination hier, Untersuchungen unserer Mutanten zur Rekombinationsrate vorstellen.

[1] Vor der Zeit der schnellen Sequenzierung, und auch vor dem Triumphzug der PCR waren solche Marker oft Sporenfarbgene der untersuchten Pilze, oder Antibiotika-Resistenzgene.

JW Szostak, TL Orr-Weaver, RJ Rothstein, FW Stahl (1983). The double-strand-break repair model for recombination Cell, 33 (1), 25-35 DOI: 10.1016/0092-8674(83)90331-8
N Nassif, J Penney, S Pal, WR Engels, GB Gloor (1994). Efficient copying of nonhomologous sequences from ectopic sites via P-element-induced gap repair. Mol Cell Biol., 14 (3), 1613-1625
Neil Hunter, Nancy Kleckner (2001). The Single-End InvasionAn Asymmetric Intermediate at the Double-Strand Break to Double-Holliday Junction Transition of Meiotic Recombination Cell, 106 (1), 59-70 DOI: 10.1016/S0092-8674(01)00430-5
T Allers, M Lichten (2001). Intermediates of Yeast Meiotic Recombination Contain Heteroduplex DNA Molecular Cell, 8 (1), 225-231 DOI: 10.1016/S1097-2765(01)00280-5


Crossing over : Holliday model - Biology

A number of models have been put forth over the years to explain how DNA recombination occurs. The basis of these models lies in what has been learned of recombination from yeast and other fungi. Fungi have been studied intensively because they possess certain properties such as the ability to yield four viable meiotic products (spores) that can be assayed and analyzed. For example, a mutation that is heterozygous will give rise to two mutant spores and two wild type spores, a 2+:2- pattern that is considered to be classically Mendelian. The appearance of non-Mendelian patterns such as 1+:3- (a "gene conversion") or the presence of "sectored" colonies (colonies with a divided phenotype) gave rise to a series of models to explain these events. While it is interesting how different models evolved, we concentrate here on a basic working model of DSB-induced recombination.

The diagram below shows a working model of how DNA double strand break induced recombination can occur.

More generally, a gene conversion refers to the unidirectional transfer of genetic information as opposed to a reciprocal exchange of information. İçinde S. cerevisiae, gene conversion is recognized as a fundamental recombination process that can occur with or without crossing over of adjacent sequences.

Meiotic recombination
Experimental evidence for this model comes in the form of genetic and physical evidence. Physical analysis of DNA isolated from cells undergoing meiosis, for example, shows that DSBs are formed and they occur at recombination hotspots. For example, they occur in regions of high gene conversion that decreases with increasing distance from the DSB, a phenomenon termed polarity. Furthermore, these experiments also showed that DSBs lead to the formation of single stranded tails. Gel electrophoretic experiments have also provided evidence for structures that appear to be double Holliday structures. Gene conversion gradients are lost in mutants deficient in mismatch repair, indicating that gene conversion tracts are formed by long stretches of heteroduplex DNA. Special mutations that cannot be mismatch-corrected also indicate the presence of long heteroduplex tracts.

Mitotic recombination.

Break-induced recombination can also be studied in cells growing mitotically. In our lab we study this by inducing the HO endonuclease which initiates the process of mating type switching in yeast. The HO endonuclease cleaves the DNA sequence at MAT, the mating type locus, that determines the cell's mating type (either a veya alfa). The DSB causes a gene conversion event to occur using either of two donor sequences, called HML ve HMR, leading to the unidirectional transfer of mating type information from HML veya HMR ile MAT. Which donor is preferred depends on a sequence called the recombination enhancer which we consider in another part of this web site (Link to donor preference).


Recombination

Crossing over results in the formation of new combination of characters in an organism called recombinants. In this, segments of DNA are broken and recombined to produce new combinations of alleles. Bu süreç denir rekombinasyon. (Figure 3.12)


The widely accepted model of DNA recombination during crossing over is Holliday’s hybrid DNA model. It was first proposed by Robin Holliday in 1964. It involves several steps. (Figure 3.13)


1. Homologous DNA molecules are paired side by side with their duplicated copies of DNAs

2. One strand of both DNAs cut in one place by the enzyme endonuclease.

3. The cut strands cross and join the homologous strands forming the tatil yapı veya Holliday junction.

4. The Holliday junction migrates away from the original site, a process called branch migration, as a result heteroduplex region is formed.

5. DNA strands may cut along through the vertical (V) line or horizontal (H) line.

6. The vertical cut will result in hetero duplexes with recombinants.

7. The horizontal cut will result in hetero duplex with non recombinants.

Calculation of Recombination Frequency (RF)

The percentage of recombinant progeny in a cross is called recombination frequency. The recombination frequency (cross over frequency) (RF) is calculated by using the following formula. The data is obtained from alleles in coupling configuration (Figure 3.14)


Content Review

Don’t spend a lot of time reviewing concepts at this point. The Guided Practice activity will serve as a more complete review later in the lesson. The animation serves primarily as an aid to help students visualize the crossing over process so that they will be better equipped to complete the hands-on modeling activity that will follow.

Share a brief animation, Meiosis: Crossing-Over.

Be prepared to stop the video clip at different points to ask questions:

Look for students to identify that sister means that the chromatids are a part of the same chromosome, with the same traits coded on each. Having seen the images of a dyad and tetrad in the video clip, students should also be able to explain that dyad means 1 pair of homologous chromosomes that result when a tetrad divides and tetrad means 2 homologous chromosomes.


Prosedür

Setting the Stage

To get students' attention, wonder and engage them in the introductory part of the course, the students are shown photographs of parents and children, and asked what characteristics children inherit from their fathers and mothers (Figure 1). The purpose of showing Figure 1 is to motivate students and understand the connection between homologous chromosomes and their similarity with their relatives. Questions for students with Figure 1 are: Are these people related or not? Why do you think they are relatives? Which characteristics of the boy resembles his father? Do you resemble your parents? Which characteristics of yours resemble to your parents? And finally: Why do you look like your parents? The students name some of the characteristics people receive from their parents.

Following this, the teacher asks students why children are not identical to their parents, to increase students' sense of wonder. By asking these questions, the teacher will help students to connect what they already know with the concept of homologous chromosomes and crossing over. Thus, students connection their daily life experiences with these concepts. By understanding these concepts, students comprehend the underlying information related to the resemblance between children and their parents. Thus, the teacher helps students to construct crossing over and daily life, using the correct model for elucidating this process.


Videoyu izle: The Holiday Model. (Ağustos 2022).