In der Genetik, DNA nichtcodierend, beschreibt Bestandteile DNA-Folgen eines Organismus, die für Protein-Folgen nicht verschlüsseln. In vielen eukaryotes nichtcodiert ein großer Prozentsatz einer Gesamtgenom-Größe eines Organismus DNA, obwohl sich der Betrag, DNA und das Verhältnis des Codierens gegen das Nichtcodieren der DNA zu nichtcodieren, außerordentlich zwischen Arten ändert.

Viel von dieser DNA hat keine bekannte biologische Funktion und wird manchmal genannt "werfen DNA weg". Jedoch haben viele Typen, DNA-Folgen zu nichtcodieren, wirklich bekannte biologische Funktionen, einschließlich des transcriptional und der Übersetzungsregulierung von Protein codierenden Folgen. Andere Nichtcodierfolgen haben wahrscheinlich, aber bis jetzt unentschieden, Funktionen (wird das aus hohen Niveaus der Homologie und Bewahrung abgeleitet, die in Folgen gesehen ist, die Proteine, aber, dennoch, nicht verschlüsseln

scheinen Sie, unter dem schweren auswählenden Druck zu sein). Während das anzeigt, dass das Nichtcodieren der DNA unterschiedslos Trödel-DNA nicht genannt werden sollte, zeigt der Mangel an der Folge-Bewahrung in einer Mehrheit, DNA ohne bekannte Funktion zu nichtcodieren, an, dass so viel davon tatsächlich ohne Funktion sein kann.

Bruchteil, genomic DNA zu nichtcodieren

Der Betrag der genomic Gesamt-DNA ändert sich weit zwischen Organismen, und das Verhältnis des Codierens und Nichtcodierens der DNA innerhalb dieser Genome ändert sich außerordentlich ebenso. Mehr als 98 % des menschlichen Erbgutes verschlüsseln Protein-Folgen, einschließlich der meisten Folgen innerhalb von introns und des grössten Teiles der intergenic DNA nicht.

Während gesamte Genom-Größe, und durch die Erweiterung der Betrag, DNA zu nichtcodieren, zur Organismus-Kompliziertheit aufeinander bezogen wird, gibt es viele Ausnahmen. Zum Beispiel, wie man berichtet hat, hat das Genom der einzelligen Polyverwirrung dubium (früher bekannt als die Amöbe dubia) mehr als 200mal den Betrag der DNA in Menschen enthalten. Das pufferfish Genom von Takifugu rubripes ist nur über einen achten die Größe des menschlichen Erbgutes, noch scheint, eine vergleichbare Zahl von Genen zu haben; etwa 90 % des Genoms von Takifugu nichtcodieren DNA, und der grösste Teil des Genom-Größe-Unterschieds scheint, in der Nichtcodier-DNA zu liegen. Die umfassende Schwankung in der Kerngenom-Größe unter eukaryotic Arten ist als das C-Wertmysterium oder C-Wertparadox bekannt.

Ungefähr 80 Prozent der Nucleotide-Basen im menschlichen Erbgut können abgeschrieben werden, aber Abschrift bezieht Funktion nicht notwendigerweise ein.

Typen, DNA-Folgen zu nichtcodieren

Das Nichtcodieren funktioneller RNS

Nichtcodier-RNAs sind funktionelle RNS-Moleküle, die ins Protein nicht übersetzt werden. Beispiele, RNS zu nichtcodieren, schließen ribosomal RNS, Übertragungs-RNS, Piwi-aufeinander-wirkende RNS und microRNA ein.

MicroRNAs werden vorausgesagt, um die Übersetzungstätigkeit von etwa 30 % aller Protein codierenden Gene in Säugetieren zu kontrollieren, und können Lebensbestandteile im Fortschritt oder der Behandlung von verschiedenen Krankheiten einschließlich Krebses, kardiovaskulärer Krankheit und der Immunsystem-Antwort auf Infektion sein.

Cis - und Trans-Durchführungselemente

Cis-Durchführungselemente sind Folgen, die die Abschrift eines nahe gelegenen Gens kontrollieren. Cis-Elemente können in 5' oder 3' unübersetzte Gebiete oder innerhalb von introns gelegen werden. Trans-Durchführungselemente kontrollieren die Abschrift eines entfernten Gens.

Befürworter erleichtern die Abschrift eines besonderen Gens und sind normalerweise stromaufwärts des Codiergebiets. Erweiterer-Folgen können auch sehr entfernte Effekten auf den Abschrift-Niveaus von Genen ausüben.

Introns

Introns nichtcodieren Abteilungen eines Gens, das in den Vorgänger mRNA Folge abgeschrieben ist, aber schließlich durch das RNS-Verstärken während der Verarbeitung entfernt ist, um Bote-RNS reif zu werden. Viele introns scheinen, bewegliche genetische Elemente zu sein.

Studien der Gruppe I introns von Tetrahymena zeigen an, dass einige introns scheinen, egoistische genetische Elemente zu sein, die dem Gastgeber neutral sind, weil sie sich davon entfernen, exons während der RNS-Verarbeitung zu flankieren, und keine Ausdruck-Neigung zwischen Allelen mit und ohne den intron erzeugen. Einige introns scheinen, bedeutende biologische Funktion vielleicht durch die ribozyme Funktionalität zu haben, die tRNA und rRNA Tätigkeit sowie Protein codierenden Genausdruck regeln kann, der in Gastgebern offensichtlich ist, die abhängig von solchem introns im Laufe langer Zeiträume der Zeit geworden sind; zum Beispiel wird der trnL-intron in allen grünen Werken gefunden und scheint, seit mehreren Milliarden von Jahren, einschließlich mehr als einer Milliarde Jahre innerhalb von Chloroplasten und zusätzliche 2-3 Milliarden in den cyanobacterial Vorfahren von Chloroplasten vorherige Jahre vertikal geerbt worden zu sein.

Pseudogene

Pseudogene sind DNA-Folgen, die mit bekannten Genen verbunden sind, die ihre Protein codierende Fähigkeit verloren haben oder in der Zelle sonst nicht mehr ausgedrückt werden. Pseudogene entstehen aus retrotransposition oder genomic Verdoppelung von funktionellen Genen, und werden "genomic Fossilien", die wegen Veränderungen nichtfunktionell sind, die die Abschrift des Gens, solcher als innerhalb des Genbefürworter-Gebiets verhindern, oder tödlich die Übersetzung des Gens, wie Frühhalt codons oder frameshifts verändern. Pseudogene, die sich aus dem retrotransposition eines RNS-Zwischengliedes ergeben, sind als bearbeitete Pseudogene bekannt; Pseudogene, die aus den Genomic-Überresten von kopierten Genen oder Rückständen von inactivated Genen entstehen, sind nichtbearbeitete Pseudogene.

Während das Gesetz von Dollo darauf hinweist, dass der Verlust der Funktion in Pseudogenen wahrscheinlich dauerhafte, zum Schweigen gebrachte Gene ist, kann wirklich Funktion seit mehreren Millionen Jahren behalten und kann in Protein codierende Folgen "reaktiviert" werden, und eine bedeutende Zahl von Pseudogenen werden aktiv abgeschrieben. Weil, wie man wagt, sich Pseudogene ohne Entwicklungseinschränkung ändern, können sie als ein nützliches Modell des Typs und Frequenzen von verschiedenen spontanen genetischen Veränderungen dienen.

Wiederholen Sie Folgen, transposons und Virenelemente

Transposons und retrotransposons sind bewegliche genetische Elemente. Retrotransposon hat Folgen wiederholt, die lange eingestreute Kernelemente (LINIEN) und kurze eingestreute Kernelemente (SINUS) einschließen, für ein großes Verhältnis der genomic Folgen in vielen Arten verantwortlich sind. Folgen von Alu, die als ein kurzes eingestreutes Kernelement klassifiziert sind, sind die reichlichsten beweglichen Elemente im menschlichen Erbgut. Einige Beispiele sind SINUS gefunden worden, die transcriptional Kontrolle von einigen Protein verschlüsselnden Genen ausüben.

Endogene retrovirus Folgen sind das Produkt der Rückabschrift von retrovirus Genomen in die Genome von Keimzellen. Die Veränderung innerhalb dieser retro-abgeschriebenen Folgen kann inactivate das Virengenom.

Mehr als 8 % des menschlichen Erbgutes werden aus zusammengesetzt (größtenteils ist verfallen), endogene retrovirus Folgen, als ein Teil des mehr als 42 % Bruchteils, der von retrotransposons erkennbar abgeleitet wird, während weitere 3 % identifiziert werden können, um die Überreste s zu sein. Wie man erwartet, hat viel von der restlichen Hälfte des Genoms, das zurzeit ohne einen erklärten Ursprung ist, seinen Ursprung in transposable Elementen gefunden, die so vor langer Zeit aktiv waren (> 200 Millionen Jahre), dass zufällige Veränderungen sie nicht wiederzuerkennend gemacht haben. Die Genom-Größe-Schwankung in mindestens zwei Arten von Werken ist größtenteils das Ergebnis von retrotransposon Folgen.

Telomeres

Telomeres sind Gebiete der wiederholenden DNA am Ende eines Chromosoms, die Schutz vor dem chromosomalen Verfall während der DNA-Erwiderung zur Verfügung stellen.

Funktionen, DNA zu nichtcodieren

Viele Nichtcodier-DNA-Folgen haben wichtige biologische Funktionen, wie angezeigt, durch vergleichende Genomics-Studien, die einige Gebiete melden, DNA zu nichtcodieren, die manchmal auf Zeitskalen hoch erhalten werden, die Hunderte von Millionen von Jahren vertreten, andeutend, dass diese Nichtcodiergebiete unter dem starken Entwicklungsdruck und der positiven Auswahl sind. Zum Beispiel, in den Genomen von Menschen und Mäusen, die von einem gemeinsamen Ahnen vor 65-75 Millionen Jahren abgewichen sind, wird Protein codierende DNA-Folge-Rechnung für nur ungefähr 20 % der erhaltenen DNA, mit den restlichen 80 % der erhaltenen DNA im Nichtcodieren von Gebieten vertreten. Verbindung, die häufig kartografisch darstellt, identifiziert chromosomale Gebiete, die mit einer Krankheit ohne Beweise von funktionellen Codiervarianten von Genen innerhalb des Gebiets vereinigt sind, darauf hinweisend, dass Krankheit verursachende genetische Varianten in der Nichtcodier-DNA liegen.

Einige spezifische Folgen, DNA zu nichtcodieren, können Eigenschaften sein, die für die Chromosom-Struktur, centromere Funktion und homolog Anerkennung in meiosis notwendig sind.

Gemäß einer vergleichenden Studie von mehr als 300 prokaryotic und mehr als 30 eukaryotic Genomen scheinen eukaryotes, einen minimalen Betrag zu verlangen, DNA zu nichtcodieren. Dieser minimale Betrag kann mit einem Wachstumsmodell für genetische Durchführungsnetze vorausgesagt werden, andeutend, dass er zu Durchführungszwecken erforderlich ist. In Menschen ist das vorausgesagte Minimum ungefähr 5 % des Gesamtgenoms.

Genetische Schalter

Einige Nichtcodier-DNA-Folgen sind genetische "Schalter", die regeln, wenn und wo Gene ausgedrückt werden.

Regulierung des Genausdrucks

Einige Nichtcodier-DNA-Folgen bestimmen die Ausdruck-Niveaus von verschiedenen Genen.

Abschrift-Faktoren

Einige Nichtcodier-DNA-Folgen bestimmen, wo Abschrift-Faktoren anhaften. Ein Abschrift-Faktor ist ein Protein, das zu spezifischen Nichtcodier-DNA-Folgen bindet, dadurch den Fluss (oder Abschrift) der genetischen Information von der DNA bis mRNA kontrollierend. Abschrift-Faktoren handeln an sehr verschiedenen Positionen auf den Genomen von verschiedenen Leuten.

Maschinenbediener

Ein Maschinenbediener ist ein Segment der DNA, zu der ein repressor bindet. Ein repressor ist ein DNA BINDENDES Protein, das den Ausdruck von einem oder mehr Genen durch die Schwergängigkeit dem Maschinenbediener und das Blockieren der Verhaftung der RNS polymerase dem Befürworter, so das Verhindern der Abschrift der Gene regelt. Dieses Blockieren des Ausdrucks wird Verdrängung genannt.

Erweiterer

Ein Erweiterer ist ein kurzes Gebiet der DNA, die mit Proteinen gebunden werden kann (Faktoren abwickelnd) viel wie eine Reihe von Abschrift-Faktoren, um Abschrift-Niveaus von Genen in einer Gentraube zu erhöhen.

Befürworter

Ein Befürworter ist ein Gebiet der DNA, die Abschrift eines besonderen Gens erleichtert. Befürworter werden normalerweise in der Nähe von den Genen gelegen, die sie regeln.

Das Nichtcodieren der DNA und Evolution

Geteilte Folgen der anscheinend nichtfunktionellen DNA sind eine Hauptlinie von Beweisen des allgemeinen Abstiegs.

Pseudogenfolgen scheinen, Veränderungen schneller anzusammeln, als das Codieren von Folgen wegen eines Verlustes des auswählenden Drucks. Das berücksichtigt die Entwicklung von Mutationsallelen, die neue Funktionen vereinigen, die durch die Zuchtwahl bevorzugt werden können; so können Pseudogene als Rohstoff für die Evolution dienen und können als "protogenes" betrachtet werden.

Trödel-DNA

Trödel-DNA ist ein Begriff, der 1972 von Susumu Ohno eingeführt wurde, der bemerkt hat, dass die Mutational-Last von schädlichen Veränderungen eine obere Grenze auf der Zahl von funktionellen geometrischen Orten gelegt hat, die gegeben eine typische Veränderungsrate erwartet werden konnten. Ohno hat vorausgesagt, dass Säugetier-Genome mehr als 30,000 geometrische Orte unter der Auswahl nicht haben konnten, bevor die "Kosten" von der Mutational-Last einen unvermeidlichen Niedergang in der Fitness, und schließlich Erlöschen verursachen würden. Diese Vorhersage bleibt robust mit dem menschlichen Erbgut, das etwa 20,000 Gene enthält. Trödel-DNA bleibt ein Etikett für die Teile einer Genom-Folge, für die keine wahrnehmbare Funktion identifiziert worden war. Gemäß einer 1980-Rezension in der Natur durch Leslie Orgel und Francis Crick, werfen Sie DNA weg hat "wenig Genauigkeit und befördert wenig oder keinen auswählenden Vorteil für den Organismus". Der Begriff wird hauptsächlich in der populären Wissenschaft und auf eine umgangssprachliche Weise in wissenschaftlichen Veröffentlichungen gebraucht, und seine Konnotationen können Forschung in die biologischen Funktionen verlangsamt haben, DNA zu nichtcodieren. Mehrere Linien von Beweisen zeigen an, dass einige "Trödel DNA" Folgen wahrscheinlich unbekannte funktionelle Tätigkeit haben werden, und andere Folgen Funktionen in der Vergangenheit gehabt haben können. Werfen Sie kürzlich DNA-Folgen weg wurden künstlich ausgedrückt, auf die Synthese von funktionellen Proteinen hinauslaufend. Diese neue Annäherung wird junkomics genannt.

Und doch, ein bedeutender Betrag der Folge der Genome von eukaryotic Organismen scheint zurzeit, unter keiner vorhandenen Klassifikation außer "Trödel" zu fallen. Zum Beispiel hat ein Experiment 0.1 % des Maus-Genoms ohne feststellbare Wirkung auf den Phänotyp entfernt. Dieses Ergebnis weist darauf hin, dass die entfernte DNA größtenteils nichtfunktionell war. Außerdem werden diese Folgen für den heterochromatic histone Modifizierung H3K9me3 bereichert.

Das Nichtcodieren der DNA und Longs ordnet Korrelationen an

Eine statistische Unterscheidung zwischen Codieren und Nichtcodieren von DNA-Folgen ist gefunden worden. Es ist bemerkt worden, dass nucleotides im Nichtcodieren von DNA-Folgen lange Reihe-Macht-Gesetzkorrelationen zeigen, während das Codieren von Folgen nicht tut.

Siehe auch

• Erhaltene Nichtcodierfolge
• Chromosom-Feinstruktur von Eukaryotic
• Phylogenetic footprinting
• Transcriptome
• Gebiet von Intergenic
• Gen Durchführungsnetz

Links

• Tiergenom-Größe-Datenbank
• Pflanzen-DNA-C-Wertdatenbank
• Pilzgenom-Größe-Datenbank