Войти
Повторяющиеся последовательности (также известные как повторяющиеся элементы, повторяющиеся единицы или повторы) представляют собой образцы нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), которые встречаются в нескольких копиях по всему геному. Повторяющаяся ДНК была впервые обнаружена из-за ее быстрой кинетики повторной ассоциации. У многих организмов значительная часть геномной ДНК сильно повторяется, при этом более двух третей последовательности у человека состоит из повторяющихся элементов.
Повторяющиеся элементы, обнаруженные в геномах, делятся на разные классы в зависимости от их структуры и / или способа размножения. Расположение повторяющихся элементов состоит либо в массивах последовательно повторяющихся последовательностей, либо в повторах, рассредоточенных по всему геному (см. Ниже).
Споры о потенциальных функциях этих элементов ведутся давно. Спорные ссылки на «мусор» или «эгоистичную» ДНК были выдвинуты на раннем этапе, подразумевая, что повторяющиеся сегменты ДНК являются остатками прошлой эволюции или автономными самовоспроизводящимися последовательностями, взламывающими клеточный аппарат для размножения. Первоначально обнаруженные Барбарой МакКлинток, диспергированные повторы все чаще признаются потенциальным источником генетической изменчивости и регуляции. Вместе с этими регуляторными ролями также была предложена структурная роль повторяющейся ДНК в формировании трехмерной укладки геномов. Эта гипотеза подтверждается лишь ограниченным набором экспериментальных данных. Например, у человека, мыши и мухи несколько классов повторяющихся элементов имеют высокую тенденцию к совместной локализации в ядерном пространстве, предполагая, что положения повторов ДНК могут использоваться клеткой в качестве карты сворачивания генома.
Последовательности тандемных повторов, в частности тринуклеотидные повторы, лежат в основе ряда заболеваний человека. Тринуклеотидные повторы могут увеличиваться в зародышевой линии в течение последующих поколений, что приводит к все более серьезным проявлениям заболевания. Болезни, при которых происходит распространение, включают болезнь Хантингтона, синдром ломкой Х-хромосомы, несколько спиноцеребеллярных атаксий, миотоническую дистрофию и атаксию Фридриха. Расширения тринуклеотидных повторов могут происходить из-за проскальзывания цепи во время репликации ДНК или во время синтеза репарации ДНК.
Последовательности гексануклеотидных повторов GGGGCC в гене C9orf72 являются частой причиной бокового амиотрофического склероза и лобно-височной деменции. Последовательности тринуклеотидных повторов CAG лежат в основе нескольких спиноцеребеллярных атаксий (SCAs- SCA1 ; SCA2; SCA3; SCA6; SCA7; SCA12; SCA17 ). Болезнь Хантингтона возникает в результате нестабильной экспансии повторяющихся последовательностей CAG в экзоне 1 гена хантингтина ( HTT). HTT кодирует каркасный белок, который непосредственно участвует в восстановлении окислительного повреждения ДНК. Было отмечено, что гены, содержащие патогенные повторы CAG, часто кодируют белки, которые сами играют роль в ответе на повреждение ДНК, и что экспансия повторов может нарушать специфические пути репарации ДНК. Неправильная репарация повреждений ДНК в повторяющихся последовательностях может вызвать дальнейшее расширение этих последовательностей, тем самым создавая порочный круг патологии.
Основные категории повторяющейся последовательности или повторов:
У приматов большинство LINE - это LINE-1, а большинство SINE - это Alu. SVA специфичны для гоминоидов.
У прокариот CRISPR представляет собой массив чередующихся повторов и спейсеров.
Повторяющиеся последовательности, эволюционно полученные из событий вирусной инфекции.
Примечание. Следующее подробно описано в разделе «Вычисления для сравнительной геномики микробов».
Повторяющуюся ДНК сложно секвенировать с использованием методов секвенирования следующего поколения : сборка последовательности из коротких чтений просто не может определить длину повторяющейся части. Эта проблема особенно серьезна для микросателлитов, которые состоят из крошечных повторяющихся единиц размером 1-6 пар оснований.
Многие исследователи исторически не учитывали повторяющиеся части при анализе и публикации данных о полном геноме.
