Войти
Синтения между хромосомами человека и мыши. Цвета указывают на гомологичные области. Например, последовательности, гомологичные хромосоме 1 мыши, находятся в первую очередь на хромосомах 1 и 2 человека, но также и в хромосомах 6, 8 и 18. Х-хромосома почти полностью синтенична у обоих видов. В классической генетике, синтения описывает физическую совместную локализацию генетических локусов на одной и ту же хромосому в пределах одного или видов. Однако сегодня биологи обычно называют синтению сохранением блоков порядка в двух наборах хромосом, которые сравниваются друг с другом. Эту концепцию также можно назвать разделяемой синтенией.
Классическая концепция связана с генетической связью : связь между двумя локусами устанавливается путем наблюдения более низких, чем ожидалось, частот рекомбинации между ними. Напротив, любые локусы на одной и той же хромосоме по определению являются синтеническими, даже если их частоту рекомбинации невозможно отличить от несвязанных локусов с помощью практических экспериментов. Таким образом, теоретически все сцепленные локусы являются синтеническими, но не все синтенные локусы обязательно связаны. Точно так же в геномике генетические локусы на хромосоме синтеничны независимо от того, можно ли установить эту взаимосвязь экспериментальными методами, такими как секвенирование / сборка ДНК, ходьба генома, физическая локализация или гап-картирование.
Студенты-генетики используют термин синтения для описания ситуации, в которой два генетических локуса были назначены одной и той же хромосоме, но все же могут быть разделены достаточно большим расстоянием в единицах карты, так что генетическая связь не была продемонстрирована.
Британская энциклопедия дает следующее описание синтении:
Геномное секвенирование и картирование позволили сравнить общие структуры геномов многих различных видов. Общий вывод состоит в том, что организмы относительно недавней дивергенции обнаруживают похожие блоки генов в одних и тех же относительных положениях в геноме. Эта ситуация называется синтенией, что примерно переводится как наличие общих хромосомных последовательностей. Например, многие гены человека синтеничны с генами других млекопитающих - не только обезьян, но также коров, мышей и так далее. Изучение синтении может показать, как геном разрезается и вставляется в процессе эволюции.
Синтения - это неологизм, означающий «на одной ленте»; Греческий : σύν, syn = вместе с + ταινία, tainiā = группа, относящийся к одному и тому же порядку генов на двух (гомологичных) цепочках ДНК (или хромосомах).
Общая синтения (также известная как консервативная синтения) описывает сохраненную совместную локализацию генов на хромосомах разных видов. Во время эволюции перестройки генома, такие как транслокации хромосом, могут разделять два локуса, что приводит к потере синтении между ними. Напротив, транслокации могут также соединять две ранее отдельные части хромосом вместе, что приводит к усилению синтении между локусами. Более сильная, чем ожидалось, общая синтения может отражать отбор функциональных отношений между синтеническими генами, таких как комбинации аллелей, которые являются выгодными при совместном наследовании, или общие регуляторные механизмы.
Этот термин иногда также используется для описания сохранения точного порядка генов в хромосоме, переданных от общего предка, хотя многие генетики отвергают такое использование термина.
Анализ синтении в смысле порядка генов имеет несколько применений в геномике. Общая синтения - один из самых надежных критериев для установления ортологии геномных регионов у разных видов. Кроме того, исключительное сохранение синтении может отражать важные функциональные отношения между генами. Например, порядок генов в « Hox-кластере », которые являются ключевыми детерминантами строения тела животных и которые критически взаимодействуют друг с другом, по существу сохраняется во всем животном царстве.
Синтения широко используется при изучении сложных геномов, поскольку сравнительная геномика позволяет сделать вывод о наличии и, возможно, функции генов в более простом модельном организме, чтобы сделать вывод о генах в более сложном. Например, пшеница имеет очень большой и сложный геном, который трудно изучать. В 1994 году исследования Центра Джона Иннеса в Англии и Национального института агробиологических исследований в Японии продемонстрировали, что геном гораздо меньшего размера риса имел аналогичную структуру и порядок генов, что и пшеница. Дальнейшее исследование показало, что многие злаки являются синтенными, и поэтому такие растения, как рис или трава Brachypodium, можно использовать в качестве модели для поиска генов или генетических маркеров, представляющих интерес, которые можно использовать в селекции и исследованиях пшеницы. В этом контексте синтения также была важна для идентификации очень важной области в пшенице, локуса Ph1, участвующего в стабильности генома и фертильности, который был локализован с использованием информации из синтенных областей у риса и Brachypodium.
Синтения также широко используется в микробной геномике. У Hyphomicrobiales и Enterobacteriales синтенные гены кодируют большое количество основных функций клетки и представляют собой высокий уровень функциональных взаимоотношений.
Паттерны общей синтении или разрывов синтении также можно использовать в качестве признаков для вывода филогенетических отношений между несколькими видами и даже для вывода об организации генома вымерших предковых видов. Иногда проводится качественное различие между макросинтенией, сохранением синтении в больших частях хромосомы, и микросинтенией, сохранением синтении только для нескольких генов одновременно.
Общая синтения между разными видами может быть выведена из их геномных последовательностей. Обычно это делается с использованием версии алгоритма MCScan, который находит синтенные блоки между видами путем сравнения их гомологичных генов и поиска общих паттернов коллинеарности по хромосомной шкале или шкале контигов. Гомологии обычно определяются на основе совпадений BLAST с высоким битовым счетом, которые возникают между несколькими геномами. Отсюда динамическое программирование используется для выбора наилучшего пути оценки общих гомологичных генов между видами, принимая во внимание потенциальную потерю и усиление генов, которые могли иметь место в эволюционной истории вида.
