EEN chromosoomduplicatie beschrijft een fractie van DNA die twee keer voorkomt als een product van genetische recombinatie. Chromosomale duplicatie, genduplicatie of amplificatie is een van de bronnen van het genereren van variabiliteit en evolutie bij levende wezens.
Een chromosomale duplicatie is een soort mutatie, omdat het een verandering in de normale DNA-sequentie in een chromosomaal gebied inhoudt. Andere mutaties op chromosomaal niveau zijn onder meer chromosomale inserties, inversies, translocaties en deleties..
Chromosomale duplicaties kunnen voorkomen op dezelfde bronlocatie als het gedupliceerde fragment. Dit zijn de batch-duplicaties. Batch-duplicaten kunnen van twee soorten zijn: direct of omgekeerd.
Directe duplicaten zijn duplicaten die zowel de informatie als de oriëntatie van het herhaalde fragment herhalen. In batch omgekeerde duplicaatfragmenten wordt de informatie herhaald, maar de fragmenten zijn in tegengestelde richtingen georiënteerd.
In andere gevallen kan chromosomale duplicatie plaatsvinden op een andere plaats of zelfs op een ander chromosoom. Dit genereert een ectopische kopie van de sequentie die kan functioneren als een substraat voor crossover en een bron van afwijkende recombinaties kan zijn. Afhankelijk van de betrokken grootte kunnen de duplicaties macro- of microduplicaties zijn.
Evolutionair gezien genereren duplicaties variabiliteit en verandering. Op individueel niveau kunnen chromosomale duplicaties echter tot ernstige gezondheidsproblemen leiden..
Artikel index
Duplicaties komen het meest voor in DNA-gebieden met repetitieve sequenties. Dit zijn substraten van recombinatiegebeurtenissen, zelfs als ze voorkomen tussen regio's die niet perfect homoloog zijn..
Deze recombinaties zouden onwettig zijn. Mechanisch zijn ze afhankelijk van sequentiegelijkenis, maar genetisch kunnen ze worden uitgevoerd tussen niet-homologe chromosomen.
Bij de mens hebben we verschillende soorten repetitieve reeksen. De zeer repetitieve omvatten het zogenaamde satelliet-DNA, beperkt tot de centromeren (en sommige heterochromatische gebieden).
Andere, redelijk repetitief, zijn bijvoorbeeld de batchherhalingen die coderen voor ribosomale RNA's. Deze herhaalde of gedupliceerde regio's bevinden zich op zeer specifieke locaties die nucleoli-organiserende regio's (NOR's) worden genoemd..
NOR's bevinden zich bij mensen in de subtelomere regio's van vijf verschillende chromosomen. Elke NOR bestaat op zijn beurt uit honderden tot duizenden kopieën van hetzelfde coderingsgebied in verschillende organismen..
Maar we hebben ook andere repetitieve regio's verspreid over het genoom, met verschillende samenstelling en groottes. Ze kunnen allemaal opnieuw combineren en leiden tot duplicaties. In feite zijn velen van hen het product van hun eigen duplicatie, in situ of buitenbaarmoederlijk. Deze omvatten, maar zijn niet beperkt tot, minisatellieten en microsatellieten.
Chromosomale duplicaties kunnen ook, in zeldzame gevallen, optreden door het samenvoegen van niet-homologe uiteinden. Dit is een niet-homoloog recombinatiemechanisme dat wordt waargenomen bij sommige herstelgebeurtenissen van dubbele DNA-bandbreuk..
Wanneer een gen wordt gedupliceerd op dezelfde plaats, of zelfs op een andere, creëert het een locus met volgorde en betekenis. Dat wil zeggen, een zinvolle reeks. Als het zo blijft, zal het een gedupliceerd gen zijn van en van het oudergen..
Maar het is mogelijk niet onderhevig aan dezelfde selectiedruk als het oudergen en kan muteren. De som van deze veranderingen kan soms leiden tot het verschijnen van een nieuwe functie. Het gen zal ook een nieuw gen zijn.
Duplicatie van de voorouderlijke globine-locus leidde bijvoorbeeld in de evolutie tot het ontstaan van de globine-familie. Daaropvolgende translocaties en opeenvolgende duplicaties zorgden ervoor dat het gezin groeide met nieuwe leden die dezelfde functie vervulden, maar geschikt voor verschillende omstandigheden.
In een organisme leidt de duplicatie van een gen tot het genereren van een kopie die een paraloog gen wordt genoemd. Een goed bestudeerd geval is dat van de hierboven genoemde globine-genen. Een van de bekendste globines is hemoglobine.
Het is erg moeilijk voor te stellen dat alleen het coderende gebied van een gen wordt gedupliceerd. Daarom wordt elk paraloog gen geassocieerd met een paraloog gebied in het organisme dat gedupliceerd wordt..
In de loop van de evolutie hebben chromosomale duplicaties op verschillende manieren een belangrijke rol gespeeld. Enerzijds dupliceren ze de informatie die aanleiding kan geven tot nieuwe functies door veranderingen in genen met eerdere functie..
Aan de andere kant kan het plaatsen van de duplicatie in een andere genomische context (bijvoorbeeld een ander chromosoom) een paralog genereren met een andere regulatie. Dat wil zeggen, het kan een groter aanpassingsvermogen genereren.
Ten slotte worden ook uitwisselingsgebieden gecreëerd door recombinatie die leiden tot grote genomische herrangschikkingen. Dit zou op zijn beurt de oorsprong kunnen zijn van soortvormingsgebeurtenissen in bepaalde macro-evolutionaire geslachten..
Vooruitgang in sequentietechnologieën van de volgende generatie, evenals chromosoomkleuring en hybridisatie, stellen ons nu in staat om nieuwe associaties te zien. Deze associaties omvatten de manifestatie van bepaalde ziekten als gevolg van het verkrijgen (dupliceren) of verlies (verwijderen) van genetische informatie..
Genetische duplicaties zijn geassocieerd met een verandering in gendosering en met afwijkende crossovers. Ze leiden in ieder geval tot een onbalans van genetische informatie, die zich soms manifesteert als een ziekte of syndroom..
Charcot-Marie-Tooth-syndroom type 1A wordt bijvoorbeeld geassocieerd met microduplicatie van het gebied dat het PMP22-gen omvat. Het syndroom is ook bekend onder de naam erfelijke motorische en sensorische neuropathie.
Er zijn chromosomale fragmenten die vatbaar zijn voor deze veranderingen. In feite bevat het 22q11-gebied talrijke herhalingen met een laag aantal kopieën die specifiek zijn voor dat deel van het genoom..
Dat wil zeggen uit het gebied van band 11 van de lange arm van chromosoom 22. Deze duplicaties zijn geassocieerd met talrijke genetische aandoeningen, waaronder mentale retardatie, oogmisvormingen, microcefalie, enz..
In het geval van uitgebreidere duplicaties kunnen gedeeltelijke trisomieën optreden, met schadelijke gevolgen voor de gezondheid van het organisme..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.