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Eukaryotische Gene bestehen aus abwechselnden Blöcken von proteinkodierenden Sequenzen, die Exons genannt werden, und nichtkodierenden Sequenzen, die Introns genannt werden.
Die Exon-Rekombination ist ein Prozess, bei dem die Exons aus demselben oder unterschiedlichen Genen rekombinieren, um neuartige Kombinationen von Exon-Intron-Sequenzen zu erzeugen, die sich zu neuen Genen entwickeln können.
Die Exon-Rekombination kann durch nicht-homologe Rekombination oder Retrotransposition vermittelt werden.
Bei nicht-homologen oder illegitimen Rekombinationen können DNA-Stränge ohne Sequenzähnlichkeit rekombinieren und eine neue Genstruktur erzeugen.
Die chronische granulomatöse Erkrankung - eine genetische Störung des Immunsystems ist ein gutes Beispiel. Viele Patienten mit dieser Krankheit haben eine seltene Mutation im phox-Gen, das für das Enzym NADPH-Oxidase kodiert.
Die Wildtyp-NADPH-Oxidase produziert bei der Infektion reaktive Sauerstoffspezies wie Superoxid und hilft bei der phagozytenvermittelten Abtötung der Infektionserreger.
In seltenen Fällen rekombinieren die nicht-homologen Sequenzen zwischen den Exons 8 und 11 des phox-Gens, was zu einer Duplikation der Exons 9 und 10 führt. Dies führt zu einer verminderten Aktivität des Enzyms NADPH-Oxidase. Das beeinträchtigte Enzym erzeugt nicht genügend reaktive Sauerstoffspezies, um die bakterielle Infektion zu beseitigen, was zu einem Granulom oder einer Aggregation von Makrophagen und zugehörigen Immunzellen führt.
Die Exon-Rekombination aufgrund von Retrotransposition kann die Evolution des Jingwei-Gens in der afrikanischen Drosophila am besten erklären.
Vor etwa 2,5 Millionen Jahren wurde ein Teil der Adh-mRNA in DNA rekribiert und mit Exons des Ynd-Gens rekombiniert, wodurch ein neues Gen namens Jingwei entstand.
Das Ynd-Gen ist für die Entwicklung der Hoden in Drosophila verantwortlich und das Adh-Gen kodiert für die Alkoholdehydrogenase. Das neue Gen Jingwei kodiert ein Protein mit zwei Domänen - eine von Ynd und die andere von Adh.
Daher wird das Protein Jingwei in der Drosophila testis exprimiert und ist für die Hormon- und Pheromonbiosynthese verantwortlich.
Die Evolution neuer Gene ist entscheidend für die Artbildung. Die Exon-Rekombination, auch bekannt als Exon-Shuffling oder Domänen-Shuffling, ist ein…
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