13.7: Ekzon Rekombinasyonu

Exon Recombination
JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
Exon Recombination
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

3,561 Views

02:32 min
April 07, 2021

Overview

Yeni genlerin evrimi, türleşme için kritik öneme sahiptir. Ekzon karıştırma veya alan karıştırma olarak da bilinen ekzon rekombinasyonu, yeni gen oluşumunun önemli bir yoludur. Omurgalılarda, omurgasızlarda ve patates ve ayçiçeği gibi bazı bitkilerde görülür. Ekzon rekombinasyonu sırasında, aynı veya farklı genlerden gelen ekzonlar yeniden birleşir ve yeni genlere dönüşebilecek yeni ekson-intron kombinasyonları üretir.

Ekzon karıştırma, “ekleme çerçevesi kurallarını” takip eder. Her ekzonun üç okuma çerçevesi vardır. Gelen ekzonlar, üç okuma çerçevesinden herhangi birinde yeniden birleşebilir ve birleşebilir ve çerçeve kayması mutasyonlarına neden olabilir. Bu nedenle, tüm rekombinasyon olayları yararlı değildir; Hatta bazıları erken durma kodonu ve olgunlaşmamış protein ile sonuçlanabilir.

İnsan genomunda ekzon karıştırma

Gen duplikasyonu ve ayrışması ile birlikte, ekzon karıştırma, insana özgü birkaç genin evrimine atfedilir. Örneğin, yaklaşık 25 milyon yıl önce, MCH (Melanin konsantre edici hormon) adı verilen bir gen, erken primatlarda retrotranspozisyon yoluyla ekzon rekombinasyonuna uğradı. Daha sonra Hominidae’ye özgü korunmuş gen PMCHL1’e dönüşen de novo intron-ekzon sınırlarını yarattı – bu bir psödogen olmasına rağmen, antisens RNA insan beyninde ifade edilir. Orijinal MCH geni, kemirgenlerde enerji gereksinimlerini ve vücut ağırlığını dengelemede rol oynayan bir nöropeptidi kodladığından, PMCHL-1’in benzer işlevlere sahip olması beklenmektedir.

Gayri meşru rekombinasyon (IR), ekzon rekombinasyonu veya ekzon karıştırmanın en sık gözlenen mekanizmalarından biridir. IR, ekzonların kopyalanmasına yol açar; bu, Duchenne ve Becker kas distrofisi, ailesel hiperkolesterolemi, Lesch-Nyhan sendromu, hemofili ve lipoprotein lipaz eksikliği gibi çeşitli insan hastalıklarında gözlenmiştir.

Transcript

Ökaryotik genler, ekzon adı verilen protein kodlayan dizilerin alternatif bloklarından ve intron adı verilen kodlamayan dizilerden oluşur.

Ekzon rekombinasyonu, aynı veya farklı genlerden gelen ekzonların yeni genlere dönüşebilecek ekson-intron dizilerinin yeni kombinasyonlarını üretmek için yeniden birleştiği bir süreçtir.

Ekzon rekombinasyonuna homolog olmayan rekombinasyon veya retro-transpozisyon aracılık edebilir.

Homolog olmayan veya gayri meşru rekombinasyon sırasında, dizi benzerliği olmayan DNA zincirleri yeniden birleşebilir ve yeni bir gen yapısı üretebilir.

Kronik granülomatöz hastalık – bağışıklık sisteminin genetik bir bozukluğu iyi bir örnektir. Bu hastalığı olan birçok hasta, NADPH oksidaz enzimini kodlayan phox geninde nadir bir mutasyona sahiptir.

Yabani tip NADPH oksidaz, enfeksiyon üzerine süperoksit gibi reaktif oksijen türleri üretir ve enfeksiyöz ajanların fagosit aracılı öldürülmesine yardımcı olur.

Nadir durumlarda, phox geninin 8 ve 11 numaralı ekzonları arasındaki homolog olmayan diziler yeniden birleşerek 9 ve 10 numaralı ekzonların duplikasyonuna neden olur. Bu, NADPH oksidaz enziminin aktivitesinin azalmasına yol açar. Bozulmuş enzim, bakteriyel enfeksiyonu temizlemek için yeterli reaktif oksijen türü üretemez, bu da granülom veya makrofajların ve ilişkili bağışıklık hücrelerinin toplanmasına neden olur.

Retrotranspozisyona bağlı ekzon rekombinasyonu, Afrika Drosophila’daki Jingwei geninin evrimini en iyi şekilde açıklayabilir.

Yaklaşık 2,5 milyon yıl önce, Adh mRNA’nın bir kısmı DNA’ya ters kopyalandı ve Jingwei adı verilen yeni bir gene yol açmak için Ynd geninin ekzonları ile yeniden birleşti.

Ynd geni, drosophila’da testislerin gelişiminden sorumludur ve Adh geni alkol dehidrojenazı kodlar. Yeni gen Jingwei, biri Ynd’den ve diğeri Adh’den türetilen iki alana sahip bir proteini kodlar.

Bu nedenle, Jingwei proteini drosophila testisinde eksprese edilir ve hormon ve feromon biyosentezinden sorumludur.

Key Terms and definitions​

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for