معلومة

13: الوحدة 10: الجينات والكروموسومات - علم الأحياء

13: الوحدة 10: الجينات والكروموسومات - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

13: الوحدة 10: الجينات والكروموسومات

الكروموسومات: سد الفجوة بين الجينوم والكروموسومات

تتيح التطورات الحديثة في تقنية تسلسل الحمض النووي زيادة سريعة في عدد الجينومات التي يتم تسلسلها. ومع ذلك ، تظل العديد من الأسئلة الأساسية في بيولوجيا الجينوم بلا إجابة ، لأن بيانات التسلسل وحدها غير قادرة على توفير نظرة ثاقبة حول كيفية تنظيم الجينوم في الكروموسومات ، وموضع وتفاعل هذه الكروموسومات في الخلية ، وكيف تتغير الكروموسومات وتفاعلاتها مع بعضها البعض استجابة للمحفزات البيئية أو بمرور الوقت. تسلط العلاقة الحميمة بين تسلسل الحمض النووي وبنية الكروموسوم ووظيفته الضوء على الحاجة إلى دمج البيانات الجينية والخلوية الوراثية لفهم الدور الذي تلعبه بنية الجينوم في مرونة الجينوم بشكل أكثر شمولاً. نقترح اعتماد مصطلح `` الكروموسومات '' كنهج يشمل تسلسل الجينوم وعلم الوراثة الخلوية وبيولوجيا الخلية ، ونقدم أمثلة على الأماكن التي أدت فيها الكروموسومات بالفعل إلى اكتشافات جديدة ، مثل الجين المحدد للجنس في الثدييات eutherian. والأهم من ذلك ، أننا نتطلع إلى المستقبل والأسئلة التي يمكن الإجابة عليها عندما ندخل في ثورة الكروموسومات ، مثل دور إعادة ترتيب الكروموسومات في الانتواع والدور الذي تلعبه المناطق سريعة التطور في الجينوم ، مثل السنتروميرات ، في مرونة الجينوم . ومع ذلك ، لكي تصل الكروموسومات إلى إمكاناتها الكاملة ، نحتاج إلى مواجهة العديد من التحديات ، لا سيما تدريب جيل جديد من علماء الوراثة الخلوية ، والالتزام باتحاد أوثق بين مجالات البحث في علم الجينوم ، وعلم الوراثة الخلوية ، وبيولوجيا الخلية والمعلوماتية الحيوية. سيؤدي التغلب على هذه التحديات إلى اكتشافات رائدة في فهم تطور الجينوم ووظيفته.

الكلمات الدالة: إعادة ترتيب كروموسوم السنترومير علم الوراثة الخلوية تطور بيولوجيا الجينوم جينوم اللدونة الكروموسومات الجنسية.

بيان تضارب المصالح

الكتاب تعلن أي تضارب في المصالح.

الأرقام

إعادة تعبئة الحمض النووي في كروموسوم. يتم لف حلزون الحمض النووي المزدوج الشريطة حول ...

التقدم التدريجي الذي تم من خلال ...

التقدم التدريجي الذي تم إحرازه من خلال المعلومات الوراثية الخلوية والجينية مجتمعة في الاكتشاف ...

نموذج الكسر التكاملي ...

نموذج الكسر التكاملي ، إطار متعدد الطبقات لدراسة تطور الجينوم ...


لبروتينات kinesin-13 Kif2a و Kif2b و Kif2c / MCAK أدوار مميزة أثناء الانقسام الخيطي في الخلايا البشرية

يحتوي الجينوم البشري على ثلاثة جينات فريدة ترميز لبروتينات kinesin-13 تسمى Kif2a و Kif2b و MCAK (Kif2c). قام Kif2a و MCAK بتوثيق الأدوار في الانقسام ، ولكن لم يتم تحديد وظيفة Kif2b. هنا ، نظهر أن Kif2b يتم التعبير عنه بمستويات منخفضة جدًا في الخلايا المستزرعة وأن GFP-Kif2b يتم توطينه في الغالب في الجسيمات المركزية والأجسام الوسطى ، ولكن أيضًا لمغزل الأنابيب الدقيقة وعابرًا إلى الحركية. تجمع الخلايا التي تعاني من نقص Kif2b مغازل أحادية القطب أو غير منظمة. تظهر الكروموسومات في الخلايا التي تعاني من نقص Kif2b مرفقات نموذجية للأنابيب الحركية الدقيقة ، لكن سرعة الحركة تقل بنسبة 80 ٪ تقريبًا مقارنة بخلايا التحكم. تحاول بعض الخلايا التي تعاني من نقص Kif2b طور الطور ، لكن ثلم الانقسام يتراجع ويفشل الحركة الخلوية. مثل الخلايا التي تعاني من نقص Kif2a ، يمكن استعادة مجموعة المغزل ثنائي القطب إلى الخلايا التي تعاني من نقص Kif2b عن طريق النقص المتزامن في MCAK أو Nuf2 أو العلاج بجرعات منخفضة من نوكودازول. ومع ذلك ، فإن الخلايا التي تعاني من نقص Kif2b فريدة من نوعها من حيث أنها تجمع مغازل ثنائية القطب عندما يكون القطب الذي يركز على أنشطة NuMA و HSET مضطربًا. توضح هذه البيانات أن وظيفة Kif2b مطلوبة لتجميع المغزل وحركة الكروموسوم وأن أنشطة إزالة البوليميراز الدقيقة في Kif2a و Kif2b و MCAK تؤدي وظائف مميزة أثناء الانقسام في الخلايا البشرية.

الأرقام

تعبير Kif2b في الخلايا المستنبتة ...

تعبير Kif2b في الخلايا المستنبتة. (أ) مستخلص الخلية الكلي من خلايا U2OS غير المنقولة ...

توطين GFP-Kif2b. (إنسان…

توطين GFP-Kif2b. (أ) خلايا U2OS البشرية تعبر عن GFP-Kif2b أثناء الطور البيني وعند ...

Kif2b ضروري للمغزل ...

Kif2b ضروري لقطبية المغزل. (أ) نقل خلايا U2OS أو U2OS غير المعالجة ...

يتم قمع سرعات الكروموسوم في ...

يتم قمع سرعات الكروموسوم في الخلايا التي تعاني من نقص Kif2b. (أ) تمت معالجة خلايا U20S بـ ...

الخلايا التي تعاني من نقص Kif2b تشكل حركية مستقرة ...

تشكل الخلايا التي تعاني من نقص Kif2b مرفقات الأنابيب الدقيقة المستقرة الحركية. كانت خلايا U2OS إما غير معالجة أو ...

يتم إعاقة الحركة الخلوية في Kif2b التي تعاني من نقص ...

ضعف الحركة الخلوية في الخلايا التي تعاني من نقص Kif2b. الفحص المجهري الزمني لمدينة دبي للإنترنت للخلايا التي تعاني من نقص Kif2b مع ...

Kif2a و Kif2b و MCAK لديهم ...

Kif2a و Kif2b و MCAK لها وظائف مميزة أثناء الانقسام. (أ) النسبة المئوية للانقسامات ...

مقارنة النشوء والتطور لجينات كينيسين -13 ...

مقارنة النشوء والتطور لجينات كينيسين -13. تسلسل الأحماض الأمينية من ثلاثة بروتينات كينيسين -13 مشفرة ...


نتائج ومناقشة

رسم الخرائط الكروموسومية الدقيقة لمواقع PKC التسعة بواسطة تحليل FISH

تم عزل الحيوانات المستنسخة الجينومية في ظل ظروف تهجين شديدة الصرامة من مكتبات الجينوم البشرية باستخدام تحقيقات (كدنا) لأنماط PKC البشرية التسعة. تم استخدام استنساخ الجينوم PKC الذي تم تأكيده بواسطة تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) (ما يصل إلى خمسة نسخ لكل جين) لاحقًا لتحديد موقع الكروموسومات البشرية لوحدة جين PKC باستخدام FISH. لوحظت مضاعفات الفلورسنت في غالبية metaphas على كل من الكروماتيدات الشقيقة في المواضع الموضحة في الشكل 1 أ ، والتي تُظهر النمط النووي المركب لجينات PKC التسعة المتميزة. لم يظهر أي موقع كروموسومي آخر إشارات فلورية كبيرة (البيانات غير معروضة). تم قياس شدة التألق لما يصل إلى ثمانية كروموسومات حاملة للإشارة لإنشاء مظهر جانبي متوسط ​​عالي الأهمية من الأخضر إلى الأحمر. تم تحريف ملف التعريف هذا خطيًا إلى حجم إيديوغرامات الكروموسومات القياسية ، مما يسمح بالتخصيص الموضوعي لإشارات الفلورسنت إلى نطاق كروموسومي. يظهر الشكل 1 ب العرض التوضيحي لتوزيع بقعة الفلورسنت على الكروموسومات البشرية الطورية.

ينتشر رسم الخرائط الكروموسومية لمواقع الجين البشرية التسعة PKC بواسطة FISH إلى الطور الطوري. (أ) النمط النووي المركب لجينات PKC التسعة المتميزة المعينة بواسطة FISH (باللون الأخضر) لانتشار الطور البشري (نطاقات DAPI / PI). يشير ملصق منتج الجين PKC إلى تخصيص ذروة التألق المتوسط ​​إلى نطاق الكروموسوم المقابل. (ب) إيديوغرامات تصور توزيع البقع الفلورية (المشار إليها بواسطة أشرطة عمودية على جانب الأيدوجرامات). تمثل كل علامة توطين بقعة تهجين واحدة ن = عدد metaphases المسجلة.

وبالتالي ، فقد تم تحديد موقع الكروموسومات لجميع الأعضاء بدقة لتأكيد و / أو تصحيح مجموعة البيانات الموجودة. كما يوضح الجدول 1 ، من بين أعضاء PKC البشريين التسعة ، لم يتم تخصيص خمسة أنماط متشابهة - PKCα و و و ζ و - بشكل صحيح للكروموسومات البشرية الفردية في الأدبيات الحالية [5،7،8،9،10 ، 11 ، 12 ، 13]. أكدت مقارنة بين مواقع الكروموسومات الخاصة بنا لجينات PKC مع تعيينات مسودة الجينوم (HUGO) ، نتائجنا بشكل عام ، ومع ذلك ، قدم تحليل FISH المفصل لدينا دقة رسم خرائط محسّنة.

على وجه الخصوص ، لا يمكن تأكيد التوطين المبلغ عنه لموضع جين PKCι على كروموسوم X (Xq21.3 [13] و HUGO ، انظر الجدول 1) ، حيث اكتشفنا إشارة FISH إضافية في 3q26. بمجرد عزله عن تسلسل مسودة الجينوم البشري ، تم الكشف عن تسلسل الحمض النووي الكروموسومي Xq21.3 الذي يؤوي PKCι على أنه جين زائف معالج مشابه للجين الأصلي في 3q26. يحتوي الجين الزائف PKCι Xq21.3 هذا على إطار قراءة مفتوح غير متقطع (ORF) ولا يحتوي على إنترونات ، بما يتوافق مع الأصل من خلال التحويل الرجعي. ومن المثير للاهتمام ، أنه مطابق لتسلسل جين PKCι باستثناء طفرة نقطة واحدة عند كودون الإيقاف (الشكل 2) ، والذي يطيل ORF بمقدار 27 حمضًا أمينيًا. لذلك يمكن التعبير عن الجين الزائف PKCι Xq21.3. نظرًا للهوية العالية للغاية لمركبي PKCι mRNAs المحتملين ، لا يمكن إجراء مزيد من التحقيق في هذا الاحتمال إلا باستخدام جسم مضاد مصمم لاكتشاف تسلسل 27 من الأحماض الأمينية الإضافية لمنتج بروتين الجين الكاذب المفترض ، ولا يتوفر مثل هذا الجسم المضاد بعد.

تسلسل الأحماض الأمينية للجين الزائف PKCι Xq21.3. ORF غير المنقطع باللون الأحمر. تظهر طفرة النقطة التي تعيد كودون إيقاف TGA من النوع البري إلى CGA باللون الأزرق.

بالإضافة إلى موضع PKCι في الكروموسوم 3q26 (والجين الزائف Xq21.3) ، تم العثور على تسلسل جينومي آخر لـ PKCι في مسودة الجينوم البشري ، والذي تم تعيينه (في قاعدة البيانات) للكروموسوم 12 (BAC KlonRP11-147C2). أشارت محاذاة وضع intron في جينات الكروموسوم 12 والكروموسوم 3 PKCι إلى أعلى تماثل ممكن في تنظيمها الجينومي على سبيل المثال ، يحتوي جين الكروموسوم 12 PKCι (بالإضافة إلى 17 إنترون) على 18 إكسونات متطابقة في الحجم والتسلسل مع تلك الموجودة في الجين 3q26 PKCι المحدد بواسطة FISH (البيانات غير معروضة). نظرًا لعدم وجود إشارة FISH لتسلسل PKCι يمكن ملاحظتها على الكروموسوم 12 ، فإن هذا `` الازدواج الجيني المحفوظ بشدة '' هو على الأرجح نتيجة في السيليكو خطأ في تجميع تسلسل المسودة ، مما يؤكد وجود أخطاء في التسلسل الحالي.

تم العثور على PKCγ و ζ و لتعيين الأجزاء الأكثر بُعدًا من الكروموسومات الخاصة بهم (PKCγ في 19q13.4 و PKCζ عند 1p36.3 و PKCθ عند 10p15) ، مما يشير إلى أنه قد يكون هناك تأثير موضع تيلومير يعدل تعبير هذه الجينات طوال الوقت. العمر التكاثري للخلايا البشرية. ومع ذلك ، لا يوجد دليل تجريبي على هذا في الوقت الحاضر.

التنظيم الجينومي لوحدة الجين PKC

باستخدام أدوات HUGO والمعلوماتية الحيوية ، قمنا بتشريح التنظيم الجينومي ، وهو توصيف بنية exon / intron ، لجينات النمط النظوي التسعة PKC (الشكل 3). يتراوح حجم مواضع PKC من حوالي 24.4 كيلو قاعدة (kb) (PKCγ) إلى 480 كيلو بايت (PKCα) ، وتتكون من 14 إلى 18 exons للترميز و 13 إلى 17 introns ، وتتفاوت في الحجم من 94 إلى 188،435 زوجًا أساسيًا (bp) . الإكسونات صغيرة إلى متوسطة الحجم ، وتتراوح من 32 إلى 381 نيوكليوتيد. يبدو أن جميع تقاطعات intron-exon متوافقة مع قاعدة GT-AG. بالنظر إلى الأصل التطوري المشترك لعائلة الجينات هذه (كما يتضح من شجرة النشوء والتطور المستندة إلى cDNA من PKC وأقرب أقربائها ، PKD ، الشكل 3 أ) ، فليس من المستغرب أن تكون بعض هياكل exon الخاصة بهم متطابقة (ومتجانسة تقريبًا في تسلسل الأحماض الأمينية) داخل فصائل PKC الفرعية (الشكل 3 ب). يقع موقع بدء ترجمة AUG لـ ORFs لـ PKCα و و γ و ε و ζ و في exon 1 ، بالنسبة لـ PKCδ و و ι يقع intron واحد في منطقة 5'-untranslated (5'-UTR) و تحدد exons اللاحقة المجالات الوظيفية لبروتينات PKC. ومع ذلك ، لا يمكن استبعاد وجود exons إضافية داخل 5'-UTR في هذه المرحلة.

العلاقات التطورية والهياكل التسعة المتميزة لجينات PKC البشرية. (أ) شجرة النشوء والتطور المستندة إلى (كدنا) للأنماط النظيرية PKC وأقرب أقربائها ، PKD. (ب) كشفت المقارنة التطورية بين تسلسل الجينوم PKC عن تنظيم جينومي خاص بالعائلة الفرعية. داخل العائلات الفرعية (مجمعة في صفوف) ، يشير الترميز اللوني إلى مجموعات مختلفة من أحجام exon المحفوظة بين المواقع.

يمكن استخدام هذه البيانات الجينومية الهيكلية لتمثيل العلاقات التطورية لجينات PKC. تم الحفاظ على تنظيم المجالات الفرعية التنظيمية والحفازة لـ PKC بشكل ملحوظ أثناء التطور: باستخدام بنية exon لـ PKCα كمرجع ، تشترك exons 10-15 داخل المجال الحفزي في أعلى تشابه في الحجم والتنظيم والهيكل الأساسي بين التقليدية (c) ) PKC والرواية (n) PKCs ، ولكنها ليست غير نمطية (a) PKCs. تختلف كل من aPKCζ و عن cPKC و nPKC داخل بنية exon للمجال الحفاز. على طول هذا الخط ، يبدو أن aPKCι و aPKCs محفوظان بشكل خاص بين بعضهما البعض في كل من هياكل المجال التنظيمي والحفاز. ضمن المجال التنظيمي ، تختلف العائلات الفرعية cPKC و nPKC و aPKC بوضوح عن بعضها البعض ، وهناك أيضًا انقسام داخل nPKCs إلى أشكال D و PKCδ و θ والأشكال الإلكترونية و PKCε و η. أيضًا ، يبدو cPKCα و cPKCβ أكثر ارتباطًا ببعضهما البعض من cPKCγ. بشكل عام ، تشير البيانات إلى أن تكرار الجينات متبوعًا بفقدان intron و / أو الإدراج وخلط exon كان مهمًا في تطور عائلة جين PKC. هذا دقيق في السيليكو يعد تشريح البنية الدقيقة للجين أيضًا شرطًا أساسيًا للبحث الفعال عن التشوهات المحتملة في جينات PKC.

المعالجة البديلة لنصوص الجينات PKC

يعد وجود متغيرات لصق بديلة لـ PKC داخل أنسجة معينة خيارًا جذابًا لتوفير مزيد من عدم التجانس في PKC ، مما يعكس المسارات المتنوعة لنقل الإشارات داخل هذه الخلايا.

يُعرف التضفير البديل حاليًا بنمط نظير PKC بشري واحد على الأقل. تم عزل نسختين متميزتين من PKCβ cDNA والتي تشفر متواليات من 671 و 673 من الأحماض الأمينية ، على التوالي ، والتي تختلف عن بعضها البعض فقط في المناطق الطرفية الكربوكسية لما يقرب من 50 حمض أميني [14 ، 15]. قدم توصيف الجين الكروموسومي PKCβ دليلًا مباشرًا على وجود اثنين من exons المتجاور الكربوكسي الطرفي يمكن تقسيمهما بدلاً من ذلك لتوليد نوعين من PKCβ [16]. الأهم من ذلك ، يبدو أن متغيرات لصق هذه ، PKCβI و βII ، يتم التعبير عنها بطريقة انتقائية للأنسجة ، مما يشير إلى أن وظائفها مختلفة.

متغيرات التضفير PKC معروفة في القوارض

تم مؤخرًا وصف أحد أنواع الفئران من PKCδ - PKCδII [17]. يحتوي هذا على 78 نقطة أساس (26 حمض أميني) في الموقع الحساس لـ caspase-3 في المجال V3 من تسلسل PKCδI الأصلي ، مما يجعل PKCδII الشكل الإسوي غير حساس لـ caspase-3. تم الكشف عن PKCδI في معظم الأنسجة ، في حين تم التعبير عن PKCδII بشكل انتقائي في الخصية والمبيض والخلايا التوتية والدماغ والكلى [18].

بالإضافة إلى ذلك ، يوجد شكل مبتور كربوكسي طرفي من PKCδIII في الفئران ، والذي يحتوي على 83 نقطة أساس من الإدخال خارج الإطار في نفس الموقع في منطقة V3 [18]. كشف تحليل الحمض النووي الجينومي أن الفرق بين الفأر PKCδII والفأر PKCδIII يرجع إلى تسلسل مختلف في مواقع لصق المانحين الخمسة الحرجة (البيانات غير معروضة). قد يُظهر PKCδIII ، الذي يمثل المجال التنظيمي فقط ، تأثيرًا سلبيًا مهيمنًا ضد PKCδI ، وبالتالي فإن الربط البديل الذي يتضمن هذا المتغير قد يعدل مسارات الإشارات.

تم الإبلاغ عن شكلين من الفئران PKCζ RNA ، بنهايات مختلفة 5 '. يتم التعبير عن الشكل الرئيسي (النوع البري PKCζ) في كل مكان ، في حين أن الشكل الأصغر - بروتين كيناز M ζ (PKMζ) - الذي يشفر المجال التحفيزي للإنزيم دون معظم مجاله التنظيمي ، يكون سائدًا في الدماغ الطبيعي وبعض البروستاتا في الفئران الأورام. يبدو أن موضع الجين PKCζ للفئران يحتوي على اثنين من المحفزات البديلة التي يمكن نسخها لإعطاء نسختين مع عدم تجانس 5'-end [19].

أخيرًا ، تم عزل استنساخ PKCθII (كدنا) من خصية الفأر ، مشفرًا تسلسلًا فريدًا بطول 5 بوصات من 20 حمضًا أمينيًا وتسلسل PKCθI (= النوع البري) المكون من 444 من الأحماض الأمينية. يتم بدء نسخ PKCθII RNA من exon الخاص بـ PKCθII ، والذي يقع بين exons 7 و 8 من جين PKCθI ، مما يشير إلى أن التضفير البديل هو الآلية التي يتم من خلالها إنشاء PKCθII. يتم التعبير عن PKCθII حصريًا في الخصية بطريقة تعتمد على العمر مع النضج الجنسي. تمشيا مع افتقارها إلى المجال التنظيمي C1 ، فإن PKCθII نشط بشكل أساسي وقد يكون له دور حاسم في تكوين الحيوانات المنوية [20].

تحديد تعدد الأشكال أحادي النوكليوتيدات داخل وحدة جين PKC البشرية

تم تحليل موضع الجين الأصلي PKC الموجود في نسخة واحدة في الجينوم البشري بالتفصيل لتعدد الأشكال أحادي النوكليوتيدات (SNPs) باستخدام موارد من الموقع الإلكتروني للمركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية [21]. من بين 11 SNPs داخل مناطق الترميز لوحدة جين PKC المعروفة حاليًا من عمليات البحث في بنك البيانات هذه ، اثنان فقط (واحد في كل من PKCδ و PKCη ، على التوالي) يؤديان إلى ظهور أكواد غير مترادفة وإنشاء طفرات خطأ (الجدول 2). لا تؤثر هذه الطفرات الخاطئة على وظيفة كيناز بأي طريقة واضحة ، على الرغم من أنه لا يمكن استبعاد التأثير في هذا الوقت. بشكل عام ، يبدو أن جينات PKC البشرية ليست مناطق شديدة التباين كما تتميز بتحليل SNP ومع ذلك ، يبدو أن SNPs الخارجية المتاحة كافية لاستخدامها لأغراض التنميط الفرداني في دراسات الارتباط و / أو الارتباط.

الموقع الكروموسومي لمواضع الجين PKC المعينة بدقة مع مواضع الأمراض البشرية

باستخدام مشروع تشريح جينوم السرطان [22] ، كشفت مقارنة الموقع الكروموسومي لمواقع PKC التسعة المحددة بدقة مع مواضع الأمراض البشرية عن انحرافات / نقاط توقف في الكروموسومات في هذه المناطق ، على سبيل المثال ، المرضى الذين يعانون من مرض خبيث (الشكل 4). على وجه الخصوص ، المواقع 17q24 (PKCα) ، 19q13 (PKCγ) ، 3p21 (PKCδ) ، 2p21 (PKCε) ، 1p36 (PKCζ) و 3q26 (PKCι) جديرة بالملاحظة ، حيث يتم وصف عمليات الحذف أو النقل المتوازنة التي تتضمن هذه المناطق الكروموسومية المحددة بشكل متكرر في الأورام الخبيثة التي تحدث بشكل طبيعي. وهكذا ، من الناحية النظرية ، يمكن أن تتأثر جينات عائلة PKC كجينات محتملة مرشح للمرض في إعادة التركيب العرضي أثناء إعادة الترتيب داخل الصبغيات أو حتى عمليات الانتقال بين الصبغيات ، كما هو الحال في الانضمام الضار إلى abl تسلسل الغلوبولين المناعي أو bcr الموقع الذي يؤدي إلى ورم خبيث (عن طريق اكتساب الوظيفة). ومع ذلك ، فإن العديد من الجينات الأخرى المشاركة في تنظيم تنشيط الخلايا وتكاثرها وموت الخلايا المبرمج يتم تضمينها أيضًا في هذه المناطق الصبغية. ومع ذلك ، تشير نتائج رسم الخرائط لدينا إلى أن بعض الأنماط المتماثلة لـ PKC يمكن أن تكون جينات مرشحة تشارك في سرطان الإنسان.

مقارنة بين مواقع الجين البشري PKC مع توطين الكروموسومات للانحرافات المتوازنة في الأورام باستخدام بيانات من مشروع تشريح جينوم السرطان [37]. بالإضافة إلى بيانات شذوذ الكروموسومات المدرجة على يمين كل مخطط لبنية موضع الجين ، يتم تقديم معلومات عن التعبير النسيجي للجين (من قواعد بيانات علامة التسلسل المعبر عنها (EST)) وعن الطفرات البشرية المعروفة [38،39]. العديد من مواقع PKC جديرة بالملاحظة ، حيث تم وصف عمليات الحذف أو أحداث الانتقال في هذه المنطقة الصبغية في خريطة نقطة التوقف لإعادة ترتيب الكروموسومات المتكررة في الأورام البشرية [22،37]. تم جمع الدراسات الوراثية الخلوية على الانحرافات الصبغية المتوازنة المتكررة في جميع أورام الدم الخبيثة والأورام الصلبة المنشورة في [37].

تورط أعضاء عائلة PKC باستمرار في استجابات الإشارات الشاذة التي تساهم في التحول الخبيث ، على سبيل المثال ، كمستقبلات داخل الخلايا لاسترات بوربول المعززة للورم ، والتي ثبت أنها تحمي الخلايا المختلفة ، بما في ذلك الخلايا التائية ، من موت الخلايا المبرمج [23 ، 24 ]. نتيجة لهذه القدرة التحويلية المحتملة لجينات عائلة PKC ، فإن مستويات التعبير الشاذة لأنماط PKC المتميزة الموجودة في معظم خطوط الخلايا السرطانية تجادل بوجود ارتباط وظيفي بين PKC وتكوين الأورام (عمل غير منشور). تم الإبلاغ عن تجنيد مزمن لـ PKCθ (بواسطة آلية غير محددة) في الجزء الغشائي للخلايا الخبيثة في خطوط الخلايا المشتقة من مرضى سرطان الدم بالخلايا التائية [25]. تظهر النتائج الأخرى الأكثر تحديدًا أن نشاط Bcr-Abl و PKCι ضروريان لمقاومة موت الخلايا المبرمج في الخلايا المكونة للدم K562 ، مما يدعم دورًا وظيفيًا لـ PKCι في بقاء خلايا سرطان الدم [26]. ربطت الدراسات الحديثة ، بما في ذلك دراستنا [23،27] ، ارتباطًا مباشرًا بين الأنماط النظيرية المتميزة لـ PKC والمسارات الجزيئية التي تنظم موت الخلايا المبرمج. ولكن على الرغم من الدور المفترض لـ PKCs في التحكم في النمو الخلوي والتمايز ، لم يتم نشر أي مثال سريري للدور المسبب لـ PKCs في الورم الخبيث للخلايا الأولية. يبقى أن نرى ما إذا كان التشريح الجيني لطفرات الخلايا الجسدية الخبيثة التي تحدث بشكل طبيعي سيؤسس في النهاية صلة بين PKCs والأمراض السريرية.

سيبدأ الآن بحث موجه عن طفرات محتملة لفقدان الوظيفة (وعلى الأرجح متنحية) في مواضع PKC ، والتي من المحتمل أن تكون مرتبطة بمتلازمات وراثية مميزة. جنبًا إلى جنب مع المعلومات المستمدة من العمل الكيميائي الحيوي على تحويل الإشارات ، وأنماط التعبير الخاصة بالأنسجة والأنماط الظاهرية لخطوط خروج المغلوب لفقدان وظيفة PKC ([28،29،30،31،32،33] و GB ، عمل غير منشور ) ، فإن رسم الخرائط الجينومية الدقيقة الوارد هنا سيمكن الدراسات الجينية في مجموعات محددة من المرضى للبحث عن تعدد الأشكال الوظيفية لـ PKC أو الطفرات المرتبطة بالعيوب الجينية العائلية أو التشوهات. نظرًا للزيادة الهائلة في قواعد البيانات الجينية والجزيئية ، يجب أن تستمر مناهج المعلوماتية الحيوية في التحسين والتطوير لتصبح أدوات مفيدة لتقييم الفرضيات ، مع إخضاع الفرضيات الواعدة فقط للاختبار التجريبي. قد يساعد هذا النهج الوراثي البشري ، وبالتالي طويل الأجل ، في تحديد الوظائف الفسيولوجية الأساسية والوظائف الفيزيولوجية المرضية المحتملة لوحدة الجين PKC ، وقد يسلط الضوء على ما إذا كانت PKC متورطة في المرض الوراثي البشري وكيفية حدوث ذلك.


مناقشة

هنا ، استفادت مجموعة جينوم A188 من تقنيات القراءة الطويلة ، بما في ذلك قراءات جزيء نانوبوري الفردي ورسم الخرائط البصرية بعيدة المدى ، والتي تضيف جينومًا مرجعيًا جديدًا عالي الجودة إلى مجموعة جينومات الذرة المتسلسلة [8،9،10،11 ، 12 ، 13 ، 14 ، 15 ، 16]. تم تحسين جودة التجميع من خلال استراتيجية مقارنة أعماق القراءة لبيانات القراءة القصيرة من مصدرين مستقلين للحمض النووي لتصفية contigs قبل السقالات. أدى استخدام مصادر الحمض النووي المستقلة إلى تقليل التلوث من تسلسل الحمض النووي لجينومات العضية والكائنات الحية الدقيقة مع الحفاظ على التسلسل العضوي المتكامل نوويًا. بالإضافة إلى ذلك ، تم تقديم نهج جديد لاكتشاف التباين الهيكلي للجينوم بناءً على المقارنة الكمية لأعماق قراءات التسلسل ، والتي تسمى هنا بعمق قراءة الجينوم المقارن أو CGRD. يعد التوصيف التفصيلي للتنوع الهيكلي الجينومي في الجينومات المعقدة مثل الذرة أمرًا صعبًا. ستكون المقارنات باستخدام تسلسل الجينوم الكامل بناءً على محاذاةهم طريقة مثالية للكشف عن تباين رقم النسخ وإعادة الترتيب. ومع ذلك ، من الناحية الفنية ، لا تزال الأساليب القائمة على المحاذاة تعاني من قدرة منخفضة على المحاذاة الواثقة للتسلسلات المتكررة. والأهم من ذلك ، أن العثور على تباين هيكلي مع تسلسل الجينوم المُجمَّع يخضع لجودة التجميعات. لسوء الحظ ، فإن تجمعات معظم جينومات النبات أو غيرها من الجينومات المعقدة الكبيرة ليست كاملة أو خالية من الأخطاء بشكل عام. على سبيل المثال ، يفتقد B73Ref4 المنطقة العليا من تسلسل الذراع القصير للكروموسوم 6 (ملف إضافي 1: الشكل S13) ويتضمن أخطاء انعكاس تجميع متعددة. CGRD على أساس المقارنة بين أعماق القراءات القصيرة يكمل الأساليب التي تعتمد على محاذاة الجينوم الكامل ، بما في ذلك SyRI [32]. على وجه الخصوص ، يمكن لخط أنابيب CGRD اكتشاف تباين رقم النسخ الذي فاته SyRI بسبب التجميع غير الكامل في المناطق المعقدة هيكليًا. حددت CGRD ازدواجية 1.8 ميجا بايت في Ga1 locus ونسخة ترادفية عالية من ملفات مرحاض 1 في A188 ، وكلاهما فاتته SyRI. الطريقتان مكملتان في أن CGRD تلتقط التباين الهيكلي غير المتوازن بسبب اختلاف رقم النسخ بدلاً من التباين الهيكلي المتوازن الذي يمكن لـ SyRI اكتشافه. لذلك ، فإن الجمع بين SyRI و CGRD يوفر استراتيجية مثالية لاكتشاف التباين الهيكلي الجيني ، وهو أمر بالغ الأهمية لمزيد من توصيف تأثيرها على التعبير الجيني والأنماط الظاهرية.

أوضح تحليل التباين الهيكلي بنية متكررة لـ ccd1 الجين ، والذي يتكون في A188 من 13 نسخة. عدد النسخ المرتفع من ccd1 يتوافق مع مستوى التعبير العالي لـ ccd1، والذي تم ملاحظته سابقًا ويفترض أنه يؤدي إلى نشاط عالٍ من إنزيم الانقسام الكاروتيني وتعزيز تدهور الكاروتين [37]. علاوة على ذلك ، فإن التعبير عن ذ 1، الذي يشفر لسينسيز فيتوين ورد فعل الدخول إلى مسار الكاروتين ، في A188 يكون منخفضًا أثناء نمو البذور ، في حين أن ذ 1 التعبير في بذور B73 مرتفع نسبيًا [48]. تم التعبير عن كلا الأليلين بشكل كبير في بعض الأنسجة غير البذرية ، بما في ذلك الأوراق. A188 ذ 1 من المحتمل أن يكون الأليل وظيفيًا حيث يتم إنتاج مستوى منخفض ولكن محسوس من الكاروتينات عند نمو البذور. تم تحديد لون نواة ثانوي إضافي QTL من خطوط DH ويتوافق مع QTLs من مجموعات ثنائية الأبوين مشتقة من B73 [49]. الجين المرشح الأساسي ، zep1 (Zm00001d003513) ترميز zeaxanthin epoxidase ، تم تحديده أيضًا في دراسة ارتباط سابقة [50]. ومع ذلك ، التحقق من صحة وظيفية لاشتراك zep1 في لون البذرة. في الوقت نفسه ، لا تكفي مواقع QTL الثلاثة لتحديد تباين لون kernel لخطوط DH بشكل كامل. قد يكشف التحليل الذي يحتوي على مجموعة أكبر مشتقة من B73xA188 عن مواضع إضافية تؤثر على ألوان النواة حيث لم تشترك جميع خطوط DH في اللون المتوقع بناءً على QTLs المرتبطة. على أي حال ، كانت مستويات الكاروتين متوقعة بناءً على أنواع الأليل ذ 1 و ccd1 ودعم الفرضية القائلة بأن المستويات الأعلى من ccd1 و منخفض ذ 1 مستويات تساهم في الاختلافات في لون البذور A188 و B73.

يتمثل أحد الأهداف المهمة لتوصيف A188 في اكتساب نظرة ثاقبة على زراعة الأنسجة النباتية. يتضمن التطور من نسيج شديد التمايز إلى الكالس لأغراض الهندسة الوراثية عملية إزالة التمايز لاكتساب القدرة المتعددة [51]. يعتبر الانتقال إلى حالة التمايز ، من الناحية الفسيولوجية ، مرهقًا [52]. قد يكون الاختلاف الجسدي النسوني ، بما في ذلك العقم ، في النباتات المنتجة من خلال زراعة الأنسجة نتاجًا لاستجابات الإجهاد التي تدمر الحمض النووي [53]. كشفت البيانات الترانسكريبتومية من هذه الدراسة أنه ، في الواقع ، تم إثراء جينات الاستجابة الدفاعية بين جينات الكالس المميزة التي تم تنظيمها في الكالس مقارنة بأي أنسجة أخرى. يعتبر فرط الميثيل آلية حماية ضد الضغوط ، مما يعزز استقرار الجينوم ويحمي سلامة الجينوم [54]. كشفت مقارنتنا بين الكالس والشتلة عن مثيلة مرتفعة عالميًا في الكالس في جميع سياقات التسلسل الثلاثة. بشكل ثابت ، تم العثور على فرط الميثيل في الكالس بالنسبة للجنين غير الناضج في دراسة استخدمت سلالة أخرى للذرة الفطرية وتسلسل الترسيب المناعي الميثلي للحمض النووي (MeDIP-seq) [55]. في هذه الدراسة ، تبين أن 24 nt صغير من الحمض النووي الريبي (RNA) يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بمثيل الحمض النووي. في الأرز ، شوهد فرط ميثيل CG في الكالس لمدة 1 و 3 سنوات بالنسبة إلى اللقطة في طافرة الأرز MET1-2، والذي يشفر DNA methyltransferase مع دور رئيسي في الحفاظ على مثيلة CG. ومع ذلك ، في أرز النوع البري ، لوحظ فقط فرط ميثيل CHH [52]. في دراستنا ، أظهرت مقارنة الكالس مقابل الشتلات أن A188 MET1-2 homolog (Zm00056a035610) كان

2 × تنظيم أعلى في الكالس ، و الممسحة 1 (Zm00056a013519) ، وهو متماثل لـ RNA polymerase 2 المعتمد على RNA والذي يشارك في إنتاج 24 nt صغير من RNA [56] ، تم تنظيمه 5-6 × أعلى في الكالس ، مما يشير إلى أن آلية النسخ تم تنظيمها لتعزيز العالمية مثيلة الحمض النووي في الكالس. في النباتات التي تم تجديدها من calli ، تميل مثيلة CG و CHG إلى الفقد مقارنة بالنباتات غير المتجددة وكانت العديد من أحداث المثيلة وراثية [57]. لوحظ نقص الميثيل الوراثي في ​​النباتات المتجددة في دراسة ذرة سابقة [58]. في الأرز ، مقارنة بالنباتات غير المتجددة في الأرز ، تم العثور على نقص الميثيل الواضح في النباتات المتجددة من زراعة الأنسجة [59]. أشارت مستويات مثيلة الحمض النووي المتباينة بين النباتات المُجددة و Calli إلى أن معظم المثيلة المكتسبة من زراعة الأنسجة ليست مستقرة أو قابلة للتوريث. بشكل جماعي ، تم رفع مثيلة الحمض النووي أثناء تكوين الكالس ، ويرجع ذلك على الأرجح إلى استجابات الدفاع الخلوي. يبدو أن غالبية مثيلة الحمض النووي المكتسبة قد أزيلت ميثيلها أثناء إعادة التمايز ، مما أدى إلى نباتات متجددة ناقصة الميثيل.


ميراث:

النمط الجيني هو التكوين الجيني للكائن الحي. هذه هي الأليلات التي تشكل جزءًا من الشفرة الوراثية على سبيل المثال TT أو Tt أو tt للارتفاع.

النمط الظاهري هو التعبير عن هذا التكوين الجيني وتفاعله مع البيئة (خاصية الفرد).

قد يكون هناك العديد من الأليلات لجين واحد حيث يمكن أن تكون واحدة من ثلاثة من هذه:

  • مهيمن: أليل تظهر خصائصه في النمط الظاهري حتى في حالة وجود نسخة واحدة فقط. تتم كتابة هذه الأليلات كأحرف كبيرة على سبيل المثال الحرف الكبير t في التركيب الوراثي المستخدم في مثال التركيب الوراثي للطول.
  • الصفة الوراثية النادرة: أليل تظهر خصائصه في النمط الظاهري إذا كانت هناك نسختان على عكس السائد. تتم كتابة هذه الأليلات كأحرف صغيرة على سبيل المثال الحرف الصغير t في التركيب الوراثي المستخدم في مثال التركيب الوراثي للطول.
  • كودومينانت: الأليلات التي يتم التعبير عنها في النمط الظاهري ويتم تمثيلها بحرفين كبيرين حيث يكون الحرف الأول هو الأليل هو نص مرتفع للحرف الكبير الآخر وهو الجين على سبيل المثال لون أنف العجل حيث C R = زهور حمراء و C W = زهور بيضاء:

في كائن ثنائي الصبغيات (مثلنا نحن البشر حيث لدينا مجموعتان من الكروموسوم) ، يمكن أن تكون الأليلات في موضع معين (موقع على الكروموسوم) إما:

  • متماثل الزيجوت: كائن حي له نسختان من نفس الأليل في التركيب الوراثي على سبيل المثال TT أو tt. يقال إن الكائن الحي متماثل الزيجوت.
  • متغاير الزيجوت: كائن حي يحمل أليلين مختلفين في التركيب الوراثي على سبيل المثال Tt. يقال إن الكائن الحي متغاير الزيجوت.

ملحوظة: يجب أن يُعرف المخطط الجيني التالي حيث سيُطلب منك في الاختبار التنبؤ بالأنماط الجينية والأنماط الظاهرية للنسل. وراثة الهجين الأحادي هي وراثة خاصية واحدة يتحكم فيها جين واحد. تُظهر الصور التي تقول "صليب أحادي الهجين" (الصورة مع الأليلات T) التخطيط الموصى به في الامتحان ، وتغطي هذه التهجينات أحادية الهجين جميع التركيبات الممكنة بين السائد متماثل الزيجوت السائد ومتغاير الزيجوت السائد والمتنحي متماثل الزيجوت. توجد هذه الأليلات على جينات جسمية محمولة على جسيمات جسمية. الجسيمات الذاتية هي كروموسومات ليست كروموسومات جنسية.

الصورة المتقاطعة أحادية الهجين مع الأليلات C W هي أيضًا جزء من المورد أدناه. هذه الأليلات هي جزء من جسمية.

تحتوي بعض الجينات على أليلات متعددة حيث يمكن لأكثر من اثنين ترميز نفس الجين ولكن يمكن التعبير عن اثنين فقط من هذه الأليلات في النمط الظاهري للنسل حيث يشارك والدين. هذا مثال على فصيلة الدم وهي أيضًا صورة تحمل العنوان & # 8216 monohybrid cross & # 8211 الأليلات المتعددة & # 8217 (الأليلات مع I B و I O). هذه الأليلات هي جزء من جسمية.

يحدث التليف الكيسي (CF) بسبب أليل متنحي عندما يكون الشخص المتنحي متماثل الزيجوت. يتكون مخاط سميك ولزج ويبقى على بطانة الرئتين. هذه الأليلات هي جزء من جسمية.

المهق هو حالة وراثية حيث يوجد نقص في اللون الناتج عن الميلانين في الهياكل التي لها لون مثل الشعر والقزحية والجلد. لذلك يكون للمهق عيون حمراء وبشرة وردية وشعر أصفر باهت. It caused by a single recessive allele in the genotype. These alleles are part of the autosome.

Huntington’s disease, an incurable and fatal disease, is caused by a dominant allele in the genotype. These alleles are part of the autosome.

There is a 50-50 chance that a baby can be a boy or a girl. This can be proved by the Punnett square which is shown by the image called 󈧶-50 chance of being a boy or a girl’.

Sex linked characteristics are carried on the X of the sex chromosomes therefore the genes are not autosomal. An example of this is colour blindness which is the image called ‘colour blindness’. Boys are more likely to be colour blind than girls as boys only have one X chromosome. If this chromosome has the allele then he is colour blind. Girls have two X chromosomes and therefore the two are needed to have the allele for her to be colour blind.

Dihybrid inheritance is where two characteristics are adopted by two different alleles on different loci. An example follows:

مثال: Two pea plants each with the genotype RRYY and rryy were crossed to create the first generation of offspring all with the genotype of RrYy. Two of the offspring were crossed to create the second generation of offspring. R is for round, r is for wrinkled, Y is for yellow and y is for green. NB: There has to be the two different types of alleles controlling a different characteristic in the same gamete as this is dihybrid inheritance – the inheritance of two characteristics. The other parent has the phenotype wrinkled and green with the genotype rryy so the gametes will be ry and ry. As the table below represents the offspring of the second generation, both parents have the genotype RrYy giving the gametes RY, Ry, rY and ry (the possible combinations of two different alleles controlling different characteristics:

RYRyrYry
RYRRYYRRYyRrYYRrYy
RyRRYyRRyyRrYyRryy
rYRrYYRrYyrrYYrrYy
ryRrYyRryyrrYyrryy

From the offspring above a phenotypic ratio can be concluded showing the two characteristics i.e. the phenotypic ratio for the offspring above is: 9 round and yellow seeds: 3 round and green seeds: 3 wrinkled and yellow seeds: 1 wrinkled and green seed.

If there were 16 offspring, 9 of the offspring would have round and yellow seeds, 3 would have round and green seeds, another 3 would have wrinkled and yellow seeds and 1 would have wrinkled and green seeds as this is the expected value. Not all cases are like this where another set of 16 offspring either from the same parents or different parents of the same genotype as RrYy may have 10 that have round and yellow seeds, 2 that have round and green seeds, 4 that have wrinkled and yellow seeds and none of the offspring have wrinkled and green seeds instead of the classic 9:3:3:1 ratio. This is our observed value. So, how would we know if the difference of the expected values and observed values are due to chance? Solution: Chi-squared should be used.

NB: You are not expected to work out chi squared in the exam however a demo will be given below following the same type of plant and crossing as the one above.

We have to come up with our null hypothesis which is: THERE IS NO SIGNIFICANT DIFFERENCE BETWEEN THE OBSERVED AND EXPECTED RESULTS.

It is best if you put your data in a table like the one below:

اهO – E(O – E) 2(O – E) 2 /E
Round and yellow seeds109111/9
Round and green seeds23-111/3
Wrinkled and yellow seeds43111/3
Wrinkled and green seeds01-111

As the chi squared formula has the funny symbol in front of the fraction which means sum of, all the values at the furthest right of the table above have to be added up to give chi-squared. Chi squared is therefore 16/9. This value should be referred to the table below:

Probability, p
Degrees of freedom0.25 (25%)0.20 (20%)0.15 (15%)0.10 (10%)0.05 (5%)0.02 (2%)0.01 (1%)
11.321.642.072.713.845.416.63
22.773.223.794.615.997.829.21
34.114.645.326.257.819.8411.34
45.395.996.747.789.4911.6713.28
56.637.298.129.2411.0713.3915.09

NB: We should always use the column with the 0.05 or 5% probability highlighted in yellow as biologists always use this. The values in the table are known as critical values.

To know which degrees of freedom to use we must use the value that is 1 minus how many categories we have. So in this case as we have four categories (the different types of seeds that the offspring have), we subtract 1 from this and we get three which is our degrees of freedom. Therefore our critical value is 7.81 which is in bold and underlined. We compare our chi-squared value (16/9) to the critical value (7.81). Our chi-squared value is smaller than the critical value therefore we accept our null hypothesis saying also that there is a 5% or higher probability that the results are due to chance and there is no significant difference between observed and expected values. NB: If our chi-squared value was greater than the critical value then we reject our null hypothesis and also say that there is a 5% or lower probability that the results are not due to chance and there is a significant difference between observed and expected values.

Epistasis is where a gene interferes with another gene on a different locus. An example is as follows: Flowers can be either white, light blue or aqua blue. The alleles of the gene code for the enzyme used to catalyse the reaction between white and light blue and light blue and aqua blue. The reaction between white and light blue is controlled by an enzyme called Enzyme A, coded by the dominant allele A. The reaction between light blue and aqua blue is controlled by Enzyme B coded by the dominant allele B. An image with the title ‘Epistasis’ is on the resource for you to look at.

Linkage is where there are two alleles that code for a different characteristic on the same chromosome. Therefore variation is reduced. An example is sweet pea plants in the image named ‘linkage’.

Recombination is the reassortment of genes into different combinations from the parents. Offspring that have recombination are called recombinants and gives rise to different individuals in a natural population. Three things can give rise to recombination: crossing over, independent assortment/segregation and random fertilization.

6 POINTS ON HOW TO ANSWER ‘LOOKING FOR EVIDENCE’ QUESTIONS IN GENETICS

  1. A TIP TO REMEMBER IS NEVER ASSUME THAT A GENETIC CROSS OR PEDIGREE DIAGRAM IS SEX-LINKED UNLESS IT TELLS YOU IN THE QUESTION.
  2. Q1:WHAT IS THE EVIDENCE THAT AN ALLELE IS RECESSIVE?

عن ماذا تبحث:LOOK FOR PARENTS WHO ARE UNAFFECTED AND HAVE A CHILD WHO IS AFFECTED.

تفسير:PARENTS MUST BE HETEROZYGOUS BECAUSE THEY ARE UNAFFECTED AND ALSO THEY PASS ON THEIR RECESSIVE ALLELE TO THEIR CHILD.

عن ماذا تبحث:LOOK FOR TWO PARENTS WHO ARE AFFECTED AND HAVE A CHILD THAT IS NOT AFFECTED.

تفسير:PARENTS MUST HETEROZYGOUS BECAUSE THEY ARE AFFECTED AND ALSO THEY PASS ON THEIR RECESSIVE ALLELE TO THEIR CHILD.

عن ماذا تبحث: LOOK FOR A MOTHER WITHOUT THE CONDITION AND A SON WITH THE CONDTION.

تفسير: MUM MUST BE HETEROZYGOUS FOR HER TO NOT HAVE THE CONDITION.

عن ماذا تبحث: LOOK FOR UNAFFECTED FATHER AND AFFECTED DAUGHTER.

تفسير: DAUGHTER MUST HAVE TWO RECESSIVE ALLES BUT COULD NOT INHERIT THE RECESSIVE ALLELE FROM DAD BECAUSE HE IS UNAFFECTED.

عن ماذا تبحث: LOOK FOR AN AFFECTED FATHER AND UNAFFECTED DAUGHTER.

تفسير: IF FATHER’S X CHROMOSOME CARRIES THE DOMINANT ALLELE THE DAUGHETR WOULD BE AFFECTED WHICH IS NOT THE CASE.


Selina Concise Biology Class 10 ICSE Solutions Genetics Some Basic Fundamentals

APlusTopper.com provides step by step solutions for Selina Concise ICSE Solutions for Class 10 Biology Chapter 3 Genetics Some Basic Fundamentals. You can download the Selina Concise Biology ICSE Solutions for Class 10 with Free PDF download option. Selina Publishers Concise Biology for Class 10 ICSE Solutions all questions are solved and explained by expert teachers as per ICSE board guidelines.

Selina ICSE Solutions for Class 10 Biology Chapter 3 Genetics – Some Basic Fundamentals

Solution A.1.
d) Ascaris

Solution A.2.
a) 3 : 1

الحل B.1.
(a) – (iii) Study of laws of inheritance of characters
(b) – (v) Chromosomes other than the pair of sex chromosomes
(c) – (iv) A gene that can express when only in a similar pair
(d) – (ii) The alternative forms of a gene
(e) – (i) Chromosomes similar in size and shape

الحل B.2.
Lion, tiger, domestic cat (Any two)

الحل B.3.
Colour-blindness, Thalassaemia, Sickle cell anaemia and Haemophilia (Any two)

Solution B.4.
Homozygous dominant – RR
Homozygous recessive – rr

الحل C.1.

النمط الظاهري الطراز العرقى
The observable Characteristic which is genetically controlled is called phenotype. The set of genes present in the cells of an organism is called its genotype.

اختلاف الشخصيات سمة
Any heritable feature is called a character. The alternative form of a character is called trait.

هجين أحادي الخلة صليب ثنائي الهجين
It is a cross between two pure breeding parent organisms with different varieties taking into consideration the alternative trait of only واحد اختلاف الشخصيات. It is a cross between two pure breeding parent organisms with different varieties taking into consideration the alternative trait of اثنينالشخصيات.

الحل C.2.
The characteristics of a species such as physical appearance, body functions and behavior are not only the outcome of chromosome number, but these depend on the genotype of every organism. That means the set of genes present in the organisms may very and therefore lion, tiger and domestic cat have the same number of 38 chromosomes, their characteristics (like different appearances) are the result of the genes located on the chromosomes.

الحل C.3.

اختلاف الشخصيات Dominant trait مقهورة
Flower Colour Purple أبيض
Seed Colour أصفر لون أخضر
Seed Shape مستدير متجعد
Pod Shape Inflated Constricted
Flower Position Axial صالة

الحل C.4.

  • Colour-blindness is caused due to recessive genes which occur on the X chromosome.
  • Males have only one X chromosome. If there is recessive gene present on X chromosome, then the male will suffer from colour-blindness.
  • Females have two X chromosomes. It is highly impossible that both the X chromosomes carry abnormal gene. Hence, if one gene is abnormal and since it is recessive, its expression will be masked by the normal gene present on the other X chromosome. Females are unlikely to suffer from colour-blindness.

الحل C.5.
Phenotypic Ratio – 3 (Black Fur) :1 (Brown Fur)
Genotypic Ratio – 1(Homozygous Black Fur):2 (Heterozygous Black Fur): 1 (Homozygous Brown Fur)

الحل D.1.

(أ) متغاير الزيجوت: The condition in which a pair of homologous chromosomes carries dissimilar alleles for a particular character.

  1. A daughter (XX o ) from a normal homozygous mother for colour vision (XX) and a colour blind father has one normal and one defective allele (X o Y).
  2. Certain tongue rollers are heterozygous with Rr genotype.

(ب) متماثل الزيجوت: The condition in which a pair of homologous chromosomes carries similar alleles for a particular character.

  1. A colorblind daughter (X o X o ) will have both the X chromosomes with defective alleles.
  2. A non-roller will have rr (homozygous) genotype.

(ج) Pedigree Chart: A pedigree chart is a diagram that shows the occurrence and appearance or phenotypes of a particular gene or organism and its ancestors from one generation to the next. In the pedigree chart, males are shown by squares and females by circles.

الحل D.2.
Mendel’s laws of inheritance are:

  1. Law of Dominance: Out of a pair of contrasting characters present together, only one is able to express itself while the other remains suppressed. The one that expresses is the dominant character and the one that is unexpressed is the recessive one.
  2. Law of Segregation : The two members of a pair of factors separate during the formation of gametes. The gametes combine together by random fusion at the time of zygote formation. This law is also known as ‘law of purity of gametes’.
  3. Law of Independent Assortment: When there are two pairs of contrasting characters, the distribution of the members of one pair into the gametes is independent of the distribution of the other pair.

الحل D.3.

    • The sex of the child depends on the father. The egg contains only one X chromosome, but half of the sperms contain X-chromosome whereas the other half contains Y-chromosome. It is simply a matter of chance as to which category of sperm fuses with the ovum and this determines whether the child will be male or female.
    • If the egg fuses with X-bearing sperm, the resulting combination is XX and the resulting child is female.
    • If the egg fuses with Y-bearing sperm, the resulting combination is XY and the resulting child is male.

    الحل E.1.

    الحل E.2.
    (a) Black
    (b) No

    الحل E.3.

    الحل E.4.
    (a) Father
    (b) Two sons and three daughters
    (c) The child 1 (daughter) is colour blind
    (d) X chromosome
    (e) Haemophilia

    More Resources for Selina Concise Class 10 ICSE Solutions


    Genome structure and evolution of Antirrhinum majus L

    Snapdragon (Antirrhinum majus L.), a member of the Plantaginaceae family, is an important model for plant genetics and molecular studies on plant growth and development, transposon biology and self-incompatibility. Here we report a near-complete genome assembly of A. majus cultivar JI7 (A. majus cv.JI7) comprising 510 Megabases (Mb) of genomic sequence and containing 37,714 annotated protein-coding genes. Scaffolds covering 97.12% of the assembled genome were anchored on eight chromosomes. Comparative and evolutionary analyses revealed that a whole-genome duplication event occurred in the Plantaginaceae around 46-49 million years ago (Ma). We also uncovered the genetic architectures associated with complex traits such as flower asymmetry and self-incompatibility, identifying a unique duplication of TCP family genes dated to around 46-49 Ma and reconstructing a near-complete ψS-locus of roughly 2 Mb. The genome sequence obtained in this study not only provides a representative genome sequenced from the Plantaginaceae but also brings the popular plant model system of Antirrhinum into the genomic age.

    بيان تضارب المصالح

    يعلن الكتاب لا تضارب المصالح.

    الأرقام

    Fig. 1. An overview of the genomic…

    Fig. 1. An overview of the genomic features of أ. ماجوس JI7.

    Fig. 2. Genome evolution of A. majus…

    Fig. 2. Genome evolution of أ. ماجوس .

    Fig. 3. Evolution of flower symmetry and…

    Fig. 3. Evolution of flower symmetry and TCP gene family.

    Left, a phylogenetic tree of…

    Fig. 4. Genomic features of the ψS…

    Fig. 4. Genomic features of the ψS -locus of أ. ماجوس and its synteny with…


    نتائج

    Data pre-processing

    A total of 18 samples of raw RNA-Seq data (Additional file 2: Table S1) were obtained for this study. Of the 18 samples, 3 generated from the trypanosome-infected salivary glands were excluded from further analysis because they contained PCR duplicates. Thus, a total of 15 samples were analyzed (Additional file 2: Table S1). Furthermore, lowly expressed genes were excluded to reduce noise, thus resulting in a total of 7390 genes across the 15 samples.

    The relationship between the samples and the reproducibility of biological replicates was determined using principal component analysis (PCA) and Pearson correlation heatmap analysis prior to (Additional file 3: Figure S1) and after adjusting for batch effects that could have resulted from biological replicates (Fig. 1). The PCA and Pearson correlation heatmap plots showed that the samples grouped together based on the developmental stages of T. بروسي in the insect vector rather than their biological replicates (Fig. 1). An assessment of the distribution of per-gene read counts per sample showed a median steady-state expression level of

    6.5 log2 counts per million in all the 15 samples (Additional file 4: Figure S2).

    Global gene expression profiles of المثقبية البروسية. أ Principal component analysis (PCA) plot. Each point in the PCA plot represents a sample, and point color indicates a batch that consists of the biological replicates. ب Sample correlation heatmap using hierarchical clustering. Color codes along the left side of the sample correlation heatmap indicate samples based on the batch they belong to. MG1 and MG2 are midgut samples, PV2 proventriculus samples, and SA2 salivary gland samples

    Weighted gene co-expression network construction

    A total of 7390 protein coding genes from 15 samples were used for the construction of the co-expression network. Prior to generation of the network, the soft-thresholding power to which co-expression similarity was raised to calculate adjacency was determined by analysis of thresholding powers from 1 to 20. Power 14, the power for which the scale-free topology fitting index (R 2 ) was ≥ 0.8, was chosen (Additional file 5: Figure S3). A total of 28 distinct modules were generated for 7390 protein coding genes from the hierarchical clustering tree (dendrogram) using the dynamic tree cut algorithm (Figs. 2, 3, and Additional file 6: Table S2). The gray module, which contained 59 genes that could not be assigned to any module, was excluded from the analysis (Fig. 3). Thus, a total of 27 modules were used in the subsequent analysis. The module with the least genes (61) was the white module while the turquoise module had the largest number of genes (732) (Fig. 3).

    An illustration of the identified gene co-expression network modules in T. brucei. أ Hierarchical cluster dendrogram. ال x-axis represents the co-expression distance of the genes, while the ذ-axis represents the genes. A dynamic tree cutting algorithm identified the modules by splitting the tree at significant branching points. Modules are represented by different colors as shown by the dendrogram. ب Co-expression network from weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) based on topological overlap measures (TOMs) > 0.3 for visualization. Each point (or node) on the network represents a gene, and points of the same color form a gene module. Lines (edges) on the network connecting the nodes represent a relationship between the genes

    Number of genes identified in each module. In total, there were 28 modules. The gray module contains 59 genes that could not be assigned to any module and was excluded from downstream analysis

    Functional and pathway enrichment analysis

    Out of the 27 modules generated, only 14 modules were found to be enriched for GO terms 12 were over-represented and 2 (blue and green modules) were under-represented for GO terms (Additional file 7: Table S3). Seven of the 27 modules were enriched following KEGG pathway enrichment analysis, from which 5 were over-represented and 2 (lightcyan and blue modules) were under-represented for KEGG pathway terms (Additional file 8: Table S4). The top enriched GO terms for the modules with over-represented GO terms highlight some functions of the module genes (Table 1). Of the 12 modules with over-represented GO terms, 4 modules were over-represented for KEGG pathway terms and 1 module (yellow module) was over-represented for a KEGG pathway term (endocytosis), but not GO terms (Table 1).

    Modules hub gene identification

    Highly connected genes in a module are referred to as intra-modular hub genes. These hub genes are considered functionally significant in the enriched functions of the modules. Following the hypothesis that higher connectivity for a gene implies more importance in the module’s functional role, genes with the highest connectivity in the 27 modules were determined and considered to be the hub genes (Additional file 9: Table S5). Hub genes for the 12 modules with over-represented GO terms are described in Table 2.

    3′ UTR motif prediction based on gene co-expression modules

    Genes in a given module are hypothesized to be co-regulated as they are assumed to have similar functions. Consequently, their رابطة الدول المستقلة-regulatory element should be similar. Following this hypothesis, ten statistically significant RNA motifs, each over-represented in different gene modules, were identified using FIRE (Fig. 4a).

    Prediction of regulatory elements in the 3′ untranslated regions (UTR) based on gene co-expression modules. أ Predicted motifs for the gene modules are shown. Columns represent gene modules, while rows represent the predicted motifs with consensus sequence on the right side. Over-representation of a motif for a given gene module is indicated by yellow color with significant over-representation highlighted by red frames. Blue color map and frames indicate under-representation. ب Motif pairs co-occurring in the 3′ UTR are shown in the heatmap where each row and each column correspond to a predicted motif. Light colors indicate the presence of another motif within the same 3′ UTR while dark colors indicate that the motifs are absent in the same 3′ UTR. “+” indicates significant spatial co-localization between pairs of motifs


    الملف الإضافي 1: الشكل S1.

    OCCs present fluctuations in histone modifications. A. Heatmap of PC1 values for stable compartments from the three independent Hi-C biological replicates and B, the merged Hi-C biological replicates. C. PC1 eigenvector correlations between every pair of timepoints (Kruskal-Wallis rank sum test p-value < 2e-16). D. Proportion of OCCs and constant compartments in the mouse genome. E. Barplot of the frequency of the different OCCs categories with compartments switching at different times of the 24 hours. For example AABA refers to OCCs with compartment assignment A at ZT0, A at ZT6, B at ZT12 and A at ZT18. F. Chromatin features (H3Kme4 and H3Kme1) at OCCs across time points (AABB, ABBB and ABAB OCCs are shown) (*** all p-values < 0.001 except for the H3K4me1 AABB, one way ANOVA and Tukey post hoc test).

    Additional file 2: Figure S2.

    Total RNA-seq analysis at four timepoints during the circadian cycle. A. Spearman correlation analysis of the four biological replicates from ZT0 and ZT12 (r ≥ 0.85). B. Heat map of the relative transcription (Z scores) of 1,257 oscillating genes sorted by oscillation phase. C. Individual expression profiles and genome browser tracks showing examples of the RNA-seq signal for Arntl, Per1, Nr1d1, Cry1, Ppp1r3c و Gsk3a oscillating genes (Fragments Per Kilobase of transcript per Million mapped reads, FPKM) (n=4, q-value <0.01). D. GO analysis for the detected oscillating genes. Significantly enriched categories are shown. E. KEGG analysis for detected oscillating genes. Significantly enriched categories are shown. F. Additional individual transcriptional profiles from the RNA-seq for Rorc, ساعة, Npas2, Cry2, Per2, Per3 circadian genes. G. RT-qPCR validation for candidate circadian genes both at mRNA and pre-mRNA level (p-values < 0.0001, one-way ANOVA test).

    Additional file 3: Figure S3.

    Expression profiles of the circadian genes displayed along the paper. RNA-seq signal tracks for circadian genes shown across the paper for the four timepoints during the circadian cycle. Arntl, Npas2, Cgn, Nr1d1, Dhrs3, Nr1d2, Per2, Ppp1r3c, Tef, Rnf125, Rorc و Aco2 circadian gene expression profiles are presented.

    Additional file 4: Figure S4.

    TAD structure and CTCF binding is preserved during the 24 hours. A. TADs overlap between time points. B. TADs size distribution at all time points. C. 50kb resolution Median Observed/Expected Hi-C signal around 1000 randomly selected TADs from ZT6, 12 and 18 plotted on the indicated time points. TADs were scaled to fit the five central bins. D. CTCF ChIP-seq motif analysis and peak overlap between ZT0 and 12. Genomic tracks of CTCF ChIP-seq signal at example regions harbouring circadian genes. E. Above, the same metaplots as in C but for 1000 randomly CTCF peaks found at ZT12 plotted using ZT12 and ZT0 Hi-C contacts. Below, metaplot using CTCF peaks from mESC and plotted using liver ZT0 and 12 Hi-C contacts. CTCF peaks are at the central bin of the metaplot. F. TAD and cTAD size comparison (p-value < 2.2e-16, Wilcoxon rank sum test).

    Additional file 5: Figure S5.

    Promoter-Promoter networks in the mouse liver over a circadian cycle. A. Partial view of a virtual 4C from the Arntl gene promoter using the Hi-C and P-CHi-C raw valid pairs. Histograms of read counts per restriction fragment around the bait region corresponding to the captured promoter are shown. B. Number of total read counts comparing Hi-C and P-CHi-C recovered using the Arntl1 gene promoter as bait on a virtual 4C (restriction fragments with at least 5 reads in the P-CHi-C experiment where used) (p-value < 0.0001, Wilcoxon ranked test). C. Promoter-promoter contact network at ZT0. Each color represents a chromosome. Nodes with degree=1 are not included for simplicity. D. The four largest promoter-promoter interaction clusters of the network at the different time points during the day. E. Significantly enriched GO categories for the genes on the most prominent promoter-promoter clusters shown in D.

    Additional file 6: Figure S6.

    Circadian gene promoter-promoter interactions. A. Promoter-promoter contact network at ZT0 with the circadian genes marked in blue. B. Above, number of edges (interactions) between circadian gene promoters at ZT0, 6, 12 and 18 hours of the day (blue line) compared to a random set of non circadian promoters. Below, z-score for circadian gene promoter contacts compared to the random sampling. C. Quantification of the read counts supporting all circadian gene promoter-promoter interactions compared to a random set of non circadian promoter-promoter interactions (*** p-value < 0.001, Mann Whitney test) D. Transcriptional phase distributions of circadian promoters in contact with diurnal or nocturnal circadian promoters (all p-values < 0.0001, Wilcoxon signed rank test) for our circadian intronic gene set. E. The same as in D for the circadian gene set detected through GRO-seq (Fang et al., 2014) (all p-values < 0.0001, Wilcoxon signed rank test) F. Virtual 4C landscape for the Tef circadian gene promoter from P-CHi-C data at all time points during the day. The acrophase of Tef is written next to the gene name. Expression profiles for both genes can be found in Figure S3. Genomic tracks show significant contacts as arcs and chromatin features including liver H3K4me3, H4K4me1, H3K27ac, DNAseI, eRNAs and TADs. Tef gene promoter contacts Aco2 gene promoter both with acrophase at ZT12.

    Additional file 7: Figure S7.

    Core clock gene promoter vs output circadian genes interaction landscapes.A-D. Virtual 4C for Rorc, Npas2, Nr1d2 و Per2, core clock circadian gene promoters from P-CHi-C data at all time points during the day. ال Rorc circadian gene promoter contacts Cgn circadian gene promoter and both peak in transcription at ZT18. E-F Virtual 4C for Dhrs3 و Ppp1r3c output circadian genes in the liver. Acrophases are written next to the gene names. Genomic tracks show significant contacts as arcs and chromatin features including liver H3K4me3, H3K4me1, H3K27ac, DNAseI, eRNAs and TADs. Expression profiles for all genes can be found in Figure S3. The interaction profiles of core clock genes display less contacts that dynamically change over time. The two output gene contact profiles show more saturated contacts that are mostly constant during the 24 hours.

    ملف إضافي 8.

    Custom code. This file contains a summary of the custom code used in this work.


    شاهد الفيديو: الكروموسوم الثاني - كينث ميلر (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Sayyar

    لم أسمع عنها حتى الآن

  2. Tolabar

    فكرة مسلية جدا

  3. Ruairidh

    أعتقد، أنك لست على حق. أنا متأكد. يمكنني ان ادافع عن هذا المنصب. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سنناقش.

  4. Mikaktilar

    إذا كتبت هذا حقًا للمبتدئين ، فعليك تغطيته بمزيد من التفصيل ...

  5. Jaryl

    في هذا الشيء ، يبدو أنني هذه هي الفكرة الممتازة. أنا أتفق معك.



اكتب رسالة