Dinukleotydy CpG i TpA są niedostatecznie reprezentowane w ludzkim genomie. Niedobór CpG wynika z wysokiego wskaźnika mutacji z C do T w metylowanych CpG. Supresja TpA uważano, że odzwierciedla kontrselekcję przeciwko destabilizującemu wpływowi TpA na efekt destabilizujący w RNA. Nieoczekiwanie, niedobory TpA i CpG różnią się w zależności od zawartości G+C w sekwencjach. Zaproponowano, że w supresji CpG była skorelowana ze szczególną organizacją chromatyny organizacją chromatyny w izochorach bogatych w G+C. Tutaj przedstawiamy ulepszony model ewolucji ewolucji dinukleotydów uwzględniający nakładanie się kolejnych dinukleotydów. dinukleotydami. Pokazujemy, że zwiększona szybkość mutacji z CpG do TpG lub CpA indukuje zarówno pozorny niedobór TpA, jak i korelację między niedoborami CpG i TpA a zawartością G+C. Co więcej, model ten pokazuje, że stosunek obserwowany w stosunku do oczekiwanej częstotliwości CpG nie docenia rzeczywistego niedoboru CpG w sekwencjach bogatych w sekwencjach bogatych w G+C. Przewidywania naszego modelu dobrze pasują do obserwowanych częstotliwościami w ludzkich danych genomowych. Badanie to sugeruje, że wcześniej opublikowane selekcjonistyczne interpretacje wzorców częstotliwości dinukleotydów powinny być przyjmowane z ostrożnością. Ponadto proponujemy nowe kryteria identyfikacji niemetylowanych wysp CpG, biorąc pod uwagę to odchylenie w pomiarze zubożenia CpG. --- Wprowadzono symetryczne względem nici funkcje względnej obfitości dla di-, tri- i i tetranukleotydów są wprowadzane i stosowane do sekwencji obejmujących szeroki zakres zakres filogenetyczny, aby dostrzec tendencje i anomalie w występowaniu tych krótkich oligonukleotydów w sekwencjach genomowych i między nimi. Dla dinukleotydów, TA jest prawie powszechnie niedoreprezentowany, z wyjątkiem genomów mitochondrialnych kręgowców, a CG jest silnie niedoreprezentowany u kręgowców i w genomach mitochondrialnych. Tradycyjna tradycyjna hipoteza metylacji/deaminacji/mutacji dla rzadkości CG nie odpowiednio tłumaczyć obserwowanych braków w niektórych sekwencjach, w szczególności genomach mitochondrialnych, drożdży i Neurospora crassa, w których brakuje standardowej metylazy CpG. Homonukleotydy (AA.TT, CC.GG) i większe homooligonukleotydy są nadreprezentowane w wielu organizmach, być może z powodu poślizgu polimerazy zdarzeń. W przypadku trinukleotydów, GCA.TGC są zwykle niedoreprezentowane u fagów, ludzkich sekwencjach wirusowych i eukariotycznych, a CTA.TAG jest silnie niedoreprezentowany w wielu sekwencjach prokariotycznych, eukariotycznych i wirusowych. Triplet CCA.TGG jest wszechobecnie nadreprezentowany w ludzkich sekwencjach wirusowych i eukariotycznych. Wśród tetranukleotydów, kilka palindromów o czterech parach zasad ma tendencję do bycia niedoreprezentowane w sekwencjach fagowych, prawdopodobnie jako środek restrykcji unikania. Zaobserwowano, że tetranukleotyd CTAG jest rzadki w praktycznie wszystkich genomach bakterii i niektórych genomach fagów. genomach bakterii i niektórych genomach fagów. Wyjaśnienia dla tych nadreprezentacji i i niedostatecznej reprezentacji pod względem struktur DNA/RNA i mechanizmów regulacyjnych i mechanizmów regulacyjnych. --- Wrodzona odpowiedź immunologiczna zapewnia pierwszą linię obrony przed patogenami poprzez ukierunkowanie na ogólne cechy różnicujące, które są obecne w obcych organizmach ale nie u gospodarza. Te wrodzone odpowiedzi generują siły selekcyjne działające działające zarówno na patogeny, jak i gospodarzy, które dodatkowo determinują ich koewolucję. Tutaj analizujemy odciski palców sekwencji kwasów nukleinowych tych sił selekcyjnych działających równolegle zarówno na geny odporności wrodzonej gospodarza, jak i na genomy wirusowe ssRNA. Robimy to identyfikując tendencyjność dinukleotydów w regionach kodujących wrodzonych genów odpowiedzi immunologicznej w plazmacytoidalnych komórkach dendrytycznych, a następnie wykorzystujemy ten sygnał do zidentyfikować inne znaczące geny wrodzonej odporności gospodarza. Utrzymywanie się tych w ortologicznych grupach genów u ludzi i kurcząt jest również badane. Następnie porównujemy znaczące motywy w wysoce ekspresyjnych genach wrodzonego układu odpornościowego do tych w wirusach ssRNA i badamy ewolucję tych motywów w wirusie H1N1 i kurczakach. tych motywów w genomie grypy H1N1. Twierdzimy, że znaczący niedoreprezentowany wzór motywu CpG w kontekście AU - który występuje zarówno w wirusach ssRNA, jak i wirusach ssRNA i genach wrodzonych, i zmniejszył się w całej historii replikacji grypy H1N1. replikacji grypy H1N1 u ludzi - jest immunostymulujący i został wybrany podczas koewolucji wirusów i genów odporności wrodzonej gospodarza. To pokazuje, w jaki sposób różnice w biologii odporności gospodarza mogą napędzać ewolucję wirusów które przeskakują na gatunki o innych priorytetach immunologicznych niż pierwotny gospodarz. --- Jabłko domowe (Malus domestica; znane również jako Malus pumila Mill.) stało się modelową rośliną owocową, w której można badać cechy komercyjne, takie jak i odporność na szkodniki, szczepienie oraz biosynteza związków smakowych i zdrowotnych. Aby przyspieszenie odkrycia genów zaangażowanych w te cechy, opracowanie markerów do mapowania genów i wyhodować nowe odmiany, stworzyliśmy znaczną kolekcję znaczników sekwencji ekspresyjnych z różnych tkanek. z różnych tkanek jabłka, koncentrując się na tkankach owoców odmiany Royal Gala. odmiany Royal Gala. Ponad 150 000 znaczników sekwencji ekspresyjnej zostało z 43 różnych bibliotek cDNA reprezentujących 34 różne tkanki i zabiegi. zabiegi. Klasteryzacja tych sekwencji daje w rezultacie zestaw 42 938 nieredundantnych sekwencji obejmujących 17 460 wstępnych kontigów i 25 478 singletonów, reprezentujących, jak przewidujemy, około połowy genów wyrażonych genów z jabłka. Wiele potencjalnych markerów molekularnych jest licznych w transkryptach jabłek. transkryptach jabłek. Powtórzenia dwunukleotydowe występują w 4 018 nieredundantnych sekwencjach, głównie w sekwencjach 5'-sekundowych. sekwencjach, głównie w 5'-nietranslowanym regionie genu, z tendencją do jednego typu powtórzeń (zawierających AG, 88%) i przeciwko innym (powtórzenia zawierające CG, 0.1%). Powtórzenia trinukleotydowe są najbardziej powszechne w przewidywanych regionach kodujących i nie wykazują podobnego stopnia stronniczości sekwencji w ich reprezentacji. Dwualleliczne polimorfizmy pojedynczych nukleotydów są bardzo liczne, przy czym znaleziono jeden, średnio co 706 bp transkrybowanego DNA. Przewidywania dotyczące liczby przedstawicieli rodzin białek wskazują na obecność wielu genów zaangażowanych w odporność na choroby i biosyntezę związków smakowych i zdrowotnych. związków związanych ze zdrowiem. Porównania niektórych z tych rodzin genów z Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) sugerują przypadki, w których doszło do duplikacje w liniach prowadzących do jabłek biosyntetycznych i regulatorowych genów, które ulegają ekspresji w owocach. Zasoby te torują drogę dla skoordynowanych wysiłków funkcjonalnej genomiki w tej ważnej uprawie owoców strefy umiarkowanej. --- Systematycznie zmienialiśmy skład sekwencji mikrosatelitarnych, aby określić wpływ wielkości jednostki powtórzenia, zawartości G + C i drugorzędowej struktury DNA na stabilność mikrosatelit w ludzkich komórkach. Mikrosatelity zostały wstawione w ramce w regionie 5' kinazy tymidynowej wirusa opryszczki pospolitej (HSV-tk) gen. Mikrosatelity polipirymidynowe/polipurynowe wykazywały zwiększoną wrażliwość na nukleazę S1 nukleazy in vitro, co jest zgodne z tworzeniem struktur DNA innych niż B struktury. Badania mutagenezy mikrosatelitarnej przeprowadzono przy użyciu systemu wektorowego shuttle wektorowym, w którym inaktywujące mutacje HSV-tk są mierzone po replikacji w nienowotworowej linii komórkowej. Zaobserwowano znaczny wzrost częstości mutacji HSV-tk na pokolenie komórek zaobserwowano po wstawieniu mutacji [TTCC/AAGG]9, [TTTC/AAAG]9 lub [TCTA/AGAT]9 (P <or= 0,0002), w stosunku do do kontroli genu HSV-tk. Zaobserwowaliśmy, że zawartość G + C w mikrosatelicie może wpływać na mutagenezę, ponieważ średnie wskaźniki mutacji mikrosatelitarnych alleli [TTTC/AAAG]9 i [TCTA/AGAT]9 były odpowiednio siedmiokrotnie i 11-krotnie wyższe, odpowiednio, niż allelu [TTCC/AAGG]9. W przypadku większości klonów odnotowano dla większości klonów zawierających allel [TTCC/AAGG]9, jak również mikrosatelitę [TC/AG]17 o podobnej długości allelu. Średni wskaźnik mutacji mikrosatelitarnych mutacji allelu [TTCC/AAGG]9 nie różniła się znacząco od tej dla allelu [TC/AG]11. dla allelu [TC/AG]11, wykazując, że te tetranukleotydowe i dinukleotydowe mają równoważną stabilność. Wiadomo, że mutageneza mikrosatelitarna zależy od liczby powtórzeń w obrębie allelu. allelu. Nasze dane sugerują, że dodatkowe czynniki biochemiczne mogą regulować zarówno szybkość i specyficzność mutagenezy mikrosatelitarnej komórek somatycznych. --- Sekwencje prokariotycznego, eukariotycznego i mitochondrialnego DNA o łącznej długości 300 000 nukleotydów nukleotydów przeanalizowano, aby dowiedzieć się, czy odcinki naprzemiennych puryn i pirymidyn są nietypowe pod względem występowania, składu i sekwencji zasad. sekwencji. Naprzemienne ciągi dłuższe niż 5 nukleotydów są znacznie niedoreprezentowane w naturalnych sekwencjach w porównaniu do sekwencji losowych. Oktanukleotydy są najbardziej deficytowe, występując tylko z 60% częstotliwością oczekiwanej w losowych sekwencjach. Niespodziewanie wysoki odsetek tych oktamerów składa się z naprzemiennych tetramerów o powtarzającej się strukturze (PuPyPuPy)2 lub (PyPuPyPu)2. Odcinki DNA zawierające takie sekwencje mogą potencjalnie tworzyć poślizg S1 wrażliwą na nukleazę strukturę poślizgową (pętlę naprzemienną), która może służyć jako lokalnie niestosowana struktura pośrednia w przejściu konformacyjnym B- do Z-DNA. --- Kręgowce rozwinęły wrodzone mechanizmy obrony immunologicznej, które rozpoznają i reagują na wzorce strukturalne, które są specyficzne dla cząsteczek drobnoustrojów. Jeden taki system rozpoznawania wzorców opiera się na niemetylowanych dinukleotydach CpG w określonych kontekstach sekwencji (motywy CpG). (motywy CpG); motywy te są powszechne w bakteryjnym DNA, ale są niedostatecznie reprezentowane. DNA, ale są niedoreprezentowane ("supresja CpG") i metylowane w DNA kręgowców. DNA. Myszy, którym wstrzyknięto bakteryjne DNA lub syntetyczne oligodeoksynukleotydy (ODN) zawierające motywy CpG reagują szybką produkcją szybką produkcją IL-12 i IFN-gamma. Poziom IL-12 w surowicy wzrastał przez co najmniej 8 dni po pojedynczym wstrzyknięciu CpG ODN, ale poziomy IFN-gamma powrócił do poziomu wyjściowego w ciągu 24 h. Ta odpowiedź cytokinowa podobna do Th1 na motywy CpG indukuje stan odporności na zakażenie przez Listeria monocytogenes w podatne, wolne od patogenów myszy BALB/c. Odporność rozwinęła się w ciągu 48 h wstępnego traktowania CpG ODN, utrzymywała się przez co najmniej 2 tygodnie i była zależna od od wydzielania IFN-gamma. Dane te potwierdzają hipotezę, że motywy CpG DNA są "sygnałem niebezpieczeństwa", który aktywuje ochronną wrodzoną obronę immunologiczną i może mieć potencjał terapeutyczny. --- Pomimo tego, że sekwencje CpG są generalnie niedoreprezentowane w genomie, stanowią nieproporcjonalnie dużą część nieproporcjonalnie wysoki ułamek miejsc zaangażowanych w zdarzenia mutacyjne prowadzących do chorób genetycznych u ludzi. Cytozyna w obrębie dinukleotydów CpG jest często często modyfikowana do 5-metylocytozyny. Deaminacja 5-metylocytozyny in situ prowadzi do powstania tyminę, która jest nieprawidłowo sparowana z guaniną, jest potencjalnie mutagenna. Poprzednie doniesienia wskazywały, że większość mutacji odzyskanych w tych miejscach wydaje się powstają na nici nietranskrybowanej jako przejścia C-->T. Ten trend może jednak odzwierciedlać brak wykrywalnych zmutowanych fenotypów wynikających z tego w komplementarnych pozycjach na transkrybowanej nici. Do tej pory, nie było dobrego systemu modelowego, w którym mutacje można odzyskać na obu niciach w tym samym miejscu CpG. Ludzki gen hprt ma miejsca MeCpG zawarte w obrębie kodonów argininowych, dla których odzyskano mutacje na obu niciach. Na podstawie analizy bazy danych mutacji hprt zaobserwowano statystycznie istotną w mutacjach odzyskanych w miejscach CpG. Opisujemy niektóre modele odchylenia rozkładu mutacji obserwowanego w miejscach MeCpG w świetle tej i poprzednich prac. --- Opisano wyniki zastosowania programu komputerowego, który porównuje oczekiwane i rzeczywiste występowanie dinukleotydów CpG w odniesieniu do kodonu ramki odczytu genów, zakładając konserwatywną sekwencję aminokwasów i normalizując dla częstości występowania C i G w trzeciej pozycji w pozostałej części sekwencji. Sekwencje kodujące niektóre białka wykazywały wyraźne odchylenie na korzyść CpG w sekwencji (3,1) w porównaniu z (2,3) pozycją kodonu; podczas gdy sekwencje kodujące sekwencje kodujące pokrewne białka wyrażone w podobnym stopniu lub w tej samej tkance. My że przypadki wykazujące to odchylenie odzwierciedlają różnicę między dwiema nićmi dupleksu DNA w ich podatności na utratę dinukleotydów CpG przez mutację. przez mutację. Chociaż u kręgowców ta utrata dinukleotydów CpG z nici sensu nici sensownej może odzwierciedlać asymetrię nici w deaminacji reszt 5-metylocytozyny reszt 5-metylocytozyny, fakt, że podobne odchylenie kodonu CpG występuje u niektórych bezkręgowców wskazuje, że inne czynniki muszą być również zaangażowane. --- Rozpoznawanie przez limfocyty charakterystycznych cech strukturalnych w mikrobiologicznym DNA może przyczyniać się do obrony immunologicznej poprzez promowanie ochronnych odpowiedzi immunologicznych. Dinukleotyd dinukleotyd CpG jest znacznie niedoreprezentowany w DNA kręgowców i jest zwykle metylowany. W przeciwieństwie do tego, dinukleotydy CpG są zwykle obecne z oczekiwaną częstotliwością w bakteryjnym DNA. w bakteryjnym DNA i są niemetylowane. Te niemetylowane motywy CpG indukują komórki B do wydzielania IL-6 i IgM oraz mogą indukować komórki NK i CD4+ T do produkcji immunoregulacyjnej cytokiny Th1, IFN-gamma. IFN-gamma hamuje wydzielanie IgM, które jest wyzwalane przez inny produkt bakteryjny, LPS. Niniejsze badanie pokazuje, że w przeciwieństwie do antagonistycznej interakcji z LPS, IFN-gamma powoduje zależny od dawki wzrost poziomu wydzielania IgM indukowanego przez CpG DNA. Podobnie jak wydzielanie IgM, wydzielanie IL-6 przez komórki B ponad dwukrotnie po dodaniu egzogennego IFN-gamma. Myszy z uszkodzonymi genami IFN-gamma produkowały mniej niż połowę IL-6 i IgM w odpowiedzi na CpG DNA, potwierdzając hipotezę, że indukowana przez CpG produkcja IFN-gamma przyczynia się do odpowiedzi komórek B. do odpowiedzi komórek B. W przeciwieństwie do promowania wydzielania IL-6 i IgM, IFN-gamma nie wpływał znacząco na proliferację komórek śledziony aktywowaną przez motywy CpG. przez motywy CpG. Wyniki te wskazują, że IFN-gamma wytwarzany przez komórki T i NK po stymulacji DNA CpG przyczynia się do produkcji IL-6 przez komórki B i późniejszej produkcji późniejszej produkcji Ig. Badania te dostarczają dalszych dowodów na to, że układ odpornościowy na motywy CpG w bakteryjnym DNA poprzez aktywację skoordynowanego zestawu odpowiedzi humoralnych i komórkowych. skoordynowanych odpowiedzi humoralnych i komórkowych.
Które oligonukleotydy są najrzadziej reprezentowane w genomach wyższych eukariontów?
Oligonukleotydy zawierające dinukleotydy CG i TA są generalnie niedoreprezentowane w genomach wyższych eukariontów