Некодирующая ДНК — это ДНК, которая не транскрибируется в белки. Очень часто они составляют значительную часть эукариотического генома, например, у человека до 97%, напротив, в забытом пузыре они составляют менее трех процентов. Хотя некодирующая ДНК не кодирует белки, она также включает гены некодирующей РНК , которые выполняют функцию декодирования генетической информации и ряда регуляторных функций.
Особые случаи — это некодирующая ДНК непосредственно внутри генов, называемых интронами , бывшие гены, которые уже повреждены и не транскрибируются в РНК, которые называются псевдогенами , и повторяющаяся ДНК . Хотя все организмы содержат некодирующую ДНК, бактерии обычно имеют около 2% некодирующей ДНК, их ДНК практически не содержит межгенной некодирующей ДНК ( интронов ), а отдельные гены часто транскрибируются сразу из кластера генов, называемого опероном .
Некодирующие типы ДНК
ДНК, кодирующая некодирующую РНК , не несущую информацию для синтеза белка. Некодирующая РНК включает тРНК и рРНК , которые используются клетками для трансляции генетического кода в белки. Другие типы некодирующей ДНК содержат информацию для производства РНК, которая не кодирует белки, но выполняет регуляторную функцию ( миРНК и миРНК в РНК-интерференции ). Считается, что в клетках млекопитающих miRNA отвечают за регуляцию до 30% всех генов.
Регуляторные элементы в ДНК, которые могут находиться в непосредственной близости от гена (так называемые цис- элементы) и служат промоторами, которые непосредственно регулируют транскрипцию гена. Гены могут регулироваться так называемыми энхансерами до тысяч пар оснований ( трансэлементов ), где связываются факторы транскрипции , белки, которые дополнительно контролируют транскрипцию генов.
Интроны, которые встречаются внутри гена, но не несут информацию для синтеза белка и удаляются во время сплайсинга во время созревания мРНК . Многие интроны содержат мобильные генетические элементы, которые еще больше увеличивают долю некодирующей ДНК в геноме .
Нетранслируемая область — это область ДНК, транскрибируемая на 5′- и 3′-концы РНК, которая может выполнять регуляторную функцию, но не транслируется в белки.
Псевдогены — это нефункциональные гены, которые либо утратили свою функцию в процессе эволюции (обычно после их дупликации), либо были введены в геном путем обратной транскрипции как побочный эффект вставки ретровируса в геном. В случае введения ретровируса у псевдогена обычно отсутствуют необходимые регуляторные области, и он не может быть транскрибирован.
Повторяющаяся ДНК (например, микросателлиты, образующие центромеры ), транспозоны и вирусные элементы.
Теломеры защищают концы хромосом от деградации, потому что ДНК-полимераза, реплицирующая геном, неспособна синтезировать концы ДНК и должна образовываться по другому механизму.
Функция
Известные особенности
Защита генома от мутаций, поскольку некодирующая ДНК снижает влияние вставок и делеций, которые входят в число мутаций, оказывающих наибольшее влияние на синтез белка, поскольку они могут вызвать сдвиг фазы чтения . Вставка некодирующих участков ДНК уменьшает область гена, подверженную этому типу мутации.
Физическая защита генома и роль в делении клеток . Теломеры на краях линейных хромосом обеспечивают защиту от усечения кодирующей части хромосомы во время репликации ДНК. Повторяющаяся последовательность в области центромеры, в свою очередь, служит местом прикрепления кинетохор, разделяющих отдельные хромосомы во время деления клетки.
Области связывания белков, регулирующих судьбу ДНК. Как уже упоминалось, некодирующие области белков могут быть сайтами, специфичными для связывания белков, например факторами транскрипции , которые регулируют, например, транскрипцию или репликацию ДНК .
«Отходы» ДНК
По некоторым данным, отходы ДНК составляют 90% генома. Он имеет другую структуру. Около 17% ДНК человека состоит из последовательностей, называемых элементами L1 ( LINE 1 — длинные вкрапленные ядерные элементы). В некоторых случаях было обнаружено, что эти элементы влияют на транскрипцию кодирующей ДНК, таким образом транскрибируя в белки. Эти белки были обнаружены в опухолевых клетках рака груди и толстой кишки. Элементы L1 расположены в последовательности генов, близких к так называемым генам-супрессорам опухолей.
По мнению противников генетически модифицированных организмов, эта в целом неизвестная функция ненужной ДНК делает невозможным предсказать влияние вновь введенных генов на генетическую модификацию.
Источник: Медицинский портал Нижегородской области
Иллюстрация к статье:
Обсуждение