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12.5: Transposones - Biología

12.5: Transposones - Biología


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Elementos transponibles

Elementos genéticos móviles llamados elementos transponibles o transposones se encuentran en todo el genoma. Estos elementos fueron descritos por primera vez en el maíz por Barbara McClintock en el Laboratorio Cold Spring Harbor, donde observó una alteración de la coloración en los granos de maíz que no seguía la herencia mendeliana simple.

Granos de maíz de McClintock

Cada grano representa un nuevo organismo individual distinto. El color del grano se describe a través de la herencia mendeliana simple donde el púrpura es dominante sobre el amarillo. El Dr. McClintock notó que algunos granos contenían manchas. Ella notó que la alteración de la coloración podría revertirse más tarde en las generaciones posteriores. Ella describió el fenómeno de esta ruptura en las características mendelianas como una “inestabilidad genética”. Con el tiempo, se daría cuenta de que las manchas en estos granos surgían de la inserción de ADN en el área de genes que estaban involucrados en el control de la coloración del grano.

La descripción del Dr. McClintock de este fenómeno y los mecanismos subyacentes fue extremadamente impopular, ya que violaba lo que ya se sabía sobre el fijeza de la genética. Aunque inicialmente escéptica, la biología ha descubierto que estos "genes saltarines" se encuentran en todos los taxones, incluidos los procariotas (donde a menudo se asocian con genes que confieren resistencia a los antibióticos) y más tarde recibió el Premio Nobel. Aproximadamente la mitad del genoma humano está formado por transposones, que constituyen la mayor parte de lo que antes se denominaba "ADN basura". (Ver animación: http://www.dnaftb.org/32/animation.html)

Video avanzado de la alteración de genes mediante salto de genes

Clases de transposones

Los transposones pueden ser autónomos o no autónomos. Transposones autónomos codificar los suyos transposasa enzima que facilita el salto del gen mientras no autónomotransposones requieren la actividad transposasa de otro elemento transponible. Los transposones de ADN funcionales son autónomos y funcionan a través de un "cortar y pegar”Mecanismo. Los transposones de ADN están delimitados por repeticiones terminales flanqueantes que marcan la ubicación en la que la transposasa escinde el ADN. Estos elementos de ADN luego se reintegran en una ubicación diferente dentro del genoma. La escisión del ADN deja marcas de estas repeticiones flanqueantes que se pueden utilizar para estudiar la velocidad y el nivel de los eventos de transposición del ADN dentro de un genoma. La inserción de estos transposones puede afectar la expresión de genes cercanos y puede alterar por completo los genes en los que aterrizan, como se evidencia en los granos de maíz moteados que describió McClintock.

Los transposones de ARN se denominan retrotransposones porque se transcriben en un ARNm y requieren una transcripción inversa para integrarse en el genoma. El elemento móvil más común en el genoma humano son los elementos nucleares intercalados largos (Líneas) y los elementos nucleares cortos intercalados (SINEs). Estos retrotransposones están representados con mayor abundancia por el LINE1 autónomo (L1) y los no autónomos Alu elementos, respectivamente. Alu Los elementos dependen de la expresión de L1 para ser transcritos de forma inversa e integrados en el genoma. Estos retrotransposones funcionan en una "copiar y pegar”Mecanismo y son responsables de la expansión genómica. Como indican sus clasificaciones, las LINE son más largas que las SINE. Esto se debe a la presencia de un segundo marco de lectura que codifica la transposasa.

El genoma humano está plagado de ADN "basura". La coloración verde corresponde a las secuencias de Alu en este cariograma del genoma humano.

Crédito: Andreas Bolzer, Gregor Kreth, Irina Solovei, Daniela Koehler, Kaan Saracoglu, Christine Fauth, Stefan Müller, Roland Eils, Christoph Cremer, Michael R. Speicher, Thomas Cremer (CC-BY 2.5)

  • Secuencia humana L1 (fasta)
  • Secuencia humana Ya5 Alu (fasta)

Video avanzado de clasificación de transposones y evolución de genomas


Contenido

El silenciamiento de ARN describe varias vías relacionadas mecánicamente que están involucradas en el control y la regulación de la expresión génica. [4] [5] [6] Las vías de silenciamiento del ARN están asociadas con la actividad reguladora de ARN pequeños no codificantes (aproximadamente de 20 a 30 nucleótidos de longitud) que funcionan como factores involucrados en la inactivación de secuencias homólogas, promoviendo la actividad endonucleasa, detención de la traducción, y / o modificación cromática o de ADN. [7] [8] [9] En el contexto en el que se estudió por primera vez el fenómeno, se encontró que el ARN pequeño juega un papel importante en la defensa de las plantas contra los virus. Por ejemplo, estos estudios demostraron que las enzimas detectan ARN bicatenario (dsRNA) que normalmente no se encuentran en las células y se digieren en pequeños trozos que no pueden causar enfermedades. [10] [11] [12] [13] [2]

Si bien se comprenden algunas funciones del silenciamiento del ARN y su maquinaria, muchas no. Por ejemplo, se ha demostrado que el silenciamiento de ARN es importante en la regulación del desarrollo y en el control de los eventos de transposición. [14] Se ha demostrado que el silenciamiento del ARN desempeña un papel en la protección antiviral en plantas e insectos. [15] También en la levadura, se ha demostrado que el silenciamiento del ARN mantiene la estructura de la heterocromatina. [16] Sin embargo, el papel variado y matizado del silenciamiento del ARN en la regulación de la expresión génica sigue siendo una investigación científica en curso. Se ha propuesto una gama de funciones diversas para un número creciente de secuencias de ARN pequeñas caracterizadas, por ejemplo, regulación del desarrollo, destino de las células neuronales, muerte celular, proliferación, almacenamiento de grasa, destino de las células hematopoyéticas, secreción de insulina. [17]

El silenciamiento del ARN funciona reprimiendo la traducción o escindiendo el ARN mensajero (ARNm), dependiendo de la cantidad de complementariedad del emparejamiento de bases. El ARN se ha investigado ampliamente dentro de su papel como intermediario en la traducción de genes en proteínas. [18] Sin embargo, los investigadores solo comenzaron a abordar funciones reguladoras más activas a partir de fines de la década de 1990. [19] El estudio histórico que proporciona una comprensión del primer mecanismo identificado fue publicado en 1998 por Fire et al., [1] demostrando que el ARN bicatenario podría actuar como desencadenante del silenciamiento génico. [19] Desde entonces, se han identificado y caracterizado varias otras clases de silenciamiento de ARN. [4] Actualmente, se está explorando el potencial terapéutico de estos descubrimientos, por ejemplo, en el contexto de la terapia génica dirigida. [20] [21]

Si bien el silenciamiento de ARN es una clase de mecanismos en evolución, un tema común es la relación fundamental entre los ARN pequeños y la expresión génica. [8] También se ha observado que las principales vías de silenciamiento de ARN actualmente identificadas tienen mecanismos de acción que pueden involucrar tanto el silenciamiento génico postranscripcional (PTGS) [22] como las vías de silenciamiento génico dependiente de cromatina (CDGS). [4] CDGS implica el ensamblaje de pequeños complejos de ARN en transcripciones nacientes y se considera que abarca los mecanismos de acción que implican el silenciamiento del gen transcripcional (TGS) y el silenciamiento del gen co-transcripcional (CTGS). [23] Esto es significativo al menos porque la evidencia sugiere que los ARN pequeños juegan un papel en la modulación de la estructura de la cromatina y TGS. [24] [25]

A pesar del enfoque temprano en la literatura sobre la interferencia de ARN (ARNi) como un mecanismo central que se produce al nivel de la traducción del ARN mensajero, desde entonces se han identificado otros en la familia más amplia de rutas de silenciamiento del ARN conservado que actúan a nivel del ADN y la cromatina. [26] El silenciamiento de ARN se refiere a la actividad de silenciamiento de una variedad de ARN pequeños y generalmente se considera una categoría más amplia que el ARNi. Si bien los términos a veces se han utilizado indistintamente en la literatura, el ARNi se considera generalmente como una rama del silenciamiento del ARN. En la medida en que sea útil establecer una distinción entre estos conceptos relacionados, se puede pensar que el silenciamiento de ARN se refiere al esquema más amplio de pequeños controles relacionados con ARN involucrados en la expresión génica y la protección del genoma contra secuencias móviles repetitivas de ADN, retroelementos, y transposones en la medida en que puedan inducir mutaciones. [27] Los mecanismos moleculares para el silenciamiento del ARN se estudiaron inicialmente en plantas [12], pero desde entonces se han ampliado para abarcar una variedad de temas, desde hongos hasta mamíferos, lo que proporciona una fuerte evidencia de que estas vías están altamente conservadas. [28]

Actualmente se han identificado al menos tres clases primarias de ARN pequeño, a saber: ARN pequeño de interferencia (ARNip), microARN (miARN) y ARN que interactúa con piwi (piRNA).

Pequeño ARN de interferencia (ARNip) Editar

Los ARNip actúan en el núcleo y el citoplasma y están involucrados en el ARNi y en el CDGS. [4] Los siRNAs provienen de precursores de dsRNA largos derivados de una variedad de precursores de ARN monocatenario (ssRNA), como los ARN sentido y antisentido. Los ARNip también provienen de ARN en horquilla derivados de la transcripción de regiones repetidas invertidas. Los ARNip también pueden surgir enzimáticamente de precursores de ARN no codificantes. [29] El volumen de literatura sobre siRNA dentro del marco de RNAi es extenso.

MicroARN (miARN) Editar

La mayoría de los miRNA actúan en el citoplasma y median en la degradación o detención de la traducción del mRNA. [30] Sin embargo, se ha demostrado que algunos miARN de plantas actúan directamente para promover la metilación del ADN. [31] Los miARN provienen de precursores de horquilla generados por las enzimas RNaseIII Drosha y Dicer. [32] Tanto el miARN como el ARNip forman el complejo de silenciamiento inducido por ARN (RISC) o la forma nuclear de RISC conocida como complejo de silenciamiento transcripcional inducido por ARN (RITS). [33] El volumen de literatura sobre miRNA en el marco de RNAi es extenso.

Tres regiones principales no traducidas y microARN Editar

Tres regiones primarias no traducidas (3'UTR) de ARN mensajeros (ARNm) a menudo contienen secuencias reguladoras que causan interferencia de ARN postranscripcionalmente. Tales 3'-UTR a menudo contienen sitios de unión tanto para microARN (miARN) como para proteínas reguladoras. Al unirse a sitios específicos dentro de la 3'-UTR, los miARN pueden disminuir la expresión génica de varios ARNm inhibiendo la traducción o provocando directamente la degradación del transcrito. El 3'-UTR también puede tener regiones silenciadoras que se unen a proteínas represoras que inhiben la expresión de un ARNm.

El 3'-UTR a menudo contiene elementos de respuesta de microARN (MRE). Los MRE son secuencias a las que se unen los miARN. Estos son motivos prevalentes dentro de 3'-UTR. Entre todos los motivos reguladores dentro de los 3'-UTR (por ejemplo, incluidas las regiones silenciadoras), los MRE constituyen aproximadamente la mitad de los motivos.

A partir de 2014, el sitio web miRBase, [34] un archivo de secuencias y anotaciones de miARN, enumeró 28.645 entradas en 233 especies biológicas. De estos, 1.881 miARN estaban en loci de miARN humanos anotados. Se predijo que los miARN tenían un promedio de aproximadamente cuatrocientos ARNm diana (que afectaban la expresión de varios cientos de genes). [35] Freidman y col. [35] estiman que & gt45,000 sitios diana de miARN dentro de las 3'UTR de ARNm humano se conservan por encima de los niveles de fondo, y & gt60% de los genes codificadores de proteínas humanas han estado bajo presión selectiva para mantener el apareamiento con los miARN.

Los experimentos directos muestran que un solo miRNA puede reducir la estabilidad de cientos de mRNA únicos. [36] Otros experimentos muestran que un solo miARN puede reprimir la producción de cientos de proteínas, pero que esta represión a menudo es relativamente leve (menos del doble). [37] [38]

Los efectos de la desregulación de la expresión génica por miARN parecen ser importantes en el cáncer. [39] Por ejemplo, en los cánceres gastrointestinales, nueve miARN han sido identificados como alterados epigenéticamente y efectivos para regular a la baja las enzimas reparadoras del ADN. [40]

Los efectos de la desregulación de la expresión génica por miARN también parecen ser importantes en los trastornos neuropsiquiátricos, como la esquizofrenia, el trastorno bipolar, la depresión mayor, la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer y los trastornos del espectro autista. [41] [42] [43]

ARN que interactúa con piwi (piRNA) Editar

Los piRNA representan la clase más grande de pequeñas moléculas de ARN no codificantes expresadas en células animales, derivadas de una gran variedad de fuentes, que incluyen ADN repetitivo y transposones. [44] Sin embargo, la biogénesis de piRNAs también es la menos conocida. [45] Los piRNAs parecen actuar tanto a nivel postranscripcional como de cromatina. Se diferencian del miARN debido al menos a un aumento en términos de tamaño y complejidad. Repita el ARN interferente pequeño asociado (rasiRNA) se consideran una subespecie de piRNA. [3]

El flujo mecanicista más básico para el silenciamiento de ARN es el siguiente: (Para obtener una explicación más detallada del mecanismo, consulte el artículo ARNi: mecanismo celular).

1: ARN con construcciones de horquilla / panhandle de repeticiones invertidas - & gt 2: dsRNA - & gt 3: miARN / ARNip - & gt 4: RISC - & gt 5: Destrucción del ARNm diana

  1. Se ha descubierto que el mejor precursor de un buen silenciamiento de ARN es tener ARN antisentido monocatenario con repeticiones invertidas que, a su vez, construyen pequeñas construcciones de ARN en horquilla y panhandle. [6] Las construcciones horquilla o panhandle existen para que el ARN pueda permanecer independiente y no aparearse con otras cadenas de ARN.
  2. Estos pequeños ARN en horquilla y / o panhandles luego se transportan desde el núcleo al citosol a través del receptor de exportación nuclear llamado exportin-5, y luego se transforman en un ARNdc, un ARN bicatenario, que, como el ADN, es una serie bicatenaria. de nucleótidos. Si el mecanismo no usara dsRNA, sino solo hebras simples, habría una mayor probabilidad de que se hibridara con otros mRNA "buenos". Como doble hebra, se puede mantener de guardia para cuando se necesite.
  3. Luego, el dsRNA es cortado por un Dicer en pequeñas (21-28 nt = nucleótidos de largo) hebras de miRNA (microRNA) o siRNA (RNA de interferencia cortos). Un Dicer es una endoribonucleasa RNasa, que es un complejo de una proteína mezclada con una hebra. (s) de ARN.
  4. Por último, los miRNA / siRNA de doble hebra se separan en hebras simples, la hebra de ARN antisentido de los dos se combinará con otro complejo de enzima endoribonucleasa llamado RISC (complejo de silenciamiento inducido por ARN), que incluye el componente catalítico Argonaute, y guiará al RISC a romperse hasta el ARNm diana "perfectamente complementario" o el ARN genómico viral para que pueda ser destruido. [2] [6]
  5. Significa que, basándose en un área específica de secuencia corta, se cortará un ARNm correspondiente. Para asegurarse, también se cortará en muchos otros lugares. (Si el mecanismo solo funcionara con un tramo largo, entonces habría una mayor probabilidad de que no tuviera tiempo de coincidir con su ARNm largo complementario). También se ha demostrado que los ARN de interferencia cortos asociados repetidamente (rasiRNA) tienen una papel en la orientación de la modificación de la cromatina. [2]

Para obtener una explicación animada del mecanismo de RNAi por Nature Reviews, consulte la sección Enlaces externos a continuación.

Inmunidad contra virus o transposones Editar

El silenciamiento de ARN es el mecanismo que utilizan nuestras células (y las células de todos los reinos) para combatir los virus y transposones de ARN (que se originan tanto en nuestras propias células como en otros vehículos). [2] En el caso de los virus de ARN, estos son destruidos inmediatamente por el mecanismo citado anteriormente. En el caso de los transposones, es un poco más indirecto. Dado que los transposones se encuentran en diferentes partes del genoma, las diferentes transcripciones de los diferentes promotores producen ARNm complementarios que pueden hibridar entre sí. Cuando esto sucede, la maquinaria de ARNi entra en acción, debilitando los ARNm de las proteínas que serían necesarias para mover los propios transposones. [46]

Regulación descendente de genes Editar

Para obtener una explicación detallada de la regulación a la baja de genes, consulte RNAi: regulación a la baja de genes

Regulación ascendente de genes Editar

Para obtener una explicación detallada de la regulación por aumento de genes, consulte RNAi: regulación por aumento de genes

El silenciamiento de ARN también se regula Editar

De la misma manera que el silenciamiento de ARN regula los ARNm diana aguas abajo, el propio silenciamiento del ARN está regulado. Por ejemplo, las señales de silenciamiento se propagan entre las células mediante un grupo de enzimas llamadas RdRP (ARN polimerasas dependientes de ARN) o RDR. [2]

La creciente comprensión de los mecanismos de silenciamiento de genes de ARN pequeño que involucran la degradación de ARNm específico de secuencia mediada por ARNdc ha impactado directamente en los campos de la genómica funcional, la biomedicina y la biología experimental. La siguiente sección describe varias aplicaciones que involucran los efectos del silenciamiento de ARN. Estos incluyen usos en biotecnología, terapéutica e investigación de laboratorio. También se están aplicando técnicas bioinformáticas para identificar y caracterizar un gran número de ARN pequeños y sus objetivos.

Biotecnología Editar

La introducción artificial de dsRNA o siRNA largos se ha adoptado como una herramienta para inactivar la expresión génica, tanto en células cultivadas como en organismos vivos. [2] La resolución estructural y funcional de ARN pequeños como efectores del silenciamiento del ARN ha tenido un impacto directo en la biología experimental. Por ejemplo, el dsRNA puede sintetizarse para tener una secuencia específica complementaria a un gen de interés. Una vez introducido en una célula o sistema biológico, se reconoce como material genético exógeno y activa la vía de silenciamiento del ARN correspondiente. Este mecanismo puede usarse para efectuar disminuciones en la expresión génica con respecto a la diana, útil para investigar la pérdida de función de genes en relación con un fenotipo. Es decir, estudiar los efectos fenotípicos y / o fisiológicos de las disminuciones de expresión puede revelar el papel de un producto génico. Los efectos observables se pueden matizar, de modo que algunos métodos pueden distinguir entre "knockdown" (disminución de la expresión) y "knockout" (eliminar la expresión) de un gen. [47] Las tecnologías de interferencia de ARN se han señalado recientemente como una de las técnicas más ampliamente utilizadas en genómica funcional. [48] ​​Se han utilizado pantallas desarrolladas con ARN pequeños para identificar genes implicados en procesos fundamentales como la división celular, la apoptosis y la regulación de las grasas.

Biomedicina Editar

Desde al menos mediados de la década de 2000, ha habido un interés creciente en el desarrollo de ARN de interferencia cortos para aplicaciones biomédicas y terapéuticas. [49] Para reforzar este interés hay un número creciente de experimentos que han demostrado con éxito el potencial clínico y la seguridad de los ARN pequeños para combatir enfermedades que van desde infecciones virales hasta cáncer, así como trastornos neurodegenerativos.[50] En 2004, las primeras solicitudes de nuevos fármacos en investigación para el ARNip se presentaron en los Estados Unidos ante la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés). Su objetivo era ser una terapia para la degeneración macular relacionada con la edad. [48] ​​El silenciamiento del ARN in vitro e in vivo se ha logrado mediante la creación de desencadenantes (ácidos nucleicos que inducen ARNi) ya sea mediante la expresión en virus o la síntesis de oligonucleótidos. [51] De manera optimista, muchos estudios indican que las pequeñas terapias basadas en ARN pueden ofrecer armas nuevas y potentes contra patógenos y enfermedades donde los tratamientos de moléculas pequeñas / farmacológicos y vacunas / biológicos han fallado o han demostrado ser menos efectivos en el pasado. [49] Sin embargo, también se advierte que el diseño y la entrega de pequeñas moléculas efectoras de ARN deben considerarse cuidadosamente para garantizar la seguridad y la eficacia.

El papel del silenciamiento de ARN en la terapéutica, la medicina clínica y el diagnóstico es un área de rápido desarrollo y se espera que en los próximos años algunos de los compuestos que utilizan esta tecnología alcancen la aprobación del mercado. Se ha resumido un informe a continuación para resaltar los muchos dominios clínicos en los que el silenciamiento del ARN está desempeñando un papel cada vez más importante, entre los que se encuentran los trastornos oculares y retinianos, el cáncer, los trastornos renales, la disminución de LDL y los antivirales. [51] La siguiente tabla muestra una lista de terapias basadas en ARNi que se encuentran actualmente en varias fases de ensayos clínicos. El estado de estos ensayos se puede controlar en el sitio web ClinicalTrials.gov, un servicio de los Institutos Nacionales de Salud (NIH). [52] Cabe destacar los tratamientos en desarrollo para los trastornos oculares y retinianos, que fueron de los primeros compuestos en alcanzar el desarrollo clínico. AGN211745 (sirna027) (Allergan) y bevasiranib (Cand5) (Opko) se sometieron a desarrollo clínico para el tratamiento de la degeneración macular relacionada con la edad, pero los ensayos terminaron antes de que los compuestos llegaran al mercado. Otros compuestos en desarrollo para afecciones oculares incluyen SYL040012 (Sylentis) y QPI-007 (Quark). SYL040012 (bamosinan) es un fármaco candidato en desarrollo clínico para el glaucoma, una neurdegeneración óptica progresiva frecuentemente asociada a un aumento de la presión intraocular QPI-007 es un candidato para el tratamiento del glaucoma de ángulo cerrado y la neuropatía óptica isquémica anterior no arterítica, ambos compuestos son actualmente sometidos a ensayos clínicos de fase II. También se están desarrollando varios compuestos para afecciones como el cáncer y las enfermedades raras.

Dominio clínico Droga Indicación Objetivo
Trastornos oculares y retinianos. TD101 Paquioniquia congénita Mutante de queratina 6A N171K
Trastornos oculares y retinianos. QPI-1007 Neuropatía óptica isquémica anterior no arterítica Caspasa 2
Trastornos oculares y retinianos. AGN211745 Degeneración macular relacionada con la edad, neovascularización coroidea VEGFR1
Trastornos oculares y retinianos. PF-655 Edema macular diabético, degeneración macular relacionada con la edad RTP801
Trastornos oculares y retinianos. SYL040012 Glaucoma receptor adrenérgico β2
Trastornos oculares y retinianos. Bevasiranib Edema macular diabético VEGF
Trastornos oculares y retinianos. Bevasiranib Degeneración macular VEGF
Cáncer CEQ508 Poliposis adenomatosa familiar β-catenina
Cáncer ALN-PLK1 Tumor de hígado PLK1
Cáncer COLMILLO Tumor solido Furin
Cáncer CALAA-01 Tumor solido RRM2
Cáncer SPC2996 leucemia linfocítica crónica BCL-2
Cáncer ALN-VSP02 Tumor solido VEGF, proteína del huso de kinesina
Cáncer NCT00672542 Melanoma metastásico LMP2, LMP7 y MECL1
Cáncer Atu027 Neoplasias sólidas PKN3
Trastornos renales QPI-1002 / I5NP Lesión renal aguda p53
Trastornos renales QPI-1002 / I5NP Trasplante de riñón con disfunción del injerto p53
Trastornos renales QPI-1002 / I5NP Lesión renal insuficiencia renal aguda p53
Reducción de LDL TKM-ApoB Hipercolesterolemia APOB
Reducción de LDL PRO-040,201 Hipercolesterolemia APOB
Antivírico miravirsen Virus de la hepatitis C miR-122
Antivírico pHIV7-shI-TAR-CCR5RZ VIH Proteína Tat del VIH, ARN TAR del VIH, CCR5 humano
Antivírico ALN-RSV01 RSV Nucleocápside de RSV
Antivírico ALN-RSV01 VSR en pacientes con trasplante de pulmón Nucleocápside de RSV

Desafío principal Editar

Al igual que con los medicamentos fabricados convencionales, el principal desafío en el desarrollo de ramificaciones exitosas de los medicamentos basados ​​en ARNi es la entrega precisa de los desencadenantes de ARNi donde se necesitan en el cuerpo. La razón por la que el antídoto de la degeneración macular ocular tuvo éxito antes que el antídoto para otras enfermedades es que el globo ocular es casi un sistema cerrado y el suero se puede inyectar con una aguja exactamente donde debe estar. Los futuros medicamentos exitosos serán los que puedan aterrizar donde sea necesario, probablemente con la ayuda de nanobots. A continuación se muestra una versión de una tabla [51] que muestra los medios existentes de administración de los activadores de RNAi.

Laboratorio Editar

La comunidad científica se ha apresurado a aprovechar el silenciamiento de ARN como herramienta de investigación. El direccionamiento estratégico del ARNm puede proporcionar una gran cantidad de información sobre la función del gen y su capacidad para activarse y desactivarse. El silenciamiento de ARN inducido puede servir como método controlado para suprimir la expresión génica. Dado que la maquinaria se conserva en la mayoría de los eucariotas, estos experimentos se adaptan bien a una variedad de organismos modelo. [53] En la práctica, la expresión de ARN en horquilla cortos sintéticos se puede utilizar para alcanzar una caída estable. [54] Si se puede hacer que los promotores expresen estos ARN de horquilla cortos de diseño, el resultado suele ser una eliminación de genes potente, estable y controlada en contextos in vitro e in vivo. [55] Los sistemas de vectores de ARN de horquilla corta pueden considerarse aproximadamente análogos en alcance al uso de sistemas de sobreexpresión de ADNc. [56] En general, los ARN pequeños sintéticos y naturales han demostrado ser una herramienta importante para estudiar la función de los genes tanto en las células como en los animales. [57]

Los enfoques bioinformáticos para identificar ARN pequeños y sus objetivos han devuelto varios cientos, si no miles, de candidatos de ARN pequeños que se predice que afectarán la expresión génica en plantas, C. elegans, D. melanogaster, pez cebra, ratón, rata y ser humano. [58] Estos métodos están dirigidos principalmente a identificar pequeños candidatos de ARN para experimentos de eliminación, pero pueden tener aplicaciones más amplias. Un enfoque bioinformático evaluó los criterios de conservación de la secuencia filtrando los sitios de unión al objetivo complementarios de la semilla. El estudio citado predijo que aproximadamente un tercio de los genes de mamíferos serían regulados, en este caso, por miARN. [59]

Análisis de riesgo-beneficio y ética Editar

Un aspecto del silenciamiento de ARN a considerar son sus posibles efectos fuera del objetivo, toxicidad y métodos de administración. Para que el silenciamiento del ARN se convierta en un fármaco convencional, primero debe superar las típicas cuestiones éticas de la biomedicina. [60] Mediante el análisis de riesgo-beneficio, los investigadores pueden determinar si el silenciamiento del ARN se ajusta a ideologías éticas como la no maleficencia, la beneficencia y la autonomía. [61]

Existe el riesgo de crear virus aptos para la infección que podrían infectar a personas que no lo consienten. [62] También existe el riesgo de afectar a las generaciones futuras con base en estos tratamientos. Estos dos escenarios, con respecto a la autonomía, es posiblemente poco ético. En este momento, los métodos de administración inseguros y los aspectos no deseados de los virus vector se suman al argumento en contra del silenciamiento del ARN. [61]

En términos de efectos fuera del objetivo, el ARNip puede inducir respuestas de interferón innatas, inhibir los miARN endógenos a través de la saturación y puede tener secuencias complementarias a otros ARNm no diana. Estos objetivos fuera de objetivos también podrían tener regulaciones al alza de objetivos, como oncogenes y genes antiapoptóticos. La toxicidad del silenciamiento de ARN aún se está revisando ya que existen informes contradictorios. [61] [62] [63]

El silenciamiento de ARN se está desarrollando rápidamente, por eso, las cuestiones éticas deben discutirse más a fondo. Con el conocimiento de los principios éticos generales, debemos realizar continuamente análisis de riesgo-beneficio. [61]


Biotransformación

P. Jungsuwadee, M.E. Vore, en Toxicología integral, 2010

4.26.2 Nomenclatura

Los genes ABC representan una superfamilia de transportadores de membrana que se unen al ATP y utilizan la energía derivada de la hidrólisis del ATP para impulsar el transporte de sustratos a través de la membrana contra un gradiente de concentración. Un gen ABC típico de "longitud completa" contiene dos dominios de unión a ATP, denominados dominios de unión a nucleótidos (NBD) y dos dominios que atraviesan la membrana (MSD), en la disposición de NH2–MSD – NBD – MSD – NBD – COOH ( Figura 1 ). Algunos genes ABC representan transportadores extendidos de longitud completa, mientras que otros son semi-transportadores que contienen un MSD y NBD, y estos semi-transportadores deben formar dímeros para generar un transportador funcional ( Figura 1 ). Los NBD contienen los motivos Walker A y B, separados por ∼90-120 aminoácidos, y el motivo de firma ABC (también denominado C-loop, o motivo LSGGQ) corriente arriba del motivo Walker B. La alineación de las secuencias de aminoácidos del NBD se ha utilizado para nombrar y clasificar el conjunto completo de 48 genes ABC humanos en siete subfamilias (Dean et al. 2001), y el Comité de Nomenclatura Genética Humana ha designado estas subfamilias como ABCA a través de ABCG (Klein et al. 1999 ). Figura 2 muestra el árbol de unión de vecinos de los genes ABC humanos, el resultado de este análisis filogenético completo, la nomenclatura de los genes ABC está en excelente acuerdo con los grupos filogenéticos obtenidos (Dean y Allikmets 2001).

Figura 1 . Topología de proteínas transportadoras ABC de longitud media, longitud completa y longitud completa extendida. Los semi-transportadores contienen solo un MSD y un NBD. Los transportadores de longitud completa están representados por ABCB1 / MDR1 / P-glicoproteína. Sus estructuras contienen un transportador "núcleo" que tiene dos MSD y dos NBD. Los transportadores de longitud completa extendidos tienen un MSD adicional extendido desde el extremo N de la estructura del núcleo. Son homólogas a ABCC1 y sus N-terminales son extracelulares, en contraste con las proteínas de longitud completa y semi-transportadoras, donde los N-terminales son citosólicos.

Figura 2 . Árbol de unión de vecinos filogenéticos de los genes ABC humanos. Las secuencias de aminoácidos de las proteínas del dominio de unión a ATP altamente conservadas se identificaron utilizando el transportador modelo ABC (acceso PF00005) de la base de datos pfam (Bateman et al. 1999) como lo describe Dean et al. (2001). Algunas proteínas analizadas contienen dos dominios de unión a ATP (indicados en las figuras como I y II), mientras que otras contienen solo un dominio de unión a ATP (p. Ej., Los semi-transportadores que se muestran en Figura 1 ). Decano, M. Allikmets, R. J. Bioenerg. Biomembr. 2001, 33, 475–479.


Discusión

Nuestros resultados muestran que las características funcionales y estructurales de los genomas y cromosomas de trigo individuales se reflejan en los patrones de accesibilidad a la cromatina evaluados por la digestión diferencial de MNasa. La accesibilidad general a la cromatina del genoma D del trigo, que se fusionó con los genomas AB hace unos 10.000 años, fue sustancialmente mayor que la de los genomas A y B que se fusionaron hace menos de 1,3 millones de años [27, 47,48,49,50 ]. Las diferencias intergenómicas en la accesibilidad de la cromatina en el genoma D se observaron en todas las regiones genómicas, incluidas las secuencias de codificación de genes, las regiones aguas arriba y aguas abajo de los genes y las regiones intergénicas. Estas observaciones son consistentes con la menor abundancia de marcas represivas de histonas H3K27me3 en todo el cuerpo del gen y un mayor nivel de expresión génica en el genoma D [30]. La acumulación posterior a la hibridación de cambios epigenéticos a lo largo del tiempo [32, 51, 52] es uno de los posibles factores que podrían influir en los estados de cromatina a nivel del genoma, lo que da como resultado niveles más altos de accesibilidad a la cromatina en el genoma D. Sin embargo, la falta de diferencias sustanciales entre los genomas en la proporción de sitios CpG, CHH y CHG metilados [31] indica que un aumento en la accesibilidad a la cromatina del genoma D no está directamente asociado con la metilación diferencial del ADN.

Otro factor probable es la composición y abundancia relativa de la porción repetitiva del genoma. El genoma D es casi 1 Gb más pequeño que los genomas A y B debido a la pérdida de 800 Mb de Gypsy LTR TEs [34, 53], que en nuestro estudio mostró la correlación negativa más fuerte con la accesibilidad a la cromatina en los tres genomas de trigo. En general, los ET en el genoma D tienden a ser más jóvenes que los ET en los otros genomas [34], lo que es indicativo de una actividad ET más reciente en el linaje del genoma D en comparación con la de los genomas A y B. El aumento de la densidad de genes y la reducción que la acompaña en los tamaños de las regiones intergénicas [35], y la propagación de estados de cromatina accesibles desde los genes a los ET circundantes que observamos en nuestro estudio, probablemente contribuyan al aumento general de la accesibilidad a la cromatina en el genoma D del trigo.

La MNasa-seq diferencial reveló una serie de regiones genómicas detectables sólo en condiciones de digestión ligera [3, 4] y ocupadas por factores de transcripción o nucleosomas con conformaciones que hacen que el ADN enlazador sea más accesible. Detectamos una abundancia de MSF en las regiones reguladoras proximales, donde los niveles de accesibilidad a la cromatina mostraron una correlación positiva con la expresión génica [1, 3, 54, 55] y fueron predictivos de los niveles de expresión desequilibrados entre los homoeólogos duplicados, lo que respalda los resultados. de los estudios de accesibilidad a la cromatina realizados utilizando los enfoques DNase-seq y ATAC-seq en trigo [18, 29]. Sin embargo, la mayoría de las MSF (67%) identificadas en nuestro estudio se ubicaron en las regiones intergénicas ricas en TE, con una distancia promedio de 137 kb desde el gen más cercano, y se superpusieron con TE anotados. Estos resultados son consistentes con la prevalencia de supuestos casos distantes. cis-Elementos reguladores en cultivos con genomas grandes (maíz, cebada) [7, 12, 21] y, combinados con el potencial regulador demostrado de los elementos TE derivados de regiones con cromatina abierta [7, 22], sugieren que la expansión del tamaño del genoma impulsada por La proliferación de TE en los genomas del trigo tiene el potencial de diversificar las vías reguladoras de la expresión génica. Sin embargo, la expansión del espacio TE no se correlaciona directamente con la frecuencia de MSF, que parece estar condicionada por la densidad genética regional. El nivel de enriquecimiento de MSF en las regiones cromosómicas distales con alta densidad de genes / TE baja en comparación con el nivel de enriquecimiento de MSF en las regiones pericentroméricas caracterizadas por baja densidad de genes / TE es consistente con esta hipótesis y está respaldado por el hallazgo de que el tamaño total de regiones de cromatina accesibles distantes (dACR) con potencial regulador no escala linealmente con un aumento en el tamaño del genoma [12].

Descubrimos que la accesibilidad a la cromatina de los TE y genes vecinos y los niveles de expresión génica tienden a correlacionarse. Los ET ubicados más cerca de los genes tienen niveles más altos de accesibilidad a la cromatina que los respectivos ET de la misma familia ubicados más lejos de los genes. Asimismo, los genes que tienen TE localizados a 2 kb del sitio de inicio tienden a tener menores niveles de accesibilidad y expresión de cromatina que los genes que tienen TE localizados a más de 2 kb del gen. También observamos un efecto del tipo TE sobre la accesibilidad a la cromatina en las regiones promotoras, con algunas familias de los TE de clase 1 y clase 2 que muestran la accesibilidad a la cromatina más baja y más alta, respectivamente. Nuestros resultados indican que los mecanismos celulares destinados a mantener los ET silenciados y la expresión génica activa son sensibles tanto al espaciamiento físico entre estas dos características genómicas, como a los tipos de ET, y parecen ser consistentes con modelos en los que la activación o supresión transcripcional de los ET pueden afectar la expresión de genes adyacentes [56, 57] a través de mecanismos epigenéticos [9, 58]. Además, parece que la tasa de transición de los estados de cromatina accesibles a inaccesibles entre las regiones génicas e intergénicas repetitivas también se ve afectada por el espaciamiento físico entre genes, con una tasa de transición más rápida en las regiones pericentroméricas que tienen menor densidad génica. En conjunto, estas observaciones sugieren que el tamaño y la composición de las regiones intergénicas podrían desempeñar un papel importante en la configuración de la organización de la porción expresada del genoma del trigo y su regulación.

Nuestro estudio muestra que la distribución de la accesibilidad a la cromatina en las regiones intergénicas sigue un gradiente negativo a lo largo del eje centrómero-telómero consistente con los cinco segmentos cromosómicos previamente definidos con distintos patrones de densidad génica, expresión, tasa de recombinación y diversidad: dos distales (R1 , R3), dos pericentroméricos (R2a, R2b) y uno centromérico (C) [37]. Si bien este gradiente de accesibilidad a la cromatina fue consistente para todas las clases principales de ET, no se observó para las regiones génicas, lo que indica que la distribución de los estados de cromatina en las secuencias intergénicas a lo largo de los cromosomas tiene poco efecto sobre los patrones cromosómicos de accesibilidad a la cromatina dentro de los genes. Sugerimos que la posición de los cromosomas podría ser uno de los factores que influyen en las tendencias de accesibilidad de la cromatina a gran escala en todo el genoma. Sin embargo, el análisis del cromosoma 4A reordenado estructuralmente, donde la región R1 distal está formada por la región anterior R2b intersticial [38, 39], demostró que los estados de cromatina previamente establecidos permanecen prácticamente sin cambios después de la reubicación en una posición cromosómica diferente. , lo que indica que la distribución de la accesibilidad de la cromatina a lo largo de los cromosomas está impulsada por factores distintos de la posición en el eje centrómero-telómero solo. La falta de cambios sustanciales en la cromatina desde la aparición de la reordenación estructural del cromosoma 4A sugiere que los estados globales de la cromatina tienden a permanecer estables, al menos en escalas de tiempo evolutivas breves, y se definen principalmente por la composición de la secuencia de una región genómica.

Uno de los factores probables que subyacen a los patrones cromosómicos de accesibilidad a la cromatina es el espaciamiento físico entre genes. Los análisis recientes de la composición de TE en el genoma del trigo encontraron que a pesar de la falta de conservación de la secuencia en las secuencias intergénicas entre los cromosomas homoeólogos del trigo, el espaciamiento físico entre genes permanece conservado [34], lo que indica la importancia de este factor para la organización del genoma. y función. Nuestros resultados muestran que la accesibilidad de la cromatina en las regiones intergénicas decae en función de la distancia de un gen, con la tasa de decaimiento influenciada positivamente por la distancia física al gen adyacente.Parece que las regiones intergénicas más largas que albergan un mayor número de TE se dirigen más eficazmente para el silenciamiento de TE y la supresión de la cromatina que las regiones intergénicas más cortas, creando así un gradiente de accesibilidad a la cromatina a lo largo del eje telómero-centrómero. Estos resultados están en consonancia con las predicciones basadas en el modelado de la propagación de TE, la respuesta de un genoma del huésped a la propagación de TE y la acumulación de TE silenciados en un genoma del huésped [59]. Este modelo sugiere que menores tasas de deleción de TE, que dan como resultado la acumulación de TE en el genoma, podrían conducir a un silenciamiento más eficaz de las copias de TE duplicadas a través de la vía de metilación del ADN mediada por siRNA, aumentando así el tamaño del genoma [59]. Sin embargo, este modelo no explica el origen de un gradiente de densidad genética a lo largo del eje telómero-centrómero y la acumulación preferencial de TE en las regiones pericentroméricas. Si la inserción de TE cerca de los genes se selecciona negativamente debido a sus efectos perjudiciales sobre la expresión génica [58], y al mismo tiempo la retención de TE está bajo selección positiva como parte de las vías necesarias para controlar la proliferación de TE [59], se podría sugerir que TE La distribución se define por la eficiencia de la selección en diferentes partes de un genoma, que a su vez está fuertemente influenciada por la tasa de recombinación. La fuerte supresión de la recombinación en las regiones pericentroméricas de los cromosomas de trigo grandes, y asociada con esta reducción en la eficiencia de selección [60, 61], podría potencialmente crear condiciones para la acumulación desproporcionada de TE en las regiones pericentroméricas en comparación con las regiones distales. Este factor, a su vez, podría ser responsable del gradiente de accesibilidad de la cromatina a lo largo de los brazos del cromosoma del trigo. No está claro si esta arquitectura de la cromatina juega algún papel funcional o es simplemente la consecuencia de la distribución del espaciamiento de genes, pero considerando informes recientes que mostraron la participación de los ET intergénicos en la regulación del desarrollo de la arquitectura de la cromatina 3D y la expresión génica [7, 11, 12, 21, 22, 57], así como la conservación evolutiva del espaciamiento de genes en el genoma del trigo [34] y la abundancia de cromatina / MSF accesible en el espacio intergénico [7, 12, 21], es posible que dicha organización de la cromatina es de importancia funcional. Los estudios adicionales que incorporen el análisis comparativo de la estructura de la cromatina en 3D probablemente arrojarán algo de luz sobre el papel funcional de los patrones cromosómicos de accesibilidad a la cromatina observados en nuestro estudio.

Según la cobertura de lectura de DNS-seq, se observaron los niveles más bajos de accesibilidad a la cromatina en nuestro conjunto de datos para los centrómeros de trigo. Sin embargo, encontramos que los nucleosomas centroméricos del trigo tienen regiones que son más sensibles a la luz que a las condiciones de digestión intensa. Esta observación probablemente refleja la conformación no convencional previamente demostrada de nucleosomas centroméricos que llevan la variante CENH3 de la histona H3 [43]. Esta sensibilidad diferencial a la concentración de MNasa produjo los picos de puntuación de DNS locales más altos en las regiones centroméricas que en casi todos los casos coincidieron con las señales CENH3 detectadas previamente [35, 44]. Esta tendencia fue constante incluso para el cromosoma 4D del trigo, que mostró un reposicionamiento de la ubicación de la señal CENH3 entre diferentes cultivares de trigo [45]. En todos los cromosomas, excepto 4D, los picos de puntuación de DNS más altos coincidieron con una mayor densidad de elementos Cereba LTR y la señal CENH3. En el cromosoma 4D del cultivar Chinese Spring, la señal centromérica CENH3 se superpuso con el pico de puntuación de DNS y se alejó del pico de densidad Cereba LTR. Se observaron patrones inusuales de cobertura de lectura, puntuación de DNS, señales de Cereba LTR y CENH3 en el cromosoma 5D, que mostraron dos picos bien separados para la puntuación de DNS, densidad de Cereba LTR y cobertura de lectura. Sin embargo, sólo una de estas regiones se superpuso con una señal CENH3 detectada mediante inmunofluorescencia CENH3 [45] e inmunoprecipitación [35, 44], lo que sugiere que no en todos los casos la coincidencia de la puntuación de DNS y los picos de densidad de Cereba LTR predice la ubicación del centrómero.

Aquí, también mostramos que la accesibilidad a la cromatina es un fuerte predictor del efecto de la variación de SNP en el fenotipo, lo que indica que el mapa desarrollado de estados de cromatina en el genoma del trigo es útil para priorizar SNP en experimentos de selección genómica o detectar SNP causales en estudios de mapeo de genes. o GWAS. De manera consistente, las regiones del genoma del maíz con alta accesibilidad a la cromatina albergaron variantes de SNP que explican una proporción sustancial de variación fenotípica para una serie de rasgos agronómicos [4, 7, 12]. El valor de los datos de accesibilidad a la cromatina para detectar regiones genómicas causales también se demostró previamente para el maíz, donde la accesibilidad a la cromatina DNasa I se utilizó para predecir potenciadores distantes en todo el genoma y para el b1, bx1, y tb1 genes [7, 12, 21].


Enfermedad del cólera

Elemento SXT

Los plásmidos y transposones conjugativos, integrones, bacteriófagos y elementos conjugativos integradores, más conocidos como elementos genéticos móviles bacterianos (MGE), son vehículos de adquisición de genes de resistencia a fármacos que facilitan la transmisión de genes de resistencia en bacterias. Vibrio cholerae El O139, además del nuevo antígeno O, portaba un elemento SXT de integración cromosómica auto-transmisible y conjugativo (100 kb) que confería resistencia al sulfametoxazol, trimetoprim, cloranfenicol y estreptomicina (Waldor et al., 1996). Se observaron variaciones en los últimos V. cholerae O139 aislados de la India, que contienen SXT, aunque muestran una resistencia variable a la estreptomicina pero son sensibles al sulfametoxazol, trimetoprima (Mitra et al., 1996 Sinha et al., 2002 Yam et al., 1994). Posteriormente se ha detectado SXT con o sin genes de resistencia a fármacos entre V. cholerae O1, O139 y no O1, no O139 aislados de India, Bangladesh, Mozambique, México, Laos, Vietnam, Sudáfrica y China (Amita et al., 2003 Burrus et al., 2006a, b Dalsgaard et al. , 2001 Ehara et al., 2004 Hochhut et al., 2001 Iwanaga et al., 2004 Mohapatra et al., 2008 Mohapatra et al. 2010 Pan et al., 2008 Taviani et al., 2012). Curiosamente, los factores que promueven la propagación de SXT entre bacterias no se han establecido claramente. Sin embargo, se ha demostrado que la respuesta SOS induce la propagación horizontal de SXT de una manera similar al ciclo de vida lítico del bacteriófago λ (Beaber et al., 2004). Los elementos SXT muestran una variación considerable con respecto a los genes de resistencia a los fármacos, lo que sugiere un reordenamiento genético en estos elementos. Vibrio cholerae aislado antes de la aparición del serogrupo O139 rara vez poseía SXT, lo que indica que SXT puede no haber sido una parte integral de la V. cholerae genoma. De ahí el origen y adquisición de SXT por V. cholerae puede proporcionar información sobre la evolución de SXT y la adquisición de resistencia a los medicamentos.


Materiales y métodos

Conjuntos de datos genómicos

Descargamos conjuntos de genomas de 42 especies de artrópodos de NCBI GenBank en ftp.ncbi.nlm.nih.gov/genomes (consultado por última vez el 26 de noviembre de 2014 Archivo adicional 4: Tabla S2), así como los conjuntos de genomas de 31 especies adicionales de la Servidor FTP i5k en ftp://ftp.hgsc.bcm.edu:/I5K-pilot/ (último acceso 2016-07-08 Archivo adicional 4: Tabla S2). Nuestro muestreo de taxón incluye 21 dípteros, cuatro lepidópteros, un tricópteros, cinco coleópteros, un estrepsípteros, 14 himenópteros, un psocodeano, seis hemípteros, un tisanóptero, un blatodeo, un isopterano, un ortóptero, un efemetróptero, un arqueóptero, un odontólogo un diploma. Como grupos externos incluimos tres crustáceos, un miriápodo, seis queliceratos y un onicóforo.

Construcción de bibliotecas de repeticiones específicas de especies y anotación TE en los genomas

Compilamos bibliotecas de TE específicas de especies utilizando métodos de anotación automatizados. Se empleó RepeatModeler Open-1.0.8 [94] para agrupar repetitivas k-mers en los genomas ensamblados e inferir secuencias de consenso. Estas secuencias de consenso se clasificaron mediante una búsqueda de similitud basada en referencias en RepBase Update 20140131 [95]. Luego, se buscaron las entradas en las bibliotecas de repeticiones resultantes mediante el uso de nucleótidos BLAST en la base de datos NCBI nr (descargado 2016-03-17 de ftp://ftp.hgsc.bcm.edu:/I5K-pilot/) para verificar que el Las secuencias de consenso son de hecho TE y no artefactos de anotación. Las secuencias repetidas que se anotaron como "desconocidas" y que dieron como resultado un golpe BLAST para proteínas TE conocidas como la transcriptasa inversa, transposasa, integrasa o dominios TE conocidos como gag / pol / env, se mantuvieron y se consideraron secuencias de nucleótidos TE desconocidas, pero todas las demás secuencias "desconocidas" no se consideraron secuencias TE y, por lo tanto, se eliminaron. Los patrones de filtro se incluyen en el paquete de datos disponible en el repositorio de Dryad (consulte la sección "Disponibilidad de datos y materiales"). La biblioteca de repeticiones filtradas se combinó con la sección específica de Metazoa de RepBase versión 20140131 y posteriormente se usó con RepeatMasker 4.0.5 [94] para anotar TE en los ensamblajes del genoma.

Validación de la presencia de Alu

Para validar ejemplarmente nuestra anotación, seleccionamos el SINE Alu, que anteriormente solo se identificaba en primates [67]. Recuperamos un perfil del modelo Hidden Markov (HMM) para la subfamilia AluJo de la base de datos repetida Dfam [96] y usamos el HMM para buscar copias de Alu en los ensamblajes del genoma. Extrajimos las subsecuencias de nucleótidos de éxito de los ensamblajes e inferimos una alineación de secuencia de nucleótidos múltiple con la secuencia de nucleótidos de Alu canónica de Repbase [95].

Cobertura de TE genómico y correlación con el tamaño del genoma

Usamos la herramienta “un código para encontrarlos todos” [97] en las tablas de salida de RepeatMasker para calcular la proporción genómica de TE anotados. "Un código para encontrarlos a todos" es capaz de fusionar entradas pertenecientes a copias TE fragmentadas para producir una estimación más precisa del contenido de TE genómico y especialmente los números de copia. Para probar una relación entre el tamaño del ensamblaje del genoma y el contenido de TE, aplicamos un modelo de regresión lineal y probamos la correlación utilizando el método de suma de rangos de Spearman. Para ver si los genomas de los insectos holometábolos son diferentes de los genomas de los insectos hemimetábolos en el contenido de TE, probamos un efecto de los taxones usando su modo de metamorfosis como un factor de tres clases: Holometabola (todas las especies de insectos holometábolos), no Eumetabola (todas las especies de hexápodos no holometábolos, con la excepción de Hemiptera, Thysanoptera y Psocodea [99]) y Acercaria (Hemiptera, Thysanoptera y Psocodea). También probamos un posible efecto filogenético en la correlación entre el tamaño del genoma y el contenido de TE con el método de contrastes filogenéticos independientes (PIC) propuesto por Felsenstein [48] utilizando el paquete ape [46] dentro de R [47]

Distribución de edad de TE basada en la distancia de Kimura

Utilizamos la divergencia de la secuencia de nucleótidos de TE intrafamiliar como un proxy para las distribuciones de edad de TE intrafamiliar. La divergencia de secuencia se calculó como distancias de Kimura intrafamiliares (tasas de transiciones y transversiones) utilizando los scripts auxiliares especializados del paquete RepeatMasker 4.0.5. Las herramientas calculan la distancia de Kimura entre cada copia de TE anotada y la secuencia de consenso de la familia de TE respectiva, y proporcionan los datos en formato tabular para su procesamiento. Cuando se grafica (Fig. 5), un pico en la distribución muestra la cobertura genómica de las copias de TE con esa distancia específica de Kimura al consenso de la familia repetida. Por lo tanto, un pico grande con una gran distancia de Kimura indicaría un grupo de copias de TE con una gran divergencia de secuencia debido a la deriva genética u otros procesos. Es probable que las copias TE respectivas sean más antiguas que las copias asociadas con un pico a una distancia baja de Kimura. Utilizamos las distancias de Kimura sin corrección para los pares de CpG ya que la metilación del ADN TE está claramente ausente en los insectos holometábolos y no está suficientemente descrita en los insectos hemimetabólicos [98]. Todos los paisajes de distribución de edades de TE se infirieron a partir de los datos obtenidos al anotar los genomas con bibliotecas de repeticiones específicas de especies generadas de novo.


Estos autores contribuyeron igualmente: Liyi Zhang, Jiang Hu.

Afiliaciones

Laboratorio clave de biología y mejora genética de cultivos hortícolas, Instituto de Investigación de Pomología, Academia China de Ciencias Agrícolas, 125100, Xingcheng, Liaoning, China

Liyi Zhang, Xiaolei Han, Yuan Gao, Caixia Zhang, Yi Tian, ​​Hera Gul, Dajiang Wang, Gaopeng Yuan, Guodong Kang, Yonglong Wu, Kun Wang y Peihua Cong

Instituto de Biociencias Nextomics, 430000, Wuhan, Hubei, China

Jiang Hu, Jingjing Li, Yu Tian, ​​Chuanxin Yang, Minghui Meng y Depeng Wang

Centro Nacional para la Preservación de Recursos Genéticos del USDA-ARS, Fort Collins, CO, 80521, EE. UU.

Centro de Investigación de Agrobiotecnología de Beijing, Academia de Ciencias Agrícolas y Forestales de Beijing, 100097, Beijing, China

Instituto de Investigación de Frutas de Zhengzhou, Academia China de Ciencias Agrícolas, 450009, Zhengzhou, Henan, China


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Lista de contribuyentes xvii

1.1 Introducción general 3
Frans J. de Bruijn

Sección 2: Resumen de los capítulos 7

2.1 Una instantánea de los estudios genéticos funcionales en Medicago truncatula 9
Yun Kang, Minguye Li, Senjuti Sinharoy y Jerome Verdier

2.2 Medicago truncatula como modelo ecológico evolutivo y de leguminosas forrajeras: nuevas direcciones hacia adelante 31
Eric J.B. von Wettberg, Jayanti Muhkerjee, Ken Moriuchi y Stephanie S. Porter

Seccion 3: Medicago truncatula desarrollo de plantas 41

3.1 Desarrollo de semillas: introducción 43
Frans J. de Bruijn

3.1.1 Una perspectiva fisiológica de los procesos de maduración tardía y establecimiento de la calidad de la semilla en Medicago truncatula semillas 44
Jerome Verdier, Olivier Leprince y Julia Buitink

3.1.2 Medicago truncatula un modelo informativo para investigar la respuesta al daño del ADN durante la germinación de semillas 55
Anca Macovei, Andrea Pagano, Chiara Forti, Susana Ara& uacutejo y Alma Balestrazzi

3.1.3 Redes transcripcionales al principio Medicago truncatula desarrollo embrionario 61
Ray J. Rose

3.1.4 Desarrollo de embriones y cuerpos oleosos y proteicos en Medicago truncatula 71
Youhong Song, Xin-Ding Wang, Nathan Smith, Simon Wheeler y Ray J. Rose

3.1.5 Papel de las tiorredoxinas y NADP-tiorredoxina reductasas en semillas y plántulas de leguminosas 80
Fran& ccediloise Montrichard, Pierre Frendo, Pascal Rey y Bob Buchanan

3.1.6 Cuantificación de la forma de la semilla en las leguminosas modelo: métodos y aplicaciones 92
Emilio Cervantes, Ezzeddine Saadaoui, Y Aacutengel Tocino, y Josy eacute Javier Mart& iacuten Gy oacutemez

3.1.7 Los procesos subyacentes que gobiernan la plasticidad del tamaño de la semilla: impacto de la endoploidía en el desarrollo de la cubierta de la semilla y la expansión celular en Medicago truncatula 99
S. Ochatt y M. Abirached-Darmency

3.2 Desarrollo de raíces: introducción 117
Frans J. de Bruijn

3.2.1 La vía de señalización de nitratos a través del transportador MtNPF6.8 involucra ácido abscísico para la regulación de la elongación primaria de la raíz en Medicago truncatula 118
Anis M. Limami y Marie-Christine Mor& egravere Le Paven

3.2.2 ESPANTAPÁJAROS y PEQUEÑO-RAÍZ mostrar un patrón de expresión superpuesto en el Medicago truncatula nódulo meristema central 125
Henk J. Franssen, Olga Kulikova, Xi Wan, Auke Adams y Renze Heidstra

3.2.3 Formación de raíces laterales y patrones en Medicago truncatula 130
Sandra Bensmihen

3.2.4 Modulación del alargamiento de la raíz por ácido abscísico y INFECCIONES Y POLIFENÓLICOS DEFECTUOSOS / NUMEROSOS DE ÓRGANOS DE LA RAÍZ LATERAL a través de especies reactivas de oxígeno en Medicago truncatula 136
Jeanne M. Harris y Chang Zhang

3.2.5 Los dominios proteicos FYVE y PH presentes en MtZR1, una proteína PRAF, modula el desarrollo de raíces y nódulos radiculares simbióticos de Medicago truncatula vía señalización potencial de fosfolípidos 144
Julie Hopkins, Olivier Pierre, Pierre Frendo y Eric Boncompagni

3.3 Desarrollo foliar: introducción 153
Frans J. de Bruijn

3.3.1 Desarrollo de hojas compuestas en Medicago truncatula 154
Rujin Chen

3.3.2 Conocimientos mecanicistas sobre ESTENOFOLIA crecimiento de la lámina de la hoja mediado en Medicago truncatula 173
Fei Zhang, Hui Wang y Million Tadege

3.4 Desarrollo de la flor: introducción 181
Frans J. de Bruijn

3.4.1 Control genético del tiempo de floración en leguminosas 182
James L. Weller, Richard C. Macknight

3.4.2 Pantallas hacia adelante y hacia atrás para identificar genes que controlan la vernalización y el tiempo de floración en Medicago truncatula 189
Mauren Jaudal, Geoffrey Thomson, Lulu Zhang, Chong Che, Jiangqi Wen, Kirankumar S. Mysore, Million Tadege y Joanna Putterill

3.4.3 MtNAM regula la identidad de los órganos florales y la separación lateral de los órganos en Medicago truncatula 197
Xiaofei Cheng, Jianling Peng, Rujin Chen, Kirankumar S. Mysore y Jiangqi Wen

Sección 4: Biosíntesis de productos naturales: introducción 207

4.1 Organización y regulación de la biosíntesis de saponinas triterpénicas en Medicago truncatula 209
Jan Mertens y Alain Goossens

4.2 Saponinas en Medicago truncatula: estructuras y actividades 220
Catherine Sivignon, Isabelle Rahioui y Pedro da Silva

4.3 Síntesis de saponina en Medicago truncatula plantas: formación de sapogeninas mediada por CYP450 en los diferentes órganos de la planta 225
Maria Carelli, Massimo Confalonieri, Aldo Tava, Elisa Biazzi, Ornella Calderini, Pamela Abbruscato, Maria Cammareri y Carla Scotti

Sección 5: Estrés y Medicago truncatula 237

5.1 Estrés abiótico: introducción 239
Frans J. de Bruijn

5.1.1 Bases genómicas y transcriptómicas de la adaptación a la salinidad y la plasticidad transgeneracional en Medicago truncatula 240
Maren L. Friesen

5.1.2 Aislamiento y caracterización funcional de estrés salino inducido RCI2-como genes de Medicago sativa y Medicago truncatula 243
Ruicai Long, Fan Zhang, Tiejun Zhang, Junmei Kang y Qingchuan Yang

5.1.3 La simbiosis rizobiana influye en la respuesta al estrés temprano por sal y sequía del Medicago truncatula proteoma de raíz 253
Reinhard Turetschek, Christiana Staudinger y StefanieWienkoop

5.1.4 Descifrar el papel de la respiración alternativa bajo estrés salino en Medicago truncatula 261
Nestor F Del-Saz, Francisco Palma, Jose Antonio Herrera-Cervera y Miquel Ribas-Carbo

5.1.5 Efecto del arsénico en leguminosas: análisis en el modelo Medicago truncatula y ndashEnsifer interacción 268
Elo& iacutesa Pajuelo, Ignacio D. Rodr& iacuteguez-Llorente y Miguel A. Caviedes

5.1.6 Control dual del estrés oxidativo que involucra el sistema de defensa antioxidante y vías alternativas de oxidasa dentro de la leguminosa modelo Medicago truncatula bajo limitaciones bióticas y abióticas 281
Haythem Mhadhbi

Sección 5.2: Estrés biótico: interacción de Medicago truncatula con patógenos y plagas 289

5.2.1 Interacción con patógenos foliares y radiculares: introducción 291
Frans J. de Bruijn

5.2.1.1 Medicago truncatula y otros anuales Medicago spp. & ndash interacciones con oomicetos fúngicos foliares y radiculares y patógenos virales 293
Martin J. Barbetti, Ming Pei You y Roger A.C. Jones

5.2.1.2 Descifrar los mecanismos de resistencia a la pudrición de la raíz de las leguminosas causada por Aphanomyces euteiches con Medicago truncatula recursos genéticos y genómicos 307
Christophe Jacquet y Maxime Bonhomme

5.2.1.3 Medicago truncatula como organismo modelo para estudiar aspectos conservados y contrastantes de las vías de señalización simbióticas y patógenas 317
Aleksandr Gavrin y Sebastian Schornack

5.2.1.4 Herramientas y estrategias para la disección genética y molecular de Medicago truncatula resistencia contra Fusarium enfermedad de la marchitez 331
Louise F. Thatcher, Brendan N. Kidd y Karam B. Singh

5.2.1.5 Medicago truncatula como anfitrión modelo para la disección genética y molecular de la resistencia a Rhizoctonia solani 340
Jonathan P. Anderson, Brendan N. Kidd y Karam B. Singh

5.2.1.6 Control del fósforo de las interacciones de las plantas con microorganismos mutualistas y patógenos: una mini revisión y un estudio de caso del Medicago truncatula Mutante B9 346
Elise Thalineau, Carine Fournier, Sylvain Jeandroz y Hoai-Nam Truong

5.2.1.7 El Medicago truncatula y ndash Ralstonia solanacearum El patosistema abre muchas perspectivas de investigación 355
Fabienne Vailleau

5.2.2 Estrés por pulgón: introducción 362
Frans J. de Bruijn

5.2.2.1 Medicago truncatula& ndashaphid interacciones 363
Lars G. Kamphuis, Ling-Ling Gao, Colin G.N. Turnbull y Karam B. Singh

5.2.2.2 Medicago truncatulay la interacción del pulgón ndashpea en el contexto del cambio climático global 369
Yucheng Sun, Huijuan Guo y Feng Ge

5.2.3 Interacciones con otros patógenos y parásitos: introducción 377
Frans J. de Bruijn

5.2.3.1 Caracterización de los mecanismos de defensa a plantas parásitas en el modelo Medicago truncatula 378
METRO. Y Aacutengeles Castillejo, My helecho oacutenica& aacutendez-Aparicio y Diego Rubiales

5.2.3.2 Medicago truncatula interacciones entre leguminosas huésped y no huésped 384
Maria Carlota Vaz Patto y Diego Rubiales

5.2.3.3 Medicago truncatula como modelo para estudiar la resistencia al mildiú polvoroso 390
Nicolas Rispail, Elena Prats y Diego Rubiales

5.2.3.4 Defensinas antifúngicas de Medicago truncatula: estructura y relaciones de actividad modos de acción y aplicaciones biotecnológicas 398
Siva L.S. Velivelli, Kazi T. Islam y Dilip M. Shah

5.2.3.5 Déjame solo: Medicago truncatula defensas contra lepidópteros herbívoros foliares 409
Jacqueline C. Bede

Sección 6: El Medicago truncatula y ndash Sinorhizobium meliloti simbiosis 429

6.1 Fijación simbiótica de nitrógeno: introducción 431
Frans J. de Bruijn

6.2 Eventos de señalización e infección temprana en la simbiosis rizobio y ndashlegume: introducción 432
Frans J. de Bruijn

6.2.1 El papel de la vía flavonoide en Medicago truncatula en la formación de nódulos radiculares. Una revisión 434
Ulrike Mathesius

6.2.2 Expresión y función del Medicago truncatula Familia de genes de quinasa similar al receptor de motivo de lisina (LysM-RLK) en la simbiosis leguminosa y ndashrhizobia 439
Jean-Jacques Bono, Judith Fliegmann, Clare Gough y Julie Cullimore

6.2.3 Hidrólisis del factor Nod en Medicago truncatula: ¿inactivación de señales o formación de señales secundarias? 448
Jie Cai, Ru-Jie Li, Yi-Han Wang, Zhi-Ping Xie y Christian Staehelin

6.2.4 El Medicago truncatula E3 ubiquitina ligasa PUB1 regula negativamente las simbiosis micorrízicas rizobianas y arbusculares a través de su actividad de ubiquitinación 453
Tatiana Verni& eacute, Malick Mbengue y Christine Herv& eacute

6.2.5 Codificación de oscilaciones de calcio nuclear en simbiosis de raíces 461
Aisling Cooke y Myriam Charpentier

Sección 7: Simbiosis de Medicago truncatula con micorrizas arbusculares 467

7.1 Eventos de señalización e infección en las micorrizas arbusculares y ndashMedicago truncatula simbiosis: introducción 469
Frans J. de Bruijn

7.1.1 La simbiosis de Medicago truncatula con hongos micorrízicos arbusculares 471
Nazli Merve Dursun, Eva Nouri y Didier Reinhardt

7.1.2 Papel de las fitohormonas en el desarrollo de micorrizas arbusculares 485
Debatosh Das y Caroline Gutjahr

7.1.3 Microdisección láser de micorrizas arbusculares 501
Erik Limpens

7.1.4 Arbuscules truncados formados en el Medicago truncatula MtHA1 mutante mantiene la resistencia inducida por micorrizas 513
Haoqiang Zhang y Philipp Franken

Sección 8: La vía de señalización simbiótica común (CSSP o SYM) 521

8.1 La vía de señalización simbiótica común 523
P.y escuchado& Ecuteric Debell& eacute

8.2 Contribución de las leguminosas modelo al conocimiento de la simbiosis actinorhizal 529
Didier Bogusz y Claudine Franche

8.3 Las proteínas DELLA son componentes comunes de las vías de señalización de rizobios y micorrizas simbióticas 537
Qiujin Xie y Ertao Wang

Lista de contribuyentes xvii

Sección 9: Eventos de infección en la simbiosis Rhizobium y ndashlegume 543

9.1 Genes inducidos durante el proceso de infección por rizobios: introducción 545
Frans J. de Bruijn

9.1.1 Análisis comparativo de los reordenamientos del citoesqueleto de tubulina en nódulos de Medicago truncatula y Pisum sativum 547
Viktor E. Tsyganov, Anna B. Kitaeva y Kirill N. Demchenko

9.1.2 Reprogramación postranscripcional durante la simbiosis de nódulos radiculares 554
Mauricio Alberto Reynoso, Soledad Traubenik, Karen Hobecker, Flavio Blanco y Mary iacutea Eugenia Zanetti

9.1.3 MtKNOX3 & ndash un posible regulador de la vía de las citoquininas durante el desarrollo de nódulos en Medicago truncatula 563
M. Azarakhsh, Maria A. Lebedeva y L.A. Lutova

9.1.4 Características de Sinorhizobium meliloti exopolisacárido succinoglicano requerido para la invasión exitosa de Medicago truncatula nódulos 571
Kathryn M. Jones

9.1.5 Desarrollo de hilos de infección en leguminosas modelo 579
Daniel J. Gage

9.2 Simbiosomas de liberación de rizobios y formación de bacteroides: introducción 589
Frans J. de Bruijn

9.2.1 El Defectuoso en la fijación de nitrógeno genes de Medicago truncatula revelan características clave en la asociación intracelular con rizobios 591
Xiaoyi Wu y Dong Wang

9.2.2 Diferenciación terminal de bacteroides en el Medicago y ndashRhizobium interacción y ndash un tira y afloja entre plantas y bacterias 600
Andreas F. Haag y Peter Mergaert

9.2.3 Más que antimicrobiano: los péptidos nódulos ricos en cisteína mantienen un equilibrio funcional entre las plantas leguminosas hospedantes y las bacterias rizobios durante la simbiosis fijadora de nitrógeno 617
Pan de Huairong

9.2.4 Disección funcional de Medicago truncatula NÓDULOS CON DEFENSA ACTIVADA 1 en el mantenimiento de la endosimbiosis rizobiana 627
Haixiang Yu, Chao Wang, Liuyang Cai, Bei Huang y Zhongming Zhang

9.2.5 ¿Qué rol para Medicago truncatula proteínas de transferencia de lípidos inespecíficas en la infección por rizobios? 637
Chiara Santi, Barbara Molesini y Tiziana Pandolfini

9.2.6 La sintaxina MtSYP132 define las membranas simbióticas en Medicago truncatula nódulos de la raíz 645
Madhavi Avadhani, Christina M. Catalano y D. Janine Sherrier

9.3 Funcionamiento de nódulos y bacteroides: introducción 650
Frans J. de Bruijn

9.3.1 Transporte de metales en Medicago truncatula células infectadas con rizobios nódulos 652
Isidro Abreu, Viviana Escudero, Jesy uacutes Montiel, Rosario Castro-Rodr& iacuteguez, y Manuel Gonz& aacutelez-Guerrero

9.3.2 La inhibición de la glutamina sintetasa conduce a una rápida activación transcripcional de las respuestas de defensa en los nódulos radiculares 665
Ana Rita Seabra y Helena Carvalho

9.3.3 Dinámica compleja y sincronización de N-feedback y alteración de C en los nódulos de Medicago truncatula bajo suministro abundante de N o P subóptimo 674
Saad Sulieman

9.4 Senescencia bacteriana: introducción 681
Frans J. de Bruijn

9.4.1 Afectación de proteasas durante la senescencia de nódulos en leguminosas 683
Li Yang, Camille Syska, Isabelle García, Pierre Frendo y Eric Boncompagni

9.4.2 Senescencia de Medicago truncatula nódulos radiculares: NO balance 694
Pauline Blanquet, Claude Bruand y Eliane Meilhoc

9.4.3 Medicago truncatula ESN1 un regulador clave de la senescencia de los nódulos y la fijación simbiótica de nitrógeno 701
Yuhui Chen, Jiejun Xi y Rujin Chen

9.5 Estructura de indeterminado Medicago truncatula nódulos: introducción 706
Frans J. de Bruijn

9.5.1 Desarrollo y estructuras de los meristemas de raíces y nódulos indeterminados: introducción 708
Frans J. de Bruijn

9.5.1.1 Organización y ultraestructura de Medicago truncatula meristema apical de la raíz 709
Monika Skawi& # 324ska, Izabela Sa& # 324ko-Sawczenko, Dominika Dmitruk, Weronika Czarnocka y Barbara & # 321otocka

9.5.1.2 Organización y ultraestructura de Medicago truncatula nódulo de raíz meristema 726
Monika Skawi& # 324ska, Izabela Sa& # 324ko-Sawczenko, Weronika Czarnocka y Barbara & # 321otocka

Sección 10: Hormonas y simbiosis de rizobios y micorrizas 741

10.1 Regulación de fitohormonas de Medicago truncatula& ndashrhizobia interacciones. Una reseña 743
Ulrike Mathesius

10.2 Las hormonas vegetales desempeñan funciones comunes y divergentes en la nodulación y las simbiosis micorrízicas arbusculares 753
Eloise Foo

10.3 Auxinas y otras fitohormonas como señales en la formación de micorrizas arbusculares 766
Jutta Ludwig-Muller

10.4 miARN sensibles al etileno en las raíces de Medicago truncatula identificado por secuenciación de alto rendimiento en todo el nivel del genoma 777
Lei Chen, Tianzuo Wang, Mingui Zhao y Wen-Hao Zhang

10.5 Estructuras similares a nódulos inducidas por hormonas en plantas terrestres: una actualización 785
Jacklyn Thomas y Arijit Mukherjee

10.6 Estudios estructurales de Medicago truncatula proteínas que participan en la transducción y nodulación de señales de citoquininas 794
Milosz Ruszkowski

10.7 Identificación de genes de factores de respuesta a auxinas y sus redes de coexpresión en Medicago truncatula 802
David J. Burks y Rajeev K. Azad

Sección 11: Autorregulación del número de nódulos (AON) en Medicago truncatula 809

11.1 El gen de la autorregulación SOL media los cambios en la formación de nódulos y raíces laterales en respuesta al nitrógeno a través de cambios en el transporte de auxinas desde el brote hasta la raíz 811
Ulrike Mathesius, Giel E. van Noorden y Jian Jin

Sección 12: Genética y genómica de Medicago truncatula 817

12.1 Mapa genético de Medicago truncatula 819
Frans J. de Bruijn

12.2 La secuencia del genoma de Medicago truncatula: introducción 821
Frans J. de Bruijn

12.2.1 Una versión mejorada del genoma (Versión Mt4.0) para la leguminosa modelo Medicago truncatula 822
Christopher D. Town

12.2.2 Los genomas secuenciados de Medicago truncatula 828
Nevin D. Young y Peng Zhou

12.3 Mapeo cuantitativo de loci de rasgos: introducción 835
Frans J. de Bruijn

12.3.1 Análisis QTL de la germinación de semillas y el crecimiento de preemergencia de plántulas bajo estrés abiótico en Medicago truncatula 837
Beatriz Teulat

12.3.2 Desentrañar los determinantes de la tolerancia al congelamiento en Medicago truncatula: un primer paso para mejorar la respuesta de las leguminosas de los cultivos al estrés por congelación utilizando genómica traslacional 849
Nadim Tayeh, Komlan Avia, Isabelle Lejeune-H& eacutenaut y Bruno Delbreil

12.4 Asociación de todo el genoma y Medicago truncatula: introducción 862
Frans J. de Bruijn

12.4.1 GWAS de múltiples locus y mapeo de intervalo compuesto de todo el genoma (GCIM) 863
Yuan-Ming Zhang

12.4.2 Mapeo de asociación de todo el genoma y características genómicas de la población en Medicago truncatula 870
Maxime Bonhomme y Christophe Jacquet

12.4.3 El uso de CRISPR / Cas9 como una herramienta de genética inversa para validar candidatos de asociación en todo el genoma 882
Shaun J. Curtin, Peter Tiffin y Nevin D. Young

12.5 Inestabilidad de genes de transposones y etiquetado de genes: introducción 887
Frans J. de Bruijn

12.5.1 Elementos transponibles de clase II en Medicago truncatula 888
Dariusz Grzebelus

12.6 Medicago truncatula y evolución: introducción 893
Frans J. de Bruijn

12.6.1 La genómica comparada sugiere que un evento de poliploidía ancestral conduce a una mayor simbiosis de nódulos radiculares en el Papilionoideae 895
Li Zhang, Qigang Li, Jim M. Dunwell y Yuan-Ming Zhang

12.6.2 Patrones de recombinación y selección de polimorfismos en Medicago truncatula 903
Timothy Paape

12.6.3 Determinación de todo el genoma de sitios poli (A) en Medicago truncatula: conservación evolutiva de elección de sitio poli (A) alternativo 911
Xiaohui Wu, Arthur G. Hunt y Qingshun Q. Li

12.7 El Medicago truncatula genoma y genómica traslacional: introducción 921
Frans J. de Bruijn

12.7.1 Asociación de todo el genoma basada en GBS y selección genómica para alfalfa (Medicago sativa) mejora de la calidad del forraje 923
Elisa Biazzi, Nelson Nazzicari, Luciano Pecetti y Paolo Annicchiarico

12.8 Marcadores genómicos y genéticos en Medicago truncatula: introducción 928
Frans J. de Bruijn

12.8.1 Desarrollo y caracterización de marcadores de repetición de secuencia simple (SSR) basados ​​en la secuenciación de ARN de Medicago sativa y en silico mapeo en el Medicago truncatula genoma 930
Zan Wang

12.8.2 Desarrollo en todo el genoma de marcadores SSR basados ​​en microARN en Medicago truncatula con su análisis de transferibilidad y utilización en especies de leguminosas relacionadas 936
Wenxian Liu, Xueyang Min y Yanrong Wang

12.9 Pequeños ARN en Medicago truncatula: introducción 946
Frans J. de Bruijn

12.9.1 Diversidad y roles de ARN pequeño en leguminosas modelo 948
H& eacutely egravene Proust, Jy comederoy eacutemy Moreau, Martin Crespi, Caroline Hartmann y Christine Lelandais-Briy egravere

12.9.2 La secuenciación profunda de ARN pequeño identifica microARN nuevos y regulados por estrés salino de las raíces de Medicago sativa y Medicago truncatula 963
Ruicai Long, Mingna Li, Junmei Kang, Tiejun Zhang, Yan Sun y Qingchuan Yang

12.9.3 MiR171h restringe las simbiosis de raíz y se muestra como su objetivo NSP2 una regulación transcripcional compleja en Medicago truncatula 975
Emanuel A. Devers

12.9.4 Biotecnología basada en microARN para Medicago mejora 987
Baohong Zhang y Turgay Unver

12.9.5 Expresión y regulación de ARN pequeños en las simbiosis de plantas y microorganismos en Medicago truncatula 991
Danfeng Jin, Xianwen Meng, Yue Wang, Jingjing Wang, Yuhua Zhao y Ming Chen

12.10 Mutagénesis directa e inversa genética en Medicago truncatula: introducción 1003
Frans J. de Bruijn

12.10.1 Aislamiento y caracterización de mutantes fijadores de nitrógeno simbióticos sin transposón de Medicago truncatula 1006
Gy& oumlngyi Zs. Kov& aacutets, Lili Fodor, Beatrix Horv& aacuteth, Y Aacutegota Domonkos, Gergely Iski, Yuhui Chen, Rujin Chen y P& eacuteter Kaly oacute

12.10.2 Mutagénesis dirigida por un sistema CRISPR / Cas9 optimizado administrado por agrobacterias en la leguminosa modelo Medicago truncatula 1015
Yingying Meng, ChongnanWang, Pengcheng Yin, Butuo Zhu, Pengcheng Zhang, Lifang Niu y Hao Lin

12.10.3 Secuenciación del genoma completo de mutantes simbióticos de fijación de nitrógeno del Medicago truncatula Tnt1 población mutante para identificar relevantes Tnt1 y MERE1 sitios de inserción 1019
Vijaykumar Veerappan, Taylor Troiani y Rebecca Dickstein

12.10.4 Un método simple para el cruce genético en Medicago truncatula 1027
Marc Bosseno, Annie Lambert, Daniel Beucher, Marie Le Gleuher, Catherine Aubry, Nicolas Pauly, Fran& ccediloise Montrichard y Alexandre Boscari

12.10.5 Un sistema de microARN artificial basado en un microARN endógeno de Medicago truncatula para desentrañar la función de los genes relacionados con la endosimbiosis de la raíz 1033
Emanuel A. Devers

12.11 Transcriptómica en Medicago truncatula: introducción 1043
Frans J. de Bruijn

12.11.1 Sinergismo y simbiosis: desglose de interacciones mutualistas complejas de especies utilizando enfoques transcriptómicos 1045
Damian Hernandez, Kasey N. Kiesewetter, Sathvik Palakurty, John R. Stinchcombe y Michelle E. Afkhami

12.11.2 Análisis comparativos genómicos y transcriptómicos de genes de leguminosas que controlan el proceso de nodulación 1055
Lise Pingault, Zhenzhen Qiao y Marc Libault

12.11.3 Perfiles transcriptómicos de genes y vías asociadas con respuestas osmóticas y de estrés salino en Medicago truncatula 1062
Tianzuo Wang, Xiuxiu Zhang, Min Liu y Wen-Hao Zhang

12.12 Medicago truncatula proteómica: introducción 1069
Frans J. de Bruijn

12.12.1 Cambios en la proteína del orgánulo en micorrizas arbusculares Medicago truncatula raíces descifradas por proteómica subcelular 1070
Ghislaine Recorbet, Christelle Lema & # 305tre-Guillier y Daniel Wipf

12.12.2 Aprovechamiento del proteoma y el fosfoproteoma para desentrañar los mecanismos moleculares de la simbiosis leguminosa y ndashrhizobia 1081
Dhileepkumar Jayaraman, Muthusubramanian Venkateshwaran y Jean-Michel An& eacute

12.12.3 Aplicación de proteómica ascendente y descendente en Medicago spp. 1087
Annelie Gutsch, sargento Kjell y Jenny Renaut

12.12.4 Medicago truncatula: respuesta local del proteoma del nódulo de la raíz al estrés por sequía 1096
Esther M. González, Stefanie Wienkoop, Christiana Staudinger, David Lyon y Erena Gil-Quintana

12.12.5 El análisis proteómico comparativo revela proteínas de raíz diferenciales en Medicago sativa y Medicago truncatula en respuesta al estrés salino 1102
Ruicai Long, Mingna Li, Tiejun Zhang, Junmei Kang, Yan Sun y Qingchuan Yang

12.13 Medicago truncatula metabolómica: introducción 1112
Frans J. de Bruijn

12.13.1 Investigación multifacética de metabolitos durante la fijación de nitrógeno en Medicago truncatula vía MALDI de alta resolución-Imágenes de MS y ESI-MS 1113
Erin Gemperline, Caitlin Keller y Lingjun Li

Sección 13: Medicago truncatula bases de datos y programas de computadora 1121

13.1 MTGD: el Medicago truncatula base de datos del genoma 1123
Vivek Krishnakumar

13.2 Bases de datos de factores de transcripción para plantas leguminosas 1131
Quang Ong, Van-Anh Le, Nguyen Phuong Thao y Lam-Son Phan Tran

13.3 Plant Omics Data Center y CATchUP: bases de datos web para una extracción genética eficaz utilizando datos de transcriptomas públicos basados ​​en RNA-Seq 1137
Matt Shenton, Toru Kudo, Masaaki Kobayashi, Yukino Nakamura, Hajime Ohyanagi y Kentaro Yano

Sección 14: Medicago truncatula y transformación 1147

14.1 Avances recientes en Medicago spp. estrategias de ingeniería genética 1149
Massimo Confalonieri y Francesca Sparvoli

14.2 Agrobacterium tumefaciens transformación de Medicago truncatula suspensiones celulares 1162
Anelia Iantcheva y Miglena Revalska

14.3 La línea Jemalong 2HA utilizada para Medicago truncatula transformación: hormonología y epigenética 1170
Ray J. Rose y Youhong Song

14.4 Creación de plantas compuestas y transformación ndash de Medicago truncatula raíces 1179
Bettina Hause y Heena Yadav


Cis requisitos para la transposición de transposones similares a Tc1 en C. elegans

los Caenorhabditis elegans los transposones Tc1 y Tc3 pueden transponerse en sistemas heterólogos como las líneas celulares humanas y el pez cebra. Debido a que estos transposones podrían ser vectores útiles para la transgénesis y mutagénesis de diversas especies, determinamos el mínimo cis requisitos de transposición. El mapeo por deleción de los extremos del transposón muestra que menos de 100 pb son suficientes para la transposición de Tc3. A diferencia de Tc1, Tc3 tiene un segundo sitio de unión de transposasa interna en cada extremo del transposón. Encontramos que estos sitios de unión no juegan un papel importante en la reacción de transposición, ya que pueden eliminarse sin reducir la frecuencia de transposición. La mutagénesis dirigida al sitio se realizó en los pares de bases terminales conservados en los extremos de Tc3. Se demostró que los cuatro pares de bases terminales en los extremos de las repeticiones invertidas de Tc3 eran necesarios para una transposición eficaz. Finalmente, el aumento de la longitud del transposón de 1,9 kb a 12,5 kb redujo la frecuencia de transposición en 20 veces, tanto in vivo como in vitro.

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Ver el vídeo: Transposones: El DNA en movimiento (Junio 2022).


Comentarios:

  1. Native American

    Estoy seguro de que esto ya se ha discutido, por favor use la búsqueda en el foro.

  2. Tanjiro

    Te pido disculpas, pero creo que te equivocas. Puedo probarlo. Escríbeme por MP, nosotros nos encargamos.

  3. Elton

    Que palabras necesarias... super, una idea magnifica

  4. Daviel

    El tema es muy interesante, respecto al autor.

  5. Ihsan

    pieza notable, muy divertida

  6. Fenrizilkree

    Una mujer es como un paracaídas: puede negarse en cualquier momento, ¡así que siempre debes tener un repuesto!



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