Как развивается GC-контент?

Фон

GC-содержание относится к частоте пар оснований, которые являются либо C, либо G в геноме, или, другими словами, количеству пар оснований GC, деленному на сложение количества пар оснований GC плюс количество пар оснований AT.

г С с о н т е н т "=" Н г С Н А Т + Н г С

Вопрос

Как эволюционирует GC-содержание и почему GC-содержание различается между популяциями/видами/линиями? Он развивается только в результате дрейфа генов? Под отбором? Интуитивно я бы сказал, что отношение вероятности мутации от A или T к G или C должно быть важным фактором, определяющим эволюцию GC-содержания. Имеет ли это? Влияет ли общая частота мутаций на содержание GC? Какие другие черты/силы влияют на эволюцию GC-контента?

Пары оснований GC более стабильны, чем пары оснований AU/AT. Я мог бы представить ситуации, в которых это играет роль, хотя я не знаю, действительно ли это имеет значение.
Да, наверное, это важный фактор. Обратите внимание, что если эта разница в стабильности является единственным, что объясняет эволюцию GC-содержания, то я ожидаю, что между видами будет существовать очень небольшая вариация, и точка равновесия должна быть задана формулой
п С г   |   А Т п С г   |   А Т + п А Т   |   С г
, где п С г   |   А Т скорость мутации от А или Т к С или г .

Ответы (1)

Я думаю, что ключевой задачей здесь является «эволюция». Общие соотношения GC/AT изменяются мутациями, скорость которых постоянна. Вероятность того, что при данном событии мутации одно основание будет заменено другим, моделировалась несколькими способами, где вероятности различных мутаций могут быть или не быть одинаковыми .

В целом содержание GC приближается к 50%. Что заставляет GC-богатые геномы становиться GC-богатыми (60-70%), так это то, что мутации пар оснований GC имеют избирательные преимущества либо в регионах , либо во всем геноме в целом, что приводит к их сохранению . Частота мутаций может быть такой же (или даже ниже) в организме, богатом GC (многие из них находятся глубоко под землей или глубоко под водой. Геномы, богатые GC, возникают потому, что мутации AT->GC дают преимущество, и они сохраняются.

Причины, по которым содержание GC мигрирует от 50%, можно разделить на две категории, которые я назову энтропийными и селективными.

Под энтропией я подразумеваю, в частности, последовательности, кодирующие гены и другие особенности, такие как сайты связывания в ДНК или другие особенности, такие как центромеры, которые будут вызывать отклонение общего отношения от 1, поскольку последовательность ограничена содержащейся в ней информацией. В то время как кодирующие области имеют соотношение выше 1 , содержание GC имеет тенденцию колебаться около 54% . Эукариоты имеют GC-островки и т. д., но это также не меняет общего содержания GC.

Таким образом, богатые генами геномы и типичные функциональные особенности генома на самом деле не объясняют некоторые из обнаруженных впечатляюще высоких содержаний GC; до диапазона 70%. В то время как приведенная выше ссылка рассматривает смещение GC в кодирующих областях, учитывая, что любая часть генома, которая является просто прокладкой между элементами с определенными функциями, будет свободно варьироваться в зависимости от GC, если она полезна.

Селективные факторы для высокого содержания GC включают, например, среду с высоким давлением и температурой, которые обычно сильно смещают высокое содержание GC по этому механизму. Вы можете себе представить, как это работает: геномы с высоким содержанием GC термодинамически более стабильны и могут легче пережить внемолекулярные столкновения более высокой энергии в этих средах.

Геномы, богатые GC, — это не простая адаптация, с которой можно жить. Все гены для ДНК-ориентированных процессов, таких как транскрипция, упаковка хромосом, ДНК-полимераза, должны многое приспособить. Поскольку организм приспосабливается к более высоким температурам или более высокому давлению, каждый отдельный произведенный белок также должен измениться, чтобы быть стабильным и функционировать в новых условиях . Таким образом, эти изменения происходят только в течение длительного времени эволюции. Это, вероятно, важная часть причины, по которой ниши архей не были вытеснены эубактериями за все более чем 1 миллиард лет с тех пор, как на Земле существует жизнь.

Спасибо за Ваш ответ. Хотя я не уверен, что понимаю. Позвольте мне попытаться перефразировать по-другому, и вы меня поправите. Температура или любой другой фактор, влияющий на конкретную скорость мутации state_to_state, изменит содержание GC, повлияет на содержание GC, и эти факторы, вероятно, будут варьироваться от вида к виду, объясняя наблюдаемые различия. .
Также вид последовательности, которую мы рассматриваем (и количество последовательностей ДНК этого типа в данном геноме), влияет на содержание GC. Кодирующие последовательности, например, не могут слишком сильно изменять свою информацию (обычно только третья пара оснований может свободно изменяться). Ты сказал что-нибудь еще? Я понял?
Я подправил свой ответ. Короче говоря, хотя частота мутаций для этих организмов может быть такой же, кодирующие последовательности могут мигрировать до 70% GC. это весь выбор в определенных средах. ЛМК, если я делаю хороший случай здесь.
Теперь все ясно! Я понял то, что неправильно понял ;) Большое спасибо.
Рад слышать это! В настоящее время проводится множество исследований по выявлению процессов, которые опосредуют и ускоряют адаптацию и, следовательно, эволюцию. На этом уровне, я думаю, не так много противоречий...
Как развивается GC-контент?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v