Это они назвали мусором? Почему у простой клетки есть код ДНК для всего остального, если для функционирования ей нужно всего несколько кодов? Не будет ли это расточительством?
Почему клетка содержит всю ДНК, если ей нужно всего несколько генов?
Я интерпретирую этот вопрос как «почему каждая клетка содержит весь человеческий геном, даже если она не использует его весь, то есть почему клетка печени содержит гены цвета глаз?»
Если это то, что вы имели в виду, то мы можем легко ответить на первый вопрос в вашем фактическом тексте:
Это они назвали мусором?
Нет , это не то, что называется «мусорной ДНК». «Мусорная ДНК» может относиться ко многим понятиям, но обычно это относится к частям ДНК, которые не выполняют никакой функции в организме: они не транскрибируются в белки, они не служат для регуляции других генов, и если вы удалите их или измените их последовательность это не окажет никакого влияния на организм в целом. Это означает, что оно относится к частям ДНК, которые нигде в организме не используются , а не к частям, которые используются в одном месте, но не используются в других.
Насколько ДНК «мусорна», насколько она на самом деле бесполезна и почему она у нас есть — это сложные вопросы, ответы на которые не у всех известны, но они полностью отличаются от вашего вопроса в заголовке.
У меня нет времени искать подробный ответ на ваш первый вопрос, поэтому я оставлю это другим, но вот некоторые элементы, которые могут помочь:
1) Я думаю, что клетки используют больше генов, чем вы думаете. Я не знаю пропорцию генов, которые используются клеткой, чтобы жить как клетка, по сравнению с теми, которые используются для конкретных задач, которые эта клетка должна выполнять, помимо поддержания себя и размножения, но я почти уверен, что клетки нет. в теле, которому «нужно всего несколько генов». Я бы даже предположил, что все клетки тела используют большую часть содержащихся в них генов.
2) не все клетки содержат неизмененную копию всего генома. Некоторые клетки полностью теряют свое ядро, т.е. свою ДНК (эритроциты); другие умножают некоторые гены, которые они часто используют.
3) сказав все это, я бы предположил, что клеткам печени действительно не нужны гены цвета глаз, но они могут быть у них. Учтите, что клетки размножаются, копируя себя и копируя весь свой геном. Является ли более пустой тратой времени сохранять копию как есть или обходиться до или после копирования, вырезая все биты, которые эта конкретная ячейка не будет использовать? Нужно ли мне редактировать код моего текстового редактора и перекомпилировать его, чтобы избавиться от всех функций, которые я не использую? Я мог бы сэкономить немного места на жестком диске, но совершенно очевидно, что это тоже не стоит моего времени. Если лишняя ДНК не наносит достаточного вреда, нет причин ее удалять; действительно расточительно было бы сделать это.
Общепринятый взгляд на ген — это последовательность ДНК, которая при транскрипции, которую я предполагаю в вашем понимании, представляет собой процесс, посредством которого ДНК считывается РНК-полимеразой с образованием мРНК, а при трансляции продуцируется функциональный белок для регуляции клеточного метаболизма. (сумма всех химических реакций в клетке). Только когда возникла дисциплина эпигенетика, мы обнаружили, что большинство других последовательностей, не кодирующих белок, выполняют важные регуляторные функции в отношении последовательностей, кодирующих белок. Без них клетка просто не имеет ни малейшего представления о том, когда ей следует производить больше белка, а когда меньше, и должен ли белок вообще производиться. И, конечно же, ДНК также кодирует информацию о рРНК, которая является неотъемлемым компонентом рибосомы, которая, как вы знаете, необходима для синтеза белка. Таким образом,
Тогда позвольте утверждать, что те небольшие части ДНК, которые на самом деле не выполняют никаких функций, являются мусорной ДНК. На самом деле, даже эта точка зрения несостоятельна, потому что «нефункциональная» ДНК может располагаться между важными последовательностями, которые могут тонко влиять на химические свойства белковых взаимодействий во время важного биохимического процесса. В частности, рассмотрим NtrC, бактериальный регулятор транскрипции, который активирует транскрипцию путем прямого контакта с РНК-полимеразой. Обратите внимание, что регуляторная последовательность (часть ДНК, с которой связывается белок) очень удалена от промотора гена (часть гена, с которой связывается РНК-полимераза). Чтобы напрямую связаться с ним, должно произойти образование петли ДНК. Это явление, при котором макромолекула ДНК, в остальном линейная, образует петлю (представьте, что изгибается проволока так, чтобы два крайних конца проволоки касались друг друга), чтобы обеспечить контакты между молекулами. Поскольку белок обладает такими биохимическими свойствами, которые позволяют ему контактировать с другим белком на расстоянии, мы не знаем, что произойдет, если «мусорная ДНК» — ДНК, разделяющая промотор и регуляторную последовательность, будет удалена. Вполне возможно, что два белка больше не будут вступать в контакт. Петли ДНК также повсеместно обнаруживаются в регуляции транскрипции у эукариот. Вполне возможно, что два белка больше не будут вступать в контакт. Петли ДНК также повсеместно обнаруживаются в регуляции транскрипции у эукариот. Вполне возможно, что два белка больше не будут вступать в контакт. Петли ДНК также повсеместно обнаруживаются в регуляции транскрипции у эукариот.
Однажды понятие мусорной ДНК оказалось неуловимым. Посылки этого вопроса больше не выполняются. Но давайте предположим, что действительно существуют гены, удаление которых не оказывает заметного влияния на фенотипы клеток или их здоровье, почему природа не удаляет их при дифференцировке стволовых клеток? Чтобы объяснить это с точки зрения эволюции, есть два основных механизма, которые природа может разработать, чтобы держать «бесфункциональные» гены в страхе во время дифференцировки стволовых клеток. Один из них — заставить их замолчать, завернув в уплотненную нуклеосомную структуру, или удалить их раз и навсегда. Мы не знаем, экспериментировала ли когда-нибудь природа с удалением, если да, то этот дизайн, должно быть, обладал меньшей приспособленностью, чем модель обертывания. По каким же тогда причинам можно предположить несостоятельность модели удаления? Чтобы удалить бесполезные последовательности, имеет место широко распространенное воздействие на длину ДНК, результирующую вторичную структуру (топологию хроматина). И белок должен быть разработан таким образом, чтобы специфически распознавать, какие гены следует удалять, в сотрудничестве с нуклеазами. Это аналогично написанию компьютерного кода, который содержит информацию, указывающую, что некоторые из кодов должны быть удалены, не влияя при этом на инструкции последующего кода, и при этом сохраняя целостность процесса. Это логически возможно, и мы никогда не можем сказать, что этот дизайн полностью запрещен. Но с вычислительной точки зрения это не такое элегантное решение, как просто гены в ДНК, которые кодируют белок-репрессор для «бесполезного» кода, когда придет нужное время, или просто использование белков для обертывания последовательностей, чтобы сделать их нечитаемыми. результирующая вторичная структура (топология хроматина). И белок должен быть разработан таким образом, чтобы специфически распознавать, какие гены следует удалять, в сотрудничестве с нуклеазами. Это аналогично написанию компьютерного кода, который содержит информацию, указывающую, что некоторые из кодов должны быть удалены, не влияя при этом на инструкции последующего кода, и при этом сохраняя целостность процесса. Это логически возможно, и мы никогда не можем сказать, что этот дизайн полностью запрещен. Но с вычислительной точки зрения это не такое элегантное решение, как просто гены в ДНК, которые кодируют белок-репрессор для «бесполезного» кода, когда придет нужное время, или просто использование белков для обертывания последовательностей, чтобы сделать их нечитаемыми. результирующая вторичная структура (топология хроматина). И белок должен быть разработан таким образом, чтобы специфически распознавать, какие гены следует удалять, в сотрудничестве с нуклеазами. Это аналогично написанию компьютерного кода, который содержит информацию, указывающую, что некоторые из кодов должны быть удалены, не влияя при этом на инструкции последующего кода, и при этом сохраняя целостность процесса. Это логически возможно, и мы никогда не можем сказать, что этот дизайн полностью запрещен. Но с вычислительной точки зрения это не такое элегантное решение, как просто гены в ДНК, которые кодируют белок-репрессор для «бесполезного» кода, когда придет нужное время, или просто использование белков для обертывания последовательностей, чтобы сделать их нечитаемыми. вместе с сотрудничеством нуклеаз. Это аналогично написанию компьютерного кода, который содержит информацию, указывающую, что некоторые из кодов должны быть удалены, не влияя при этом на инструкции последующего кода, и при этом сохраняя целостность процесса. Это логически возможно, и мы никогда не можем сказать, что этот дизайн полностью запрещен. Но с вычислительной точки зрения это не такое элегантное решение, как просто гены в ДНК, которые кодируют белок-репрессор для «бесполезного» кода, когда придет нужное время, или просто использование белков для обертывания последовательностей, чтобы сделать их нечитаемыми. вместе с сотрудничеством нуклеаз. Это аналогично написанию компьютерного кода, который содержит информацию, указывающую, что некоторые из кодов должны быть удалены, не влияя при этом на инструкции последующего кода, и при этом сохраняя целостность процесса. Это логически возможно, и мы никогда не можем сказать, что этот дизайн полностью запрещен. Но с вычислительной точки зрения это не такое элегантное решение, как просто гены в ДНК, которые кодируют белок-репрессор для «бесполезного» кода, когда придет нужное время, или просто использование белков для обертывания последовательностей, чтобы сделать их нечитаемыми. при этом быть последовательным в процессе. Это логически возможно, и мы никогда не можем сказать, что этот дизайн полностью запрещен. Но с вычислительной точки зрения это не такое элегантное решение, как просто гены в ДНК, которые кодируют белок-репрессор для «бесполезного» кода, когда придет нужное время, или просто использование белков для обертывания последовательностей, чтобы сделать их нечитаемыми. при этом быть последовательным в процессе. Это логически возможно, и мы никогда не можем сказать, что этот дизайн полностью запрещен. Но с вычислительной точки зрения это не такое элегантное решение, как просто гены в ДНК, которые кодируют белок-репрессор для «бесполезного» кода, когда придет нужное время, или просто использование белков для обертывания последовательностей, чтобы сделать их нечитаемыми.
Нисколько.
Осака