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Molekulare Koevolution zwischen kryptisch einfachen Expansionssegmenten eukaryotischer 26S/28S rRNAs

Posted on August 12, 2021 by admin

Der Satz von „Expansionssegmenten“ jedes eukaryotischen 26S/28S ribosomalen RNA (rRNA)-Gens ist für den Großteil des Längenunterschieds zwischen dem prokaryotischen 23S rRNA-Gen und dem eukaryotischen 26S/28S rRNA-Gen verantwortlich. Die Expansionssegmente sind auch für die interspezifischen Längenschwankungen in der eukaryotischen Evolution verantwortlich. Sie weisen in jeder Spezies eine einheitliche Basenzusammensetzung auf; so sind sie zum Beispiel in Drosophila melanogaster AT-reich und in Wirbeltieren GC-reich. Dot-Matrix-Vergleiche von Sets von Expansionssegmenten zeigen hohe Ähnlichkeiten zwischen den Mitgliedern eines Sets innerhalb eines 28S rRNA-Gens einer Spezies, im Gegensatz zu den geringen oder falschen Ähnlichkeiten, die zwischen Sets von Expansionssegmenten aus weit verwandten Spezies bestehen. Die Ähnlichkeiten zwischen den Mitgliedern eines Satzes von Expansionssegmenten innerhalb eines 28S rRNA-Gens können nicht allein durch ihre Basenzusammensetzung erklärt werden. Im Gegensatz dazu gibt es keine signifikante Ähnlichkeit innerhalb eines Satzes von „Kern“-Segmenten (Regionen zwischen Expansionssegmenten) eines 28S rRNA-Gens, obwohl Kernsegmente zwischen den Arten konserviert sind. Der Satz von Expansionssegmenten eines 26S/28S-Gens entwickelt sich in jeder Spezies als Einheit weiter, während die Familie der 28S-rRNA-Gene als Ganzes eine kontinuierliche Homogenisierung erfährt, so dass alle Sätze von Expansionssegmenten aus allen ribosomalen DNA (rDNA)-Anordnungen einer Spezies in ihrer Sequenz ähnlich sind. Die Analyse der DNA-Einfachheit der 26S/28S rRNA-Gene zeigt eine direkte Korrelation zwischen signifikant hohen relativen Einfachheitsfaktoren (RSF) und Sequenzähnlichkeit zwischen einem Satz von Expansionssegmenten. Eine ähnliche Korrelation besteht zwischen den RSF-Werten, den Gesamtlängen der rDNA und den Längen der einzelnen Expansionssegmente. Solche Korrelationen legen nahe, dass die meisten Längenschwankungen den Gewinn und Verlust einfacher Sequenzmotive durch schlupfähnliche Mechanismen widerspiegeln. Wir diskutieren die molekulare Koevolution von Expansionssegmenten, die vor dem Hintergrund von slippage-ähnlichen und ungleichen Crossing-over-Mechanismen des Umsatzes stattfindet, die für die Akkumulation von interspezifischen Unterschieden in rDNA-Sequenzen verantwortlich sind.

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