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Abstrakt

Integrative Biologie 2016: Die Faltung zwischen den Spulen der DNA – Byung-Dong Kim – Seoul National University

Byung-Dong Kim

Foldback-Intercoil-DNA (FBI) ist eine einzigartige und kurze Konfiguration von Duplex-DNA, die aus vier funktionalen Teilen besteht: Foldback-Kopf, Intercoil-Stamm, Intercoil-stumpfer Schwanz und Heteroduplexe. FBI-DNA wurde erstmals in ungewöhnlichen TEM-Konfigurationen von Perlhirse-Mt-DNA beobachtet und mithilfe einer raumfüllenden DNA-Version auf ihre Machbarkeit getestet. FBI-DNA wird durch Verwendung einer Foldback-Krümmung an einer Stelle einer Duplex-DNA gebildet, um die flankierenden antiparallelen Doppelhelixe dazu zu bringen, sich in jeder zweiten Hauptfurche zu verflechten und so ein Intercoil zu bilden. Wiederholungssequenzen innerhalb des Intercoils bilden eine 4-strängige Basenpaarung. Das Umdrehen der Basen der Wiederholungen führt zur Bildung von Heteroduplexen und homologer Rekombination. Diese diffuse Transformation der Doppelhelix in die FBI-DNA-Form ist maßgeblich an der Vermittlung von vier wichtigen DNA-DNA-Transaktionen beteiligt, nämlich α-Deletion durch Verwendung direkter Wiederholungen, Ω-seitenspezifische Inversion durch Verwendung invertierter Wiederholungen, FBI-Spitzeneinfügung in seitenspezifische Insertion und nicht-homologe Stoppverbindung und Lückenfüllung (EHEJ-GF) bei der Transposition. Am wichtigsten ist, dass die FBI-DNA-Transformation in Heteroduplexe einen wirksamen Mechanismus der paranemischen Trennung von Tochtersträngen nach der DNA-Replikation bietet, die sonst nach dem Abwickeln einer plectonemischen Doppelhelix-DNA an der Replikationsgabel stecken bleiben könnten.

In der Literatur werden biochemische und bioinformatische Belege präsentiert, die die unvermeidliche Existenz und Funktion der FBI-DNA in der Biologie belegen. Zusammengefasst könnte die Untersuchung der dynamischen und vielfältigen Transformationen der FBI-DNA-Struktur zu neuen Erkenntnissen über verschiedene DNA-Funktionen und deren Wechselwirkung auf Genomebene und bei der Zelldifferenzierung führen. Vorschläge für Methoden zur Schicksalsforschung werden diskutiert. Foldback-Inter-Coil-DNA (FBI) wird gebildet, indem an einem Punkt einer nicht-helikalen parallelen Linie doppelsträngiger DNA bei einem Winkel von bis zu 180° zurückgefaltet wird und sich Doppelhelixe in jeder zweiten Hauptfurche verflechten, um ein Inter-Coil mit einem Durchmesser von 2,2 nm zu bilden. FBI-DNA wurde zur Vermittlung intramolekularer homologer Rekombination einer Deletion und Inversion empfohlen. Intermolekulare homologe Rekombination, auch als zielspezifische Insertion bezeichnet, wird dagegen durch die direkte senkrechte Bewegung der FBI-DNA-Spitze, der attP-Stelle, auf die Ziel-DNA, der attB-Stelle, vermittelt. Die Transposition von DNA-Transposons beinhaltet die Paarung terminaler invertierter Wiederholungen und eine 5-7-bp-Tandemzielduplikation. Die FBI-DNA-Konfiguration beschreibt effektiv die einfache und replikative Transposition, zusammen mit der Beteiligung eines Enhancer-Elements. Die meisten retrotransponierbaren Faktoren, die einen Zielzielstellenduplikationsmechanismus verwenden, folgen der FBI-DNA-vermittelten senkrechten Insertion der gepaarten Intercoil-Enden ebenfalls durch nicht-homologe Stopp-Verbindung und Lückenfüllung.

A genome-extensive angle of transposable factors in mild of FBI DNA is discussed. The transposable detail (TE) became first defined with the aid of using McClintock as a controlling detail that jumps from one role to some other withinside the maize chromosome withinside the mid- 1940s, lengthy earlier than the invention with the aid of using Watson and Crick of the double helix shape of DNA as a genetic detail. It became a time whilst, after the rediscovery of Mendel’s Law of Heredity in 1900, the cytogenetic look at of chromosomes became at the vanguard of genetics and whilst genes have been concept to be beads on a string positioned at the chromosome. It became withinside the overdue Nineteen Seventies and early Eighties whilst insertion series (IS) factors and transposons (Tn) have been observed and observed to be much like McClintock’s controlling factors, and her AC/DS factors have been showed on the DNA series stage as a TE. Salient functions of DNA transposable factors (dTEs), which include terminal inverted repeats (TIRs), goal web page duplication (TSD), the transposase gene, and easy and replicative transposition mechanisms were properly installed with the aid of using great molecular biology and biochemistry studies. Then, unfashionable transposable factors (rTEs), which include lengthy terminal repeat (LTR)-retrotransposons, non- LTR-retrotransposons, and different unfashionable-factors, have been being delivered to the repertoire because the Eighties to make the image numerous and complicated.

Viele neue TE-Familien werden entwickelt, hauptsächlich aus Eukaryoten, sogar mithilfe computergestützter Tests in der Postgenom-Ära, was eine neue Form auf der Grundlage ihrer Transpositionssysteme und -mechanismen erforderlich machte. Das Vorhandensein von Foldback-Intercoil-DNA (FBI) wurde erstmals 1985 von Kim entdeckt und mithilfe eines raumfüllenden Modells zur Vermittlung intramolekularer homologer Rekombination von Inversionen und Deletionen nachgewiesen. 1987 wurde außerdem gezeigt, dass FBI-DNA intermolekulare DNA-Umlagerungen, einschließlich standortspezifischer Insertionen, an der Foldback-Spitze und DNA-Transpositionsintegration am Intercoil-Ende des indifferenten dTE vermitteln kann. In dieser Studie wird untersucht, wie die Vermittlung der Transposition durch FBI-DNA auf außergewöhnliche Trainingseinheiten und rTE-Familien ausgeweitet werden kann. Diese Bewertung wird die Replikationsbeschreibungen reduzieren und sich auf die mechanistischen Funktionen konzentrieren, die für die Anwendung von FBI-DNA auf die Mechanismen der DNA-Transposition relevant sind. TSD dient als allgemeiner Orientierungspunkt für die Übereinstimmung mit den Transpositionsmechanismen sowohl für dTEs als auch für rTEs. Die einzige Ausnahme bisher ist die Helitron-Superfamilie, die kein TSD besitzt und ein Rolling-Circle-Replikationsmodell verwendet. Solange während der TE-Integration in das Wirtschromosom ein TSD erzeugt wird, zeigt dies, dass das unmittelbare Zwischenprodukt der Integration eine doppelsträngige DNA-Form hat, unabhängig davon, ob RNA oder einzelsträngige DNA das vorläufige Zwischenprodukt ist.

^{Diese Arbeit wird teilweise auf der} 4. Internationalen Konferenz für Integrative Biologie vom 18. bis 20. Juli 2016 in Berlin, Deutschland, vorgestellt .