Что такое генная амплификация?

Амплификация генов, также известная как дупликация генов или хромосомная дупликация, представляет собой клеточный процесс, в котором образуется множество копий гена. Результатом является амплификация фенотипа или выраженного признака, связанного с геном. Это обычно происходит из-за серьезного генетического дефекта в клетке или группе клеток. Амплификация генов имеет серьезные последствия для эволюционной истории, а также для лекарственной устойчивости в раковых клетках, и это является серьезной проблемой в биологии по многим другим причинам.

Большинство случаев амплификации генов происходит во время ошибки гомологичной рекомбинации, когда две одинаковые цепи ДНК обмениваются генетической информацией. Это происходит во время многих генетических процессов, но наиболее распространено при мейозе, при котором половые клетки продуцируются и реплицируются. Ретротранспозоны также способствуют дупликации генов; это генетические элементы, которые способны усиливать себя. Дублированные гены подвержены мутациям, так как мутации скопированных генов, как правило, не ухудшают здоровье организма-хозяина.

Хотя его важность для эволюции обсуждается, многие считают, что амплификация генов является чрезвычайно важным аспектом эволюционной истории. Некоторые данные свидетельствуют о том, что весь геном дрожжей, суммирование всей генетической информации дрожжей, пережил событие дублирования генов в относительно недавней истории. Растения имеют тенденцию подвергаться генной амплификации чаще, чем животные. Например, пшеница - это гексаплоид, содержащий шесть полных копий своего генома. Когда гены усиливаются и признаки усиливаются, усиленные признаки наследуются потомством и передаются последующим поколениям; это очень важное соображение в эволюции.

Однако не всякая амплификация генов имеет большое значение для эволюции. Иногда усиленная черта умирает с единственным организмом, который испытывает дублирование генов. Это происходит, когда ген сверхэкспрессируется, и признак, который он кодирует, выражается до уровня, который вреден для организма. Это может также произойти, когда дублирование происходит в соматической клетке, а не в половой клетке. Генетическая информация в соматических клетках не передается потомству, поэтому она не проявляется в последующих поколениях.

Одним из наиболее широко изучаемых аспектов амплификации генов является его роль в лекарственной устойчивости при некоторых заболеваниях. Например, раковые клетки часто проявляют значительную лекарственную устойчивость из-за амплификации гена, который препятствует тому, чтобы раковые клетки полностью поглощали химиотерапевтические лекарства. В частности, амплификация происходит в гене, который кодирует белок, который способен избирательно откачивать материалы из раковых клеток. Этот белок имеет тенденцию выкачивать химиотерапевтические агенты из клетки, эффективно нейтрализуя лечение во многих случаях.

Из-за своей роли как в здравоохранении, так и в науке, усиление генов, как полагают многие, является серьезной проблемой в области биологии. Дополнительная информация по этой теме может привести к крупным прорывам в изучении происхождения многих видов и многих признаков, которыми обладают эти виды. Это также может привести к излечению от основного заболевания, унесшего миллионы жизней: рака.