سوءاستفاده از رشته

متداول ترین مکانیسم پیشنهادی برای تولید Indel ، سوء استفاده از رشته را کاهش می دهد ، همچنین به عنوان تکثیر یا لغزش پلیمراز شناخته می شود [3،4]. در حین تکثیر ، DNA پلیمراز و مجتمع DNA تازه سنتز شده DNA گاهی اوقات به طور موقت از DNA الگو جدا می شود. در مناطقی که توالی های تکراری دارند ، پلیمراز ممکن است با رشته الگوی در موقعیتی یک یا دو تکرار در جلو یا پشت در جایی که خاموش است ، ارتباط برقرار کند (شکل 9. 3). لغزش پلیمراز به صورت کلاسیک بر مناطق DNA با تکرار مستقیم (همچنین به عنوان پشت سر هم گفته می شود) بر تکرارهای 1-4 پایه (به عنوان مثال ، [T] تأثیر می گذارد._حرفیا [AGGC]_حرف، با تعداد تعداد تکرار) و منجر به درج تنها یک یا دو تکرار اضافی می شود [4]. اگر طول عنصر تکراری که در یک دنباله کدگذاری اتفاق می افتد چند برابر 3 نیست ، درج یا حذف واحد تکرار می تواند منجر به تغییر قاب خواندن mRNA (جهش فریم) شود [1،5،6]. سوءاستفاده از رشته های لغزنده نیز می تواند در تکرارهای غیر مداوم رخ دهد ، و در نتیجه درج طولانی تر یا حذف توالی مداخله ای که توسط تکرارهای مستقیم انجام می شود [6،7].

سوءاستفاده از رشته های لغزنده مکانیسمی است که تصور می شود زیربنای تنوع پلی مورفیک خوش خیم در تکرارهای پشت سر هم کوتاه (STR) است که می تواند بین افراد مشاهده شود. Strs اغلب به عنوان میکرو ماهواره ها گفته می شود ، و آزمایش برای STR دارای برنامه هایی برای آزمایش هویت در تنظیمات پزشکی قانونی ، برنامه های تضمین کیفیت آزمایشگاه (به عنوان مثال ، آزمایش تحریک نمونه) و مطالعات پیوند دهنده اهدا کننده پیوند مغز استخوان است [8].

URL: https://www. scienceirect. com/science/article/pii/b9780124047488000095

تناوب بیان ژن

سوء استفاده از رشته و تغییر فاز بیان ژن

سوء استفاده از رشته رشته در توالی ساده DNA و تنوع فاز پروتئین های کدورت در N. gonorrhoeae

تناوب بیان پروتئین Opacity (OPA) در N. gonorrhoeae یکی از سیستم های تغییر مرحله اول بود که نشان داده شده است از سوء استفاده از رشته های لغزنده از تکرار DNA توالی ساده (SSR) در محل احتمالی استفاده می کند. پروتئین های OPA پروتئین های غشایی بیرونی هستند که نقش مهمی در دلبستگی و تهاجم سلولهای میزبان دارند. پروتئین های OPA توسط 11-12 آلل OPA بر روی ژنوم ایزوله های گنوکوکی رمزگذاری می شوند و بیان هر ژن می تواند در فرکانس 10 - 3 تا 4 - 4 در هر سلول در هر نسل متناوب باشد. هر ژن OPA دارای نسخه 7-28 تکراری از یک تکرار 5 جفت باز (CTCTT) در منطقه است که توالی سیگنال آمینه را رمزگذاری می کند. در سال 1989 ، آزمایشگاه جان کانن نشان داد که SSR در هر ژن OPA می تواند یک یا چند تکرار را از دست بدهد یا به صورت مستقل از Reca و در نتیجه فریم و تناوب در بیان ژن OPA از محل تأثیرگذاری شده باشد (شکل 3 (A))بشربنابراین ، یک گنوکوک منفرد ممکن است پروتئین OPA ، یک پروتئین OPA یا پروتئین های متعدد OPA را بسته به تعداد تکرار CTCTT در دنباله رهبر هر آلل OPA بیان کند. سوء استفاده از رشته رشته ای مکانیسم پیشنهادی برای این جایگزین در بیان ژن بود. در حین تکثیر DNA ، سوء استفاده از رشته رشته ای هنگامی اتفاق می افتد که رشته DNA نوپا به طور موقت از رشته الگوی جدا شود و سپس مجدداً مجدداً مجدداً مورد استفاده قرار گیرد که تکرار در دو رشته از ثبت نام خارج شود. این حلقه های لغزش و سوء استفاده از توالی تکرار در الگوی یا رشته نوپا به ترتیب حذف یا اضافه کردن تکرارها می شود (شکل 3 (ب)). در دو دهه گذشته نمونه های دیگری از تغییر فاز تنظیم شده توسط سوء استفاده از رشته های لغزنده مشخص شده است (جدول 1).

URL: https://www. scienceirect. com/science/article/pii/b9780123749840000425

آللهای str و مصنوعات تقویت

مکانیسم ممکن برای تشکیل محصول لکنت

محصولات لکنت در ادبیات گزارش شده است زیرا برای اولین بار STR (میکرو ماهواره) توصیف شده است. مکانیسم اصلی که برای توضیح وجود محصولات لکنت پیشنهاد شده است ، سوء استفاده از رشته های لغزنده شده است (لوینسون و گوتمن 1987 ، Hauge & Litt 1993 ، Walsh و همکاران 1996). در مدل سوء استفاده از رشته ای ، منطقه ای از مجتمع پرایمر در طول پسوند آغازگر بدون جفت شدن می شود و اجازه می دهد تا از راه پرایمر یا رشته الگوی استفاده شود به گونه ای که یک تکرار یک حلقه غیر پایبند را تشکیل می دهد (Hauge & Litt 1993). نتیجه این حلقه تکرار یک محصول PCR کوتاه شده است که توسط یک واحد تکراری واحد کمتر از آمپلیکون اصلی (آلل STR) است (شکل 3. 11). تجزیه و تحلیل توالی محصولات لکنت از تترانوکلئوتید تکرار مکان VWA نشان داد که آنها حاوی یک واحد تکرار کمتر از اوج آلل اصلی مربوطه هستند (والش و همکاران 1996).

در مثالهایی که تاکنون نشان داده شده است ، هر دو D18S51 و DYS481 شامل واحدهای تکراری ساده هستند. بنابراین ، شماره آلل همچنین تعداد کل تکرارها را منعکس می کند. با این حال ، این همیشه در مورد بسیاری از مکان های پیچیده STR ، مانند D21S11 ، جایی که طول آلل کل ممکن است شامل توالی های داخلی مختلف باشد ، اینگونه نیست. چنین مکان هایی ممکن است دارای آلل هایی با طول های مختلف تکرارهای بدون وقفه باشد. اگر یک آلل حاوی چندین بخش تکرار باشد که توسط یک واحد تکرار غیر قشر یا یک توالی محافظت شده قطع می شود ، به طور معمول سطح لکنت به طور معمول پایین تر خواهد بود.

به عنوان مثال ، آلل Th01 9. 3 دارای پنج تکرار [TCAT] ، یک تکرار جزئی گربه و سپس چهار تکرار [TCAT] (یا شش [AATG] ، یک تکرار جزئی ATG و سه تکرار [AATG] است ، بسته به اینکه کدام رشته مورد بررسی قرار می گیرد.). ویژگی های لکنت درصد آلل Th01 9. 3 به آلل 5 نزدیک تر از آلل 9 یا آلل 10 است.

نوعی از همبستگی طول بخش های بدون وقفه از منطقه تکرار STR به میزان لکنت در چندین مطالعه اشاره شده است (والش و همکاران 1996 ، لازاروک و همکاران 2001 ، کلینتسار و ویگاند 2003). با این حال ، تا سال 2012 نبود که اصطلاح "طولانی ترین کشش بدون وقفه" (LUS) برای توصیف رفتار شکل گیری محصول لکنت معرفی شد (بروکس و همکاران 2012). LUS به عنوان طولانی ترین کشش نقوش تکرار اساسی در یک آلل تعریف شده است. بنابراین ، در مثال Th01 در زیر ، آلل 9. 3 ، که دارای پنج [TCAT] و چهار [TCAT] است ، دارای یک LUS برابر با پنج است. این نوع همبستگی LUS به خوبی در سطح STR قرار دارد. LUS نسبت به تعیین آلل بر اساس تعداد کل واحدهای تکرار ، نسبت به لکنت بهتر با همبستگی بهتر است (شکل 3. 12).

بسیاری از مطالعات LUS تا به امروز از مقادیر متوسط LUS بر اساس اطلاعات موجود در Strbase یا پیوست 1 مباحث پیشرفته در تایپ DNA پزشکی قانونی استفاده کرده اند: روش شناسی (باتلر 2012). خصوصیات دقیق تر LUS نیاز به توالی آلل های STR جداگانه دارد ، که با روش های توالی سنتی وقت گیر است.

URL: https://www. scienceirect. com/science/article/pii/b9780124052130000038

ژنوتیپ و توالی DNA بازیابی شده از بقایای اسکلتی انسان با استفاده از الکتروفورز مویرگی (CE)

آستانه لکنت

قله های لکنت معمولاً به عنوان یک قله کوچکتر مشاهده می شوند ، یک واحد تکرار کمتر از اوج آلل والدین مربوطه (والش و همکاران ، 1996). این به دلیل سوء استفاده از رشته های لغزنده رخ می دهد (Hauge and Litt ، 1993 ؛ Walsh et al. ، 1996). علاوه بر این ، هنگامی که ژنوتیپ بر روی تجهیزات CE مدرن مانند Applied Biosystems Applied 3500 یا 3500XL آنالایزر ژنتیکی ، لکنت لکنت و لکنت زبان (یا بیش از حد یا پست) لکنت زبان نیز مشاهده می شود ، دو واحد تکرار کمتر و یک واحد تکرار بیشتر از والدیناوج ، به ترتیب (Bright et al. ، 2013b ، 2014a) (شکل 4). این یک نتیجه از حساس تر شدن فن آوری های تایپ DNA است.

تولید کنندگان مقادیر لکنت را در طول اعتبار سنجی توسعه یک کیت STR تعیین می کنند. در هنگام تعیین آستانه های نسبت لکنت ، آزمایشگاه می تواند یک نسبت لکنت متوسط ، طیف وسیعی از درصد لکنت ها یا ترکیبی از این دو را تعیین کند. با این حال ، اعتبار داخلی اکنون به طور معمول میانگین و دامنه های نسبت لکنت محلی را تعیین می کند. این داده ها به برنامه های نرم افزاری تجزیه و تحلیل داده ها مانند Genemapper® ID-X (GMID-X) (Thermo Fisher Scientific) وارد می شوند. علاوه بر این ، نسبت های لکنت اختصاصی محل نیز برای نرم افزار ژنوتیپ احتمالی برای تجزیه و تفسیر آماری پروفایل های STR برای نرم افزار ژنوتیپ احتمالی تعیین می شود.

طولانی ترین کشش بدون وقفه (LUS) طولانی ترین کشش مداوم تکرار پشت سر هم است. افزایش نرخ لکنت به طور مستقیم با افزایش طول آللهای LUS مرتبط است (ویلسن و همکاران ، 2017 ؛ بروکس و همکاران ، 2012 ؛ والش و همکاران ، 1996 ؛ برایت و همکاران ، 2014b ، 2013b). در نهایت ، نسبت لکنت متفاوت با هر آلل در هر مکان همراه است. پیشنهاد شده است که LUS بهترین پیش بینی کننده نسبت لکنت است (بروکس و همکاران ، 2012 ؛ والش و همکاران ، 1996 ؛ ویلسن و همکاران ، 2017 ؛ برایت و همکاران ، 2014b). با این حال ، همچنین نشان داده شده است که نمونه هایی وجود دارد که طول آلل والدین پیش بینی بهتری در نشانگرهای پزشکی قانونی مورد سنجش است (Woeer et al. ، 2017). از آنجا که نرم افزار ژنوتیپ احتمالی مانند Strmix ™ شروع به استفاده از LUS به عنوان پیش بینی کننده نسبت لکنت می کند ، این یک پیامدهای مهم برای مدل سازی دقیق پروفایل های STR و نمونه های DNA مختلط خواهد بود.

URL: https://www. scienceirect. com/science/article/pii/b9780128157664000145

فن آوری های فعلی و در حال ظهور برای تشخیص عفونت های میکروبی

Tanis C. Dingle ، Duncan R. Maccannell ، در روش های میکروبیولوژی ، 2015

2. 2. 3 تجزیه و تحلیل تکرار پشت سر هم شماره متغیر چندگانه

MLVA یک روش بسیار تبعیض آمیز برای تایپ باکتری ها از جمله C. difficile است. MLVA توالی های کوتاهی از DNA تکراری را در ژنوم مورد سوء استفاده و هدف قرار می دهد که به عنوان تکرارهای پشت سر هم شناخته می شود. این نواحی از جفت نادرست رشته های لغزشی در طول همانندسازی DNA ناشی می شوند و بین جدایه های همان گونه های باکتریایی متفاوت هستند (ون بلکام، 2007). بنابراین، تعداد و اندازه تکرارهای پشت سر هم در مکان های متعدد در ژنوم می تواند اطلاعاتی در مورد ترکیب ژنتیکی ارگانیسم ارائه دهد که منجر به یک ابزار تایپ قدرتمند می شود (ون بلکام، 2007). برای انجام MLVA، پرایمرهای PCR برای تقویت نواحی تکرار پشت سر هم با تعداد متغیر (VNTR) از ژنوم طراحی شده اند. الکتروفورز ژل و تعیین توالی سپس اندازه محصولات به دست آمده و تعداد تکرار در هر مکان را تعیین می کند. سپس از ضریب منهتن برای تعیین اختلاف تکرار پشت سر هم جمع شده استفاده می شود، که ≤ 2 از نظر ژنتیکی مرتبط است (اکرت و همکاران، 2011؛ مارش و همکاران، 2006؛ ون دن برگ، شاپ، تمپلتون، کلاسن، و کویژپر، 2007)..

دو روش MLVA برای C. difficile که در ادبیات توضیح داده شده است، هفت جایگاه حاوی تکرارهای پشت سر هم کوتاه را که روی ژنوم سویه 630 C. difficile پخش شده است، تقویت می کند (مارش و همکاران، 2006؛ ون دن برگ و همکاران، 2007). یکی از این مطالعات 71 نوع منحصر به فرد MLVA را در 86 سویه بالینی و مرجع C. difficile از یک موسسه پیدا کرد که شامل بسیاری از رایج ترین انواع REA بود (Marsh et al., 2006). دیگری دریافت که MLVA می تواند 64 سویه مرجع را که شامل توکسینوتیپ های شناخته شده، سروتیپ ها یا زیرگروه های ریبوتیپ هستند به درستی طبقه بندی و متمایز کند (ون دن برگ و همکاران، 2007). هر دو مطالعه همچنین نشان دادند که انواع MLVA در طول زمان با سویه هایی که تا 30 بار عبور می کنند یا جدایه های جفتی از C. difficile از یک بیمار جمع آوری شده در تاریخ های مختلف که منجر به یک نوع MLVA می شود، پایدار هستند (Marsh et al., 2006; van den Berg. و همکاران، 2007). اخیرا، منظور و همکارانش هشت جایگاه VNTR اضافی را در C. difficile شناسایی کردند. با استفاده از این ها در ترکیب با هفت مکان از مکان های توصیف شده قبلی، آنها دریافتند که این طرح توسعه یافته MLVA (eMLVA) در تطابق کامل با ریبوتایپ PCR است (Manzoor et al., 2011).

در حالی که قدرت تبعیض آمیز و تکرارپذیری MLVA زیاد است ، این روش بدون محدودیت آن نیست. در حقیقت ، برخی اظهار داشته اند که MLVA ممکن است بسیار تبعیض آمیز باشد. تانر و همکاران. پنج مستعمرات C. difficile را تایپ کرد که از هر یک از 39 نمونه مدفوع کشت داده می شوند. همه به عنوان ریبوتایپ PCR 027 مشخص شدند ، اما در پنج مورد از این نمونه ها ، انواع مختلف MLVA مشخص شد. نویسندگان پیشنهاد می کنند که این ممکن است نتایج حاصل از تحقیقات شیوع را اشتباه بگیرد ، فقط باید مستعمرات منفرد از هر نمونه تایپ شود (تانر ، هاردی ، و هاکی ، 2010). این امر باعث شد تا بروخانسکی و همکارانش معیارهایی را برای تمایز ایزوله های شیوع از ایزوله های پراکنده از یک فرد واحد تعریف کنند. آنها دریافتند که اختلاف 1-3 ٪ در انواع MLVA هنگامی که مستعمرات متعدد از یک فرد واحد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند ، و بنابراین یک برش 3-5 ٪ را بر اساس خوشه بندی مبتنی بر فاصله منهتن نشان می دهد تا تفاوتهای واقعی را که در تنظیمات شیوع مشاهده می شود ، شناسایی کند (Broukhanski ، Simor ، & Pillai ، 2011).

URL: https://www. scienceirect. com/science/article/pii/s0580951715000148

هلیکوباکتر پیلوری

OIPA

تقریباً 4 ٪ از ژنوم H. pylori پیش بینی می شود پروتئین های غشای بیرونی را رمزگذاری کند ، که برخی از آنها به عنوان چسبندگی عمل می کنند. پروتئین التهابی بیرونی ، OIPA توسط محل OIPA رمزگذاری می شود. وضعیت عملکردی OIPA با سوء استفاده از رشته های لغزنده تعیین شده توسط تعداد تکرار CT Dinucleotide در ژن تنظیم می شود (سوئیچ "روشن" و "خاموش" است). OIPA پروتئین ناشی از پاسخ پیشگیری از پاسخ به القای سایتوکاین های مختلف التهابی ، از جمله اینترلوکین (IL) -6 ، IL-8 و IL-18 است. القای التهاب و پویایی اکتین توسط OIPA شامل فسفوریلاسیون تعدادی از مسیرهای مختلف سیگنالینگ است. اکثر این مسیرهای سیگنالینگ (به استثنای مسیرهای مرتبط با P38) نیز با CAGA همراه هستند ، نشان می دهد که تعامل مهمی بین OIPA و CAGA (یا CAG PAI) وجود دارد. هر دو OIPA و CAGA نیز در سیگنالینگ β-catenin نقش دارند.

URL: https://www. sciencedirect. com/science/article/pii/b978012374984000684

هلیکوباکتر پیلوری

OIPA

تقریباً 4 ٪ از ژنوم H. pylori پیش بینی می شود پروتئین های غشای بیرونی را رمزگذاری کند ، که برخی از آنها به عنوان چسبندگی عمل می کنند. پروتئین التهابی بیرونی ، OIPA توسط محل OIPA رمزگذاری می شود. وضعیت عملکردی OIPA با سوء استفاده از رشته های لغزنده تعیین شده توسط تعداد تکرار CT Dinucleotide در ژن تنظیم می شود (سوئیچ "روشن" و "خاموش" است). OIPA پروتئین ناشی از پاسخ پیشگیری از پاسخ به القای سایتوکاین های مختلف التهابی ، از جمله اینترلوکین (IL) -6 ، IL-8 ، IL-12 و IL-18 است. القای التهاب و پویایی اکتین توسط OIPA شامل فسفوریلاسیون تعدادی از مسیرهای مختلف سیگنالینگ است. اکثر این مسیرهای سیگنالینگ (به استثنای مسیرهای مرتبط با P38) نیز با CAGA همراه هستند ، نشان می دهد که تعامل مهمی بین OIPA و CAGA (یا CAG PAI) وجود دارد. هر دو OIPA و CAGA نیز در سیگنالینگ β-catenin نقش دارند.

URL: https://www. scienceirect. com/science/article/pii/b9780128096338065055

تغییر فاز

مکانیسم های تغییر فاز

باکتری ها توسط دو مکانیسم اساسی تحت تغییر فاز قرار می گیرند: (1) تغییرات در دنباله DNA و (2) متیلاسیون DNA. مکانیسم های قبلی به عنوان "ژنتیکی" طبقه بندی می شوند و شامل نوترکیبی خاص سایت ، نوترکیبی عمومی و سوء استفاده از رشته های لغزش می شوند ، در حالی که دومی "اپی ژنتیکی" هستند زیرا شامل بازآرایی توالی DNA نمی شوند. ترکیبی از این دو مکانیسم نیز رخ می دهد ، که در آن تغییرات توالی DNA بیان یک متیلاز DNA را کنترل می کند که سپس برای تنظیم بیان تعدادی از پروتئین ها عمل می کند. این نوع سیستم توسط مایکل جنینگز که این موضوع را شناسایی کرده است ، یک تنظیم متغیر فاز یا "فاز واریون" نامیده شده است.

URL: https://www. scienceirect. com/science/article/pii/b978012374984001144x

تغییر فاز

دیوید A. Low ، Marjan W. Van der Woude ، در ماژول مرجع در علوم زندگی ، 2022

مکانیسم های تغییر فاز

باکتری ها توسط دو مکانیسم اساسی تحت تغییر فاز قرار می گیرند: (1) تغییرات در دنباله DNA و (2) متیلاسیون DNA. مکانیسم های قبلی به عنوان "ژنتیکی" طبقه بندی می شوند و شامل نوترکیبی خاص سایت ، نوترکیبی عمومی و سوء استفاده از رشته های لغزش می شوند ، در حالی که دومی "اپی ژنتیکی" هستند زیرا شامل بازآرایی توالی DNA نمی شوند. ترکیبی از این دو مکانیسم نیز رخ می دهد ، که در آن تغییرات توالی DNA بیان یک متیلاز DNA را کنترل می کند که سپس برای تنظیم بیان تعدادی از پروتئین ها عمل می کند. این نوع سیستم توسط مایکل جنینگز که در سال 2005 این گزارش را گزارش کرده است ، یک رگولون متغیر فاز یا "فاز واریون" نامیده شده است.

URL: https://www. scienceirect. com/science/article/pii/b978012822563900055

تغییر فاز

D. Low ، B. Braaten ، در دائر ycl المعارف ژنتیک ، 2001

سوء استفاده از رشته

مکانیسم سوم برای تغییر فاز شامل سوء استفاده در هنگام تکثیر DNA بین مناطق DNA حاوی عناصر DNA تکراری مانند تکرار توالی کوتاه (SSR) است. سوء استفاده از مناطق SSR در طی تکثیر DNA منجر به درج یا حذف جفت های پایه می شود ، که می تواند رونویسی یا ترجمه ژنهای خاص را تغییر دهد. نمونه ای از این شکل از کنترل که در سطح رونویسی اعمال می شود ، پروتئین غشای بیرونی OPC در Neisseria meningitidis است ، که به دلیل سوء استفاده از رشته های لغزنده در یک منطقه پلی (C) DNA در نزدیکی مروج OPC ، تغییر فاز می کند. تعداد پایه های سیتوزین در این منطقه سطح بیان پروتئین OPC را کنترل می کند: اگر تعداد سیتوزین ها کمتر از 10 یا بالاتر از 15 باشد ، OPC بیان نشده است (سرکاری و همکاران ، (1994)). به طور مشابه ، PILI LKP بیان شده توسط هموفیلوس آنفلوانزا در نتیجه سوء استفاده از رشته های لغزنده در تکرارهای پشت سر هم از جفت های پایه "TA" در منطقه پروموتور تحت تغییر فاز قرار می گیرد.

نمونه ای از تغییر فاز سوء استفاده در سطح ترجمه ، تغییر فاز پروتئین های کدورت N. gonorrhoeae و N. meningitidis است. در این موارد ، قاب خواندن ترجمه پروتئین OPA با سوء استفاده از رشته های لغزنده بین تکرار کدگذاری CTCTT پنتامر (CRS) در منطقه پپتید سیگنال هر ژن OPA کنترل می شود. نتیجه این است که با 6،9 یا 12 CRS کدون شروع ATG با ژن OPA باقیمانده در قاب قرار دارد ، در حالی که در 4 یا 8 CRS پروتئین OPA بیان نمی شود زیرا کدون شروع ATG با باقی مانده OPA خارج استکدون