Внутренняя расшифрованная прокладка - Internal transcribed spacer
Внутренний транскрибируемый спейсер ( ITS ) - это спейсерная ДНК, расположенная между генами рибосомной РНК малой субъединицы (рРНК) и большой субъединицей рРНК в хромосоме или соответствующей транскрибируемой области в транскрипте полицистронного предшественника рРНК.
ЕГО во всех сферах жизни
У бактерий и архей есть единственная ИТС, расположенная между генами 16S и 23S рРНК. Напротив, у эукариот есть два ITS : ITS1 расположен между генами 18S и 5.8S рРНК, а ITS2 - между 5.8S и 28S (у опистоконтов или 25S у растений) генами рРНК. ITS1 соответствует ITS у бактерий и архей, в то время как ITS2 возник как вставка, прерывающая наследственный ген 23S рРНК.
Организация
У бактерий и архей ITS встречается в количестве от одной до нескольких копий, как и фланкирующие гены 16S и 23S . Когда имеется несколько копий, они не располагаются рядом друг с другом. Скорее, они находятся в дискретных местах круговой хромосомы. Бактерии нередко переносят гены тРНК в ITS.
У эукариот гены, кодирующие рибосомную РНК и спейсеры, встречаются в тандемных повторах длиной в тысячи копий, каждый из которых разделен участками нетранскрибируемой ДНК, называемыми межгенным спейсером (IGS) или нетранскрибируемым спейсером (NTS).
Каждый эукариотический рибосомный кластер содержит 5 ' внешний транскрибируемый спейсер (5' ETS), ген 18S рРНК , ITS1 , ген 5,8S рРНК , ITS2 , ген 26S или 28S рРНК и, наконец, 3 'ETS.
Во время созревания рРНК части ETS и ITS вырезаются. Как нефункциональные побочные продукты созревания они быстро разлагаются.
Использование в филогении
Сравнение последовательностей ITS-регионов эукариот широко используется в таксономии и молекулярной филогении из-за нескольких благоприятных свойств:
- Он обычно амплифицируется благодаря своему небольшому размеру, связанному с доступностью высококонсервативных фланкирующих последовательностей.
- Его легко обнаружить даже при небольшом количестве ДНК из-за большого числа копий кластеров рРНК.
- Он претерпевает быструю согласованную эволюцию через неравный кроссинговер и генную конверсию. Это способствует внутригеномной однородности повторяющихся единиц, хотя высокопроизводительное секвенирование показало частые вариации внутри видов растений.
- Он имеет высокую степень изменчивости даже между близкородственными видами. Это можно объяснить относительно низким эволюционным давлением, действующим на такие некодирующие спейсерные последовательности.
Например, ITS-маркеры оказались особенно полезными для выяснения филогенетических отношений между следующими таксонами.
Таксономическая группа | Таксономический уровень | Год | Авторы со ссылками |
---|---|---|---|
Сложноцветные : сложноцветные | Виды (родственные) | 1992 г. | Болдуин и др. |
Viscaceae : Arceuthobium | Виды (родственные) | 1994 г. | Никрент и др. |
Poaceae : Зеа | Виды (родственные) | 1996 г. | Баклер и Холтсфорд |
Бобовые : Medicago | Виды (родственные) | 1998 г. | Bena et al. |
Орхидные : Болезни | Роды (внутри племен) | 1999 г. | Douzery et al. |
Odonata : Калоптерикс | Виды (родственные) | 2001 г. | Weekers et al. |
Дрожжи, имеющие клиническое значение | Роды | 2001 г. | Chen et al. |
Poaceae : Saccharinae | Роды (внутри племен) | 2002 г. | Hodkinson et al. |
Подорожники : Подорожник | Виды (родственные) | 2002 г. | Rønsted et al. |
Юнгерманиопсида : Herbertus | Виды (родственные) | 2004 г. | Feldberg et al. |
Pinaceae : Цуга | Виды (родственные) | 2008 г. | Havill et al. |
Chrysomelidae: Altica | Роды (родственные) | 2009 г. | Ruhl et al. |
Симбиодиниум | Clade | 2009 г. | Stat et al. |
Brassicaceae | Племена (в семье) | 2010 г. | Warwick et al. |
Вересковые : Эрика | Виды (родственные) | 2011 г. | Пири и др. |
Двукрылые : Bactrocera | Виды (родственные) | 2014 г. | Бойкин и др. |
Scrophulariaceae : Скрофулярия | Виды (родственные) | 2014 г. | Scheunert & Heubl |
Potamogetonaceae : Potamogeton. | Виды (родственные) | 2016 г. | Ян и др. |
Известно, что ITS2 более консервативен, чем ITS1. Все последовательности ITS2 имеют общее ядро вторичной структуры, в то время как структуры ITS1 сохраняются только в гораздо меньших таксономических единицах. Независимо от объема сохранения, сравнение с использованием структуры может обеспечить более высокое разрешение и надежность.
Микологическое штрих-кодирование
ITS регион является наиболее широко секвенировали область ДНК в молекулярной экологии из грибов и был рекомендован в качестве универсального грибковой штрих - код последовательности. Как правило, это было наиболее полезно для молекулярной систематики на уровне от вида до рода и даже внутри вида (например, для определения географических рас). Из-за более высокой степени изменчивости, чем другие генные области рДНК (например, рРНК с малой и большой субъединицей), вариации между отдельными повторами рДНК иногда могут наблюдаться как в ITS, так и в IGS областях. В дополнение к универсальным праймерам ITS1 + ITS4, используемым во многих лабораториях, было описано несколько таксон-специфичных праймеров, которые позволяют селективную амплификацию грибковых последовательностей (например, см. Статью Gardes & Bruns 1993, описывающую амплификацию ITS-последовательностей базидиомицетов из образцов микоризы ). Несмотря на то, что методы секвенирования с дробовиком все чаще используются в микробном секвенировании, низкая биомасса грибов в клинических образцах делает амплификацию ITS-области областью продолжающихся исследований.