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 28Sопистоконтов 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

Организация тандемных повторов ядерной рибосомной ДНК эукариот

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.

использованная литература

внешние ссылки