Horisontaalne geeniülekanne: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
PResümee puudub |
viited kokku |
||
2. rida:
'''Horisontaalne geeniülekanne '''ehk '''horisontaalne geenisiire '''on [[geneetiline_info|geneetilise informatsiooni]] kandumine ühest [[organism]]ist teise muul viisil kui läbi traditsioonilise [[paljunemine|paljunemise]]. Nimetatakse ka lateraalseks geeniülekandeks, vastandudes vertikaalsele, kus [[geen]]ide ülekandmine toimub vanempõlvkonnalt järglastele läbi [[seksuaalne paljunemine|seksuaalse]] või [[seksuaalne_paljunemine|aseksuaalse]] [[sigimine|sigimise]]. On näidatud, et horisontaalne geeniülekanne on oluliseks faktoriks paljude organismide [[evolutsioon]]is.
Horisontaalne geeniülekanne on peamiseks [[bakter]]ite [[antibiootikumresistentsus]]e põhjuseks <ref name="Transgenic"/><ref name="Kay"/><ref name="Koonin"/><ref name="Nielsen"/> ja mängib olulist rolli nende võimes lagundada uusi ühendeid. Näiteks inimese poolt loodud [[pestitsiid|keemilisi taimekaitsevahendeid]].<ref name="McGowan"/>
Horisontaalses geeniülekandes osalevad tihti mõõdukad [[bakteriofaagid]] ja [[plasmiid]]id.<ref
Viimastel aastatel on kindlaks tehtud, et bakterite vahel toimub horisontaalne geeniülekanne palju sagedamini kui varem arvati. Seetõttu on [[geneetik]]ud hakanud vertikaalse ülekande kõrvalt sellele ka järjest enam tähelepanu pöörama.<ref name="edwards"
Kunstlik horisontaalne geeniülekanne on põhiliseks tööriistaks [[geenitehnoloogia]]s.
==Ajalugu==
1951. aastal täheldati horisontaalset geeniülekannet esmakordselt. Artiklis kirjeldati kuidas [[virulentsus]]geeni ülekandumise tagajärjel muutus avirulentne ''Corynebacterium diphtheriae'' tüvi virulentseks.<ref
1959. aastal kirjeldati esimesena bakterite-sisest geeniülekannet. Väljaandes demonstreeriti antibiootikumresistentsuse edastamist ühelt bakteriliigilt teisele.<ref
1999. aastal märkisid Jain, Rivera ja Lake: "Geenide ja genoomide uuringud näitavad, et [[prokarüoot]]ide vahel on toimunud märkimisväärselt palju horisontaalseid geeniülekandeid <ref
Levimus ja olulisus hulkraksete eukarüootide seas on tänapäeval veel ebaselge.<ref
Järjest kasvava tõendusmaterjali valguses, mis vihjab selle fenomeni evolutsioonilisele olulisusele, on molekulaarbioloogid horisontaalset geeniülekannet kirjeldanud ka kui "uut paradigmat bioloogias".<ref name="gogarten"
On kardetud, et see protsess kujutab endast varjatud ohtu, kuna võimaldab transgeense [[DNA]] levimist liikide vahel.<ref name="Mae-Wan Ho"
==Mehhanismid==
Horisontaalne geeniülekanne võib toimuda mitme erineva mehhanismi kaudu:<ref name="todar"/><ref name="maloy"/>
Horisontaalne geeniülekanne võib toimuda mitme erineva mehhanismi kaudu:<ref name="todar">{{cite web|url=http://textbookofbacteriology.net/themicrobialworld/bactresanti.html|title=Bacterial Resistance to Antibiotics|author=Kenneth Todar |publisher=The Microbial World: Lectures in Microbiology, Department of Bacteriology, University of Wisconsin-Madison |accessdate=January 6, 2012}}</ref><ref name="maloy">{{cite web|url=http://www.sci.sdsu.edu/~smaloy/MicrobialGenetics/topics/genetic-exchange/exchange/exchange.html|title=Horizontal Gene Transfer|author=Stanley Maloy|date= July 15, 2002 |publisher=San Diego State University|accessdate=January 6, 2012}}</ref>▼
* [[Geneetiline_transformatsioon|Transformatsioon]], geneetilise info sisenemine väliskeskkonnast bakterisse läbi [[rakumembraan]]i. Seda protsessi kasutatakse tihti geenitehnoloogias, et sisestada bakteritesse uusi geene, mis võimaldaksid neid kasutada tööstuslikel või meditsiinilistel eesmärkidel.
34. rida:
==Viirused==
Viirus nimega Sputnik nakatab [[amööb]]e, kuid ei suuda paljuneda kui Mimiviirus pole eelnevalt sama rakku nakatanud.<ref name="pmid18690211"
==Prokarüoodid==
Horisontaalne geeniülekanne on bakterite hulgas väga levinud, seda ka evolutsiooniliselt kaugete liikide vahel. Arvatakse, et see protsess on oluliseks põhjuseks kasvavale ravimresistentsusele. Üks bakterirakk, omandades resistentsuse, kannab vastavad geenid kiiresti üle teistele liikidele.<ref name="pmid19675017"
==Eukarüoodid==
"Järjestuste võrdlemine viitab paljude geenide hiljutisele horisontaalsele ülekandele erinevate liikide vahel, hõlmates ka [[domeen_(bioloogia)|fülogeneetiliste domeenide]] vahelisi ülekandeid. Mis tähendab, et liikide [[fülogenees|fülogeneetilist]] ajalugu ei saa lõplikult määrata ainult üksikute geenide [[fülogeneesipuu|evolutsioonipuu]] järgi."<ref>[http://opbs.okstate.edu/~melcher/MG/MGW3/MG334.html okstate.edu]</ref>
* DNA järjestuste analüüs vihjab, et horisontaalne geeniülekanne on toimunud [[eukarüoot]]ides ka [[kloroplast]]ide ja [[mitokonder|mitokondrite]] [[genoom]]idest tuumagenoomi. [[Endosümbiootiline_teooria|Endosümbioositeooria]] väidab, et kloroplastid ja mitokondrid pärinevad rakkudest, kes on eukarüootide poolt [[fagotsütoos|fagotsüteeritud]] ja jäänud sinna [[endosümbiont]]ideks.<ref
* Hästi on dokumenteeritud horisontaalset geeniülekannet bakteritelt [[seened|seentele]], eriti [[pagaripärm]]ile.<ref
* Arizona Ülikooli teadlased on leidnud, et herne-lehetäi (''Acyrthosiphon pisum'') genoom sisaldab mitmeid geene, mis on ülekandunud seentelt.<ref
* Hiljuti hüpotiseeriti, et [[malaaria]]t põhjustav [[patogeen]] ''[[Plasmodium vivax]]'' on horisontaalse ülekande abil omandanud geneetilist informatsiooni inimestelt, mis võib kaasa aidata tema pikaajalisele vastupidavusele inimkehas.<ref
* 2012. aastal kirjeldati uut võimalikku horisontaalse geeniülekande mehhanismi, mida vahendas bakteriofaag ja mis toimus prokarüootide ja eukarüootide vahel.
* ''Hypothenemus hampei'' genoomis on geen HhMAN1, mis sarnaneb bakteriaalsete geenidega. Arvatakse, et see on pärit bakteritelt mardika seedekulglast.<ref
==Kunstlik horistonaalne geeniülekanne==
Insenergeneetika on põhimõtteliselt geenide ülekandmine horisontaalselt, kuigi selleks kasutatakse kunstlikke [[ekspressioonikassett]]e. "Uinuva kaunitari" transposoonsüsteem <ref
==Tähtsus evolutsioonis==
[[Image:Elu_puu.jpg|thumb|right|250px|Fülogeneetiline elu puu 16s rRNA subühiku analüüsi alusel.]]
Horisontaalne geeniülekanne on võimalikuks segavaks faktoriks fülogeneesipuude konstrueerimisel ühe geeni järjestuse järgi.<ref name="Lawton"
Enimlevinud geeniks, mille põhjal koostatakse prokarüootide fülogeneetilisi suhteid, on 16S [[Ribosomaalne_RNA|rRNA]] geen. Selle järjestused on küllalt konserveerunud lähedaste sugulaste määramiseks, kuid samas piisavalt muutuvad, et erinevusi mõõta. Viimastel aastatel on arutletud, et ka need geenid võivad horisontaalselt üle kanduda. Ehkki see võib toimuda harva, tuleks siiski 16S rRNA põhjal konstrueeritud fülogeneesipuid uuesti hinnata.<ref
Bioloog Johann Peter Gogarten soovitab, et hiljutiste genoomianalüüside valguses tuleks traditsiooniline "puu" asendada "mosaiigiga", mis kirjeldaks erineva ajalooga geenide kombinatsiooni genoomides. Ning "võrk" oleks sobivaks metafooriks visualiseerimaks tihedat geeniülekannet mikroobide vahel.
70. rida:
Leidub tõendeid, et ajalooliselt on toimunud horisontaalset ülekannet järgmiste geenide puhul:
* Lükopeeni tsüklaas, mis on vajalik karotenoidide [[biosüntees]]iks, rohelise [[väävlibakterid|väävlibakteri]] ja [[tsüanobakterid|tsüanobakteri]] vahel.<ref name="Bryant-Frigaard"/>
* TetO geen, mis annab resistentsuse [[tetratsükliin]]ile, ''Campylobacter jejuni'' vahel.<ref>{{cite journal |author=Avrain L, Vernozy-Rozand C, Kempf I |title=Evidence for natural horizontal transfer of tetO gene between ''Campylobacter jejuni'' strains in chickens |journal=J. Appl. Microbiol. |volume=97 |issue=1 |pages=134–40 |year=2004 |pmid=15186450 |doi=10.1111/j.1365-2672.2004.02306.x |url=http://onlinelibrary.wiley.com/resolve/openurl?genre=article&sid=nlm:pubmed&issn=1364-5072&date=2004&volume=97&issue=1&spage=134}}</ref>
91. rida ⟶ 79. rida:
==Viited==
{{Viited
<ref name="Transgenic">OECD, ''Safety Assessment of Transgenic Organisms, Volume 4: OECD Consensus Documents,'' 2010, pp.171–174</ref>
<ref name="Kay">{{cite journal |author=Kay E, Vogel TM, Bertolla F, Nalin R, Simonet P |title=In situ transfer of antibiotic resistance genes from transgenic (transplastomic) tobacco plants to bacteria |journal=Appl. Environ. Microbiol. |volume=68 |issue=7 |pages=3345–51 |year=2002 |month=July |pmid=12089013 |pmc=126776 |url=http://aem.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=12089013}}</ref>
<ref name="Koonin">{{cite journal |author=Koonin EV, Makarova KS, Aravind L |title=Horizontal gene transfer in prokaryotes: quantification and classification |journal=Annu. Rev. Microbiol. |volume=55 |pages=709–42 |year=2001 |pmid=11544372 |doi=10.1146/annurev.micro.55.1.709 |url=http://arjournals.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev.micro.55.1.709?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%3dpubmed}}</ref>
<ref name="Nielsen">{{cite journal |author=Nielsen KM |title=Barriers to horizontal gene transfer by natural transformation in soil bacteria |journal=APMIS Suppl. |volume=84 |pages=77–84 |year=1998 |pmid=9850687 }}</ref>
<ref name="McGowan">{{cite journal |author=McGowan C, Fulthorpe R, Wright A, Tiedje JM |title=Evidence for interspecies gene transfer in the evolution of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid degraders |journal=Appl. Environ. Microbiol. |volume=64 |issue=10 |pages=4089–92 |year=1998 |month=October |pmid=9758850 |pmc=106609 |url=http://aem.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=9758850}}</ref>
<ref name="Blanchard">{{cite journal |author=Blanchard JL, Lynch M |title=Organellar genes: why do they end up in the nucleus? |journal=Trends Genet. |volume=16 |issue=7 |pages=315–20 |year=2000 |month=July |pmid=10858662 |url=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0168-9525(00)02053-9 |doi=10.1016/S0168-9525(00)02053-9 |notes=Discusses theories on how mitochondria and chloroplast genes are transferred into the nucleus, and also what steps a gene needs to go through in order to complete this process.}}</ref>
<ref name="Naik">{{Cite journal |author=Naik GA, Bhat LN, Chpoade BA, Lynch JM |title=Transfer of broad-host-range antibiotic resistance plasmids in soil microcosms |journal=Curr. Microbiol. |volume=28 |year=1994 |pages=209–215 |doi=10.1007/BF01575963 |issue=4}}</ref>
<ref name="Russell">{{cite book |first=Peter J. |last=Russell |title=Biology : exploring the diversity of life|year=2009|publisher=Nelson Education|location=Toronto|isbn=0-17-644094-1|url=http://www.coursesmart.com/biology-exploring-the-diversity-of-life-1st/russell-wolfe-hertz-starr-fenton-addy-maxwell/dp/9780176440947|edition=1st Canadian}}</ref>
<ref name="Freeman">{{cite journal | author = Victor J Freeman | title = Studies on the virulence of bacteriophage-infected strains of ''Corynebacterium Diphtheriae'' | journal = Journal of Bacteriology | year = 1951 | pages = 675–688 | pmid = 14850426 | volume = 61 | issue = 6 | pmc=386063}}</ref>
<ref name="Marguilies">Phillip Marguilies "Epidemics: Deadly diseases throughout history". Rosen, New York. 2005.</ref>
<ref name="edwards">{{cite web|url=http://www.physorg.com/news205389256.html|title=Horizontal gene transfer in microbes much more frequent than previously thought|author=Lin Edwards|date= October 4, 2010|publisher=PhysOrg.com|accessdate=2012-01-06}}</ref>
<ref name="arnold">{{cite web|url=http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=to-share-and-share-alike|title=To Share and Share Alike: Bacteria swap genes with their neighbors more frequently than researchers have realized|author=Carrie Arnold|date= April 18, 2011|publisher=Scientific American|accessdate=2012-01-06}}</ref>
<ref name="Lwoff">André Lwoff (1965). [http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1965/lwoff-lecture.html "Interaction among Virus, Cell, and Organism"]. Nobel Lecture for the Nobel Prize in Physiology or Medicine.</ref>
<ref name="Ochiai">{{cite journal |author=Ochiai K, Yamanaka T, Kimura K, Sawada, O |title=Inheritance of drug resistance (and its transfer) between Shigella strains and Between Shigella and E. coli strains |journal=Hihon Iji Shimpor |volume=1861 |pages=34 |year=1959 |language=Japanese}}</ref>
<ref name="Akiba">{{cite journal |author=Akiba T, Koyama K, Ishiki Y, Kimura S, Fukushima T |title=On the mechanism of the development of multiple-drug-resistant clones of Shigella |journal=Jpn. J. Microbiol. |volume=4 |pages=219–27 |year=1960 |month=April |pmid=13681921 }}</ref>
<ref name="Syvanen">{{cite journal |author=Syvanen M |title=Cross-species gene transfer; implications for a new theory of evolution |journal=J. Theor. Biol. |volume=112 |issue=2 |pages=333–43 |year=1985 |month=January |pmid=2984477 |doi=10.1016/S0022-5193(85)80291-5 |url=http://www.dcn.davis.ca.us/vme/hgt/JTheoBiolvol112pp333-343yr1985.PDF |format=PDF}}</ref>
<ref name="Jain">{{cite journal |author=Jain R, Rivera MC, Lake JA |title=Horizontal gene transfer among genomes: The complexity hypothesis |journal=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. |volume=96 |issue=7 |pages=3801–6 |year=1999 |month=March |pmid=10097118 |pmc=22375 |doi= 10.1073/pnas.96.7.3801|url=http://www.pnas.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10097118|bibcode = 1999PNAS...96.3801J }}</ref>
<ref name="Bapteste">{{cite journal |author=Bapteste E, Susko E, Leigh J, MacLeod D, Charlebois RL, Doolittle WF |title=Do orthologous gene phylogenies really support tree-thinking? |journal=BMC Evol. Biol. |volume=5 |pages=33 |year=2005 |pmid=15913459 |pmc=1156881 |doi=10.1186/1471-2148-5-33 |issue=1}}</ref>
<ref name="Richardson">{{cite journal | author = Richardson, Aaron O.; Palmer, Jeffrey D. | month = January | year = 2007 | title = Horizontal Gene Transfer in Plants |journal = Journal of Experimental Botany | volume = 58 | pages = 1–9 |url=http://www.sdsc.edu/~shindyal/ejc121304.pdf |format=PDF | doi = 10.1093/jxb/erl148 | pmid = 17030541 | issue = 1}}</ref>
<ref name="gogarten">{{cite journal | author = Gogarten, Peter | year = 2000 | title = Horizontal Gene Transfer: A New Paradigm for Biology | journal = Esalen Center for Theory and Research Conference | url = http://www.esalenctr.org/display/confpage.cfm?confid=10&pageid=105&pgtype=1 | accessdate = 2007-03-18}}</ref>
<ref name="Mae-Wan Ho">{{Cite journal |author=Mae-Wan Ho |year=1999 |title=Cauliflower Mosaic Viral Promoter – A Recipe for Disaster? |journal=Microbial Ecology in Health and Disease |volume=11 |url=http://www.i-sis.org.uk/pdf/CaMV_promoter_recipe_for_disaster.pdf |accessdate=2008-06-09 |pages=194–7}}</ref>
▲
<ref name="maloy">{{cite web|url=http://www.sci.sdsu.edu/~smaloy/MicrobialGenetics/topics/genetic-exchange/exchange/exchange.html|title=Horizontal Gene Transfer|author=Stanley Maloy|date= July 15, 2002 |publisher=San Diego State University|accessdate=January 6, 2012}}</ref>
<ref name="pmid18690211">{{cite journal | author = La Scola B, Desnues C, Pagnier I, Robert C, Barrassi L, Fournous G, Merchat M, Suzan-Monti M, Forterre P, Koonin E, Raoult D | title = The virophage as a unique parasite of the giant mimivirus | journal = Nature | volume = 455 | issue = 7209 | pages = 100–4 | year = 2008 | month = September | pmid = 18690211 | doi = 10.1038/nature07218 |bibcode = 2008Natur.455..100L }}</ref>
<ref name="Pearson">{{cite journal |author=Pearson H |title='Virophage' suggests viruses are alive |journal=Nature |volume=454 |issue=7205 |pages=677 |year=2008 |month=August |pmid=18685665 |doi=10.1038/454677a |url=http://www.nature.com/news/2008/080806/full/454677a.html |bibcode = 2008Natur.454..677P }}</ref>
<ref name="pmid19675017">{{cite journal |author=Hawkey PM, Jones AM |title=The changing epidemiology of resistance |journal=[[Journal of Antimicrobial Chemotherapy]] |volume=64 |issue=Suppl 1 |pages=i3–10 |year=2009 |month=September |pmid=19675017 |doi=10.1093/jac/dkp256 |url= }}</ref>
<ref name= FrancinoMP>{{cite book | author= Francino, MP (editor) | year=2012 | title=Horizontal Gene Transfer in Microorganisms | publisher=[[Caister Academic Press]] | isbn= 978-1-908230-10-2}}</ref>
<ref name="Hall">{{cite journal |author=Hall C, Brachat S, Dietrich FS |title=Contribution of Horizontal Gene Transfer to the Evolution of ''Saccharomyces cerevisiae'' |journal=Eukaryotic Cell |volume=4 |issue=6 |pages=1102–15 |year=2005 |month=June |pmid=15947202 |pmc=1151995 |doi=10.1128/EC.4.6.1102-1115.2005 |url=http://ec.asm.org/cgi/content/full/4/6/1102}} The article argues that horizontal transfer of bacterial DNA to ''Saccharomyces cerevisiae'' has occurred.</ref>
<ref name="Fukatsu">{{cite journal |author=Fukatsu T |title=Evolution. A fungal past to insect color |journal=Science |volume=328 |issue=5978 |pages=574–5 |year=2010 |month=April |pmid=20431000 |doi=10.1126/science.1190417 |url=http://www.sciencemag.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=20431000|bibcode = 2010Sci...328..574F }}</ref>
<ref name="Bar">{{cite web |author=Bar D |title=Evidence of Massive Horizontal Gene Transfer Between Humans and ''Plasmodium vivax'' |date=16 February 2011 |work=Nature Precedings |doi=10.1038/npre.2011.5690.1 |url=http://precedings.nature.com/documents/5690/version/1/}}</ref>
<ref name="Nature">{{cite journal|journal=Nature|year=2012|doi=10.1038/nature.2012.10116|title=Bacterial gene helps coffee beetle get its fix|last1=Lee Phillips|first1=Melissa}}</ref>
<ref name="PNAS">{{cite journal|journal=PNAS|title=Adaptive horizontal transfer of a bacterial gene to an invasive insect pest of coffee|year=2012|doi=10.1073/pnas.1121190109}}</ref>
<ref name="Ivics">{{cite journal | author = Ivics Z., Hackett P.B., Plasterk R.H., Izsvak Z. | year = 1997 | title = Molecular reconstruction of ''Sleeping Beauty'', a Tc1-like transposon from fish, and its transposition in human cells |doi=10.1016/S0092-8674(00)80436-5 | journal = Cell | volume = 91 | issue = 4| pages = 501–510 | pmid=9390559}}</ref>
<ref name="Plasterk">{{cite journal |author=Plasterk RH |title=The Tc1/mariner transposon family |journal=Curr. Top. Microbiol. Immunol. |volume=204 |pages=125–43 |year=1996 |pmid=8556864 }}</ref>
<ref name="Izsvak">{{cite journal | author = Izsvak Z., Ivics Z., Plasterk R.H. | year = 2000 | title = Sleeping Beauty, a wide host-range transposon vector for genetic transformation in vertebrates | journal = J. Mol. Biol. | volume = 302 | issue = 1| pages = 93–102 | pmid=10964563 | doi=10.1006/jmbi.2000.4047}}</ref>
<ref name="Kurtti">{{cite journal |author=Kurtti TJ, Mattila JT, Herron MJ, ''et al.'' |title=Transgene expression and silencing in a tick cell line: A model system for functional tick genomics |journal=Insect Biochem. Mol. Biol. |volume=38 |issue=10 |pages=963–8 |year=2008 |month=October |pmid=18722527 |pmc=2581827 |doi=10.1016/j.ibmb.2008.07.008 |url=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0965-1748(08)00132-X}}</ref>
<ref name="Lawton">Graham Lawton ''[http://www.newscientist.com/article/mg20126921.600-why-darwin-was-wrong-about-the-tree-of-life.html?page=1 Why Darwin was wrong about the tree of life]'' [[New Scientist]] Magazine issue 2692 21 January 2009 Accessed February 2009</ref>
<ref name="sgmjournals">[http://ijs.sgmjournals.org/content/55/3/1021.full Genomic analysis of Hyphomonas neptunium contradicts 16S rRNA gene-based phylogenetic analysis: implications for the taxonomy of the orders ‘Rhodobacterales’ and Caulobacteral...]</ref>
<ref name="Bryant-Frigaard">{{cite journal|author=D.A. Bryant & N.-U. Frigaard|month=November|year=2006|title=Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated|journal=Trends Microbiol.|volume=14|issue=11|pages=488–96|doi=10.1016/j.tim.2006.09.001|pmid=16997562}}</ref>
}}
==Välislingid==
|