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什么是非编码DNA?

2019/3/26 8:31:34

什么是非编码DNA?

发布时间:2019.02.16 新闻来源:
 

只有约1%的DNA由蛋白质编码基因组成; 另外99%是非编码。非编码DNA不提供制造蛋白质的说明。科学家曾经认为非编码DNA是“垃圾”,没有任何已知的目的。然而,越来越清楚的是,至少其中一些是细胞功能的组成部分,特别是基因活性的控制。例如,非编码DNA含有作为调节元件的序列,决定基因何时何地开启和关闭。这些元件为特化蛋白质(称为转录因子)提供附着(结合)的位点,并激活或抑制基因信息转化为蛋白质(转录)的过程。非编码DNA含有多种类型的调控元件:

启动子为进行转录的蛋白质机制提供结合位点。通常在DNA链上的基因之前发现启动子。

增强剂为蛋白质提供有助于激活转录的结合位点。增强子可以在它们控制的基因之前或之后在DNA链上找到,有时很远。

消音器为抑制转录的蛋白质提供结合位点。像增强子一样,可以在它们控制的基因之前或之后找到沉默子,并且可以在DNA链上有一段距离。

绝缘体为蛋白质提供结合位点,以多种方式控制转录。一些阻止增强子辅助转录(增强子 - 阻断剂绝缘子)。其他人则阻止抑制基因活动的DNA的结构变化(屏障绝缘体)。一些绝缘体既可以作为增强阻滞剂,也可以作为屏障。

非编码DNA的其他区域提供了形成某些种类RNA分子的说明。RNA是DNA的化学表亲。由非编码DNA产生的特化RNA分子的实例包括转移RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA),其帮助将蛋白质构建块(氨基酸)组装成形成蛋白质的链; microRNAs(miRNAs),是阻断蛋白质生成过程的短链RNA; 和长的非编码RNA(lncRNA),它们是较长的RNA,在调节基因活性中具有不同的作用。

染色体的一些结构元素也是非编码DNA的一部分。例如,染色体末端的重复非编码DNA序列形成端粒。在复制遗传物质期间,端粒保护染色体末端免于降解。重复的非编码DNA序列也形成卫星DNA,这是其他结构元件的一部分。卫星DNA是着丝粒的基础,着丝粒是X形染色体对的缩窄点。卫星DNA也形成异染色质,异染色质是密集的DNA,对于控制基因活性和维持染色体结构非常重要。

一些称为内含子的非编码DNA区域位于蛋白质编码基因内,但在蛋白质制备之前被去除。监管元素,如增强子,可以位于内含子中。在基因之间发现其他非编码区,并且称为基因间区域。

非编码DNA中调控元件和其他功能区的特性尚不完全清楚。研究人员正在努力了解这些遗传成分的位置和作用。

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