Nullomere - Nullomers

Nullomere sind kurze DNA- Sequenzen , die im Genom einer Spezies (zB des Menschen) nicht vorkommen, obwohl sie theoretisch möglich sind. Nullomere müssen unter selektivem Druck stehen – sie können beispielsweise für die Zelle toxisch sein. Einige Nullomere haben sich bei der Behandlung von Leukämie , Brust- und Prostatakrebs als nützlich erwiesen . Sie sind in gesunden Zellen nicht nützlich, da sich normale Zellen anpassen und gegen sie immun werden. Nullomer ist auch für die Verwendung als entwickelt DNA - Markierungen zu verhindern Kreuzkontamination bei der Analyse Tatort Material.

Hintergrund

Nullomere sind natürlich verfügbare, aber potentiell ungenutzte DNA- Sequenzen . Die Bestimmung dieser "verbotenen" Sequenzen kann das Verständnis der Grundregeln verbessern, die die Sequenzentwicklung regeln . Die Sequenzierung des gesamten Genoms hat gezeigt, dass die genomischen Sequenzen ein hohes Maß an Uneinheitlichkeit aufweisen. Wenn ein Codon künstlich durch ein synonymes Codon ersetzt wird, führt dies oft zu einer tödlichen Veränderung und zum Zelltod. Es wird angenommen, dass dies auf das ribosomale Anhalten und die frühe Beendigung der Proteinsynthese zurückzuführen ist. Zum Beispiel kodieren sowohl AGA als auch CGA für Arginin in Bakterien; Bakterien verwenden jedoch fast nie AGA, und wenn es ersetzt wird, erweist es sich als tödlich. Solche Codon-Bias wurden bei allen Arten beobachtet und sind Beispiele für Einschränkungen bei der Sequenzevolution . Andere Sequenzen können einen selektiven Druck aufweisen; zum Beispiel werden GG-reiche Sequenzen als Opfersenken für oxidative Schäden verwendet, da Oxidationsmittel von Regionen mit GG-reichen Sequenzen angezogen werden und dann Strangbrüche induzieren . Darüber hinaus wurde gezeigt, dass statistisch signifikante Nullomere (dh fehlende kurze Sequenzen, von denen sehr erwartet wird, dass sie existieren) in Virusgenomen Restriktionserkennungsstellen sind, was darauf hinweist, dass Viren diese Motive wahrscheinlich losgeworden sind, um die Invasion bakterieller Wirte zu erleichtern. Die Nullomers-Datenbank bietet eine umfassende Sammlung von minimal fehlenden Sequenzen von Hunderten von Arten und Viren sowie den Proteomen von Mensch und Maus.

Krebsbehandlung

Nullomere wurden als Ansatz für die Entdeckung und Entwicklung von Arzneimitteln verwendet . Nullomer-Peptide wurden auf Anti-Krebs-Wirkung gescreent . Fehlende Sequenzen haben kurze Polyarginin-Schwänze hinzugefügt, um die Löslichkeit und Aufnahme in die Zelle zu erhöhen, wodurch Peptide namens PolyArgNulloPs produziert werden. Eine erfolgreiche Sequenz, RRRRRNWMWC, hat nachweislich tödliche Wirkungen bei Brust- und Prostatakrebs . Es beschädigte die Mitochondrien, indem es die ROS- Produktion steigerte , was die ATP- Produktion reduzierte , was zu einer Hemmung des Zellwachstums und zum Zelltod führte . Normale Zellen zeigen im Laufe der Zeit eine verringerte Empfindlichkeit gegenüber PolyArgNulloPs.

Forensik

Die versehentliche Übertragung von DNA-haltigem biologischem Material kann zu irreführenden Ergebnissen führen. Dies ist eine besonders wichtige Überlegung in forensischen und kriminellen Labors, in denen Fehler dazu führen können, dass eine unschuldige Person einer Straftat überführt wird. Es gab keine Möglichkeit zu erkennen, ob eine Referenzprobe falsch als Beweismittel gekennzeichnet war oder ob eine forensische Probe kontaminiert war, aber Referenzproben kann ein Nullomer-Barcode hinzugefügt werden, um sie von Beweisen bei der Analyse zu unterscheiden. Die Markierung kann während der Probenentnahme durchgeführt werden, ohne den Genotyp oder die Quantifizierungsergebnisse zu beeinflussen. Imprägniertes Filterpapier mit verschiedenen Nullomeren kann zum Aufsaugen und Aufbewahren von DNA-Proben von einem Tatort verwendet werden, was die Technologie einfach und effektiv macht. Markierungen mit Nullomeren können nachgewiesen werden – selbst wenn sie millionenfach verdünnt und auf Beweise verschüttet werden, werden diese Markierungen immer noch klar erkannt. Das Markieren auf diese Weise unterstützt die Empfehlungen des Nationalen Forschungsrats zur Qualitätskontrolle, um Betrug und Fehler zu reduzieren.

Verweise