Es ist eine frühe Lektion in der Genetik : wir bekommen die Hälfte unserer DNA von Mom, die Hälfte von Dad.
Aber das einfache Erklärung nicht für einen Prozess , der manchmal auftritt, wenn Zellen teilen ausmachen. Genannt Genkonversion kann die Kopie eines Gens von Mom , das eine vom Dad, oder umgekehrt zu ersetzen , so dass die beiden Kopien identisch.
In einer neuen Studie im American Journal of Human Genetics veröffentlicht , University of Pennsylvania Forscher Joseph Lachance und Sarah A. Tishkoff sucht diesen Prozess im Rahmen der Entwicklung der menschlichen Bevölkerung . Sie fanden heraus, dass eine Tendenz zu bestimmten Arten von DNA-Sequenzen während der Genkonversion kann ein wichtiger Faktor , warum bestimmte vererbbare Krankheiten bestehen in der Bevölkerung auf der ganzen Welt sein .
Lachance ist ein Postdoctoral Fellow an der Penn in Tishkoff Labor und wird sein eigenes Labor an der Georgia Tech im Januar. Tishkoff ist ein Penn integriert Wissen Professor mit Terminen in der Perelman School of Medicine der Abteilung für Genetik und der School of Arts
Die Studie Pins auf die Frage, warum Menschen haben eine genetische Vorliebe für bestimmte Krankheiten . Einige Gründe sind klar geworden, Wissenschaftler . Die Amish , zum Beispiel, haben ein höheres Risiko für verschiedene genetische Erkrankungen zum Teil auf ein Phänomen namens Gründer Effekte , wobei bestimmte Gene steigen, um in der Bevölkerung , die mit einer relativ kleinen Anzahl von Personen entstanden Prävalenz .
Andere genetische Krankheiten können relativ häufig , wenn ein Aspekt über sie ist von Vorteil sein.
" Das klassische Beispiel ist Sichelzellen Anämie " Lachance , sagte . " Es ist ein evolutionärer Kompromiss , weil die Menschen mit einer Kopie einer Sichelzellmutationsind stark von geschützten Malaria . "
Weniger ist jedoch bekannt, über Genkonversion Ereignisse, die im Mittelpunkt der Lachance und Tishkoff Arbeitszimmer wurde . Früher haben Forscher herausgefunden , dass während Genkonversion DNA eher zurückgehalten und kopiert werden, wenn das Allel sich unterscheidet, enthält entweder ein Guanin ( G) oder ein Cytosin ( C) Nucleotidsequenz . Umgekehrt ist die DNA eher umgewandelt werden oder ersetzt werden , wenn das Allel enthält ein Adenin (A) oder Thymin (T).
" Diese Vorspannung ist sehr klein, " sagte Lachance . "Es ist wie ein sehr leicht Medaille. Aber im Laufe der Generationen und über riesige Mengen des Genoms , werfen die Münze immer und immer wieder gewichtet , dachten wir, wir würden beginnen , um eine Wirkung auf Bevölkerungsebene zu sehen .
Zu sehen, ob diese genetische Vorlieben , wie GC- Bias bekannt ist, wurde mit einer Wirkung , Lachance und Tishkoff analysierten die Genomsequenzen von 25 Personen - fünf aus jedem der fünf Gruppen, die verschiedenen Bevölkerungsgruppen . Sie identifizierten 7,5 Mio. single nucleotide polymorphisms , SNPs , Mutationen , die mit einem Single Nucleotide sind , und gruppiert sie nach , ob eine Änderung repräsentiert eine Verschiebung von einem G oder C zu einem A oder T oder umgekehrt.
Sie fanden einen kleinen, aber signifikanten Einfluss von GC Vorspannung über Populationen , die zeigen, dass die Umwandlung in ein G oder ein C-Variante war über die Zeit leicht begünstigt . Tiefer suchten sie Bereiche des Genoms, die anfällig für die Rekombination , genetische Ereignis, das den Austausch von DNA für Allele umfasst sind . Rekombination erzeugt Fehlpaarungen in DNA-Sequenzen , die als "Fehler" , die durch Gen- Umwandlung in "repariert" werden müssen, gelesen werden kann. So tritt Genkonversion öfter bei Rekombination Hot Spots.
"Unsere Hypothese war, dass Sie die Auswirkungen der GC Bias mehr in diesen Bereichen sehen würde ", sagte Lachance . "Und das ist genau das, was wir gesehen haben. Diese Hot Spots der Rekombination waren Bereiche, in denen es eine Menge von GC Bias. "
Lachance die diese Feststellung , die sie in allen fünf Populationen beobachtet , half die Forscher andere Ursachen für ihre Beobachtungen .
" Eine nette Sache über dieses Ansatzes ist , dass , wenn es aufgrund der etwas über Bevölkerung Geschichte der Menschen war , die Sie nicht sehen, diese Verbindung zum Rekombinationsraten ", sagte er .
Sie berechneten die Stärke der Wirkung schwach, aber real zu sein . Eine Person mit einem A oder T -Allel und ein G oder C -Allel hat eine 50.000364 prozentuale Veränderung der Weitergabe der G oder C Allel an die Nachkommen .
" Stellen Sie sich zwei Ufer eines Teiches , und denken Sie an Evolution schieben ein Schiff von einem Ufer zum anderen ", erklärte Lachance . " Die GC Genkonversion Bias ist wie ein wirklich schwacher Wind schob in eine Richtung. "
Lachance und Tishkoff gedacht, dass diese "Push" Vielleicht war für die Förderung der Beibehaltung der krankheitsassoziierten Allele verantwortlich sind . Die Forscher untersuchten SNPs , die unter Vorspannung GC gewesen war und festgestellt, dass sie eine höhere Wahrscheinlichkeit homozygot hatte - also tendenziell Personen , zwei Kopien desselben Allels enthalten diese Mutationen haben - als habe SNPs , die eine Konvertierung nicht mit GC hat . Und homozygot ist eine schädliche Sache, wenn es zu viele genetische Erkrankungen, die rezessiv und damit zwei Kopien der gleichen Mutation erfordern, um zu exprimierenden neigen kommt .
Penn Wissenschaftler -Analyse festgestellt, dass diese erhöhte Wahrscheinlichkeit der Homozygotie übersetzt , um eine 42 bis 63 Prozent vorhergesagt erhöhten Risiko für rezessive Krankheiten in den fünf Populationen sie untersucht. Sie nennen dieses " den Fluch des umgewandelten ", da Allele durch Genkonversion betroffen sind eher mit der Krankheit in Verbindung gebracht werden .
Lachance und Tishkoff beachten , daß diese Wirkung nicht nur im Zusammenhang mit der Krankheit , sondern auch generell bei der Durchführung der Populationsgenetik Studien betrachtet werden. Es könnte sein, dass einige Trends, die das Ergebnis der natürlichen Selektion sein scheinen, können in der Tat ergeben sich aus GC Bias.
" Normalerweise in der Populationsgenetik , wir sind blind für die Molekulargenetik, was auf der Ebene der Nukleotid- passiert", sagte Lachance . "Aber in unserer Studie wir finden, dass das Leben ist viel komplexer, als wir oft zu verwirklichen, und die molekularen Auswirkungen haben nichts. "