脱氧核糖核酸重复顺序

         

脱氧核糖核酸重复顺序

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脱氧核糖核酸重复顺序（repetitive DNA sequences，以下简称重复顺序）是指在基因组脱氧核糖核酸（以下简称DNA）中重复出现的核苷酸顺序。凡是比真菌复杂的真核生物都含有数量可观的重复顺序，在原核生物中则尚未发现。研究重复顺序对了解生物进化和基因调控都有重要意义。

目录

简介

脱氧核糖核酸（英语：Deoxyribonucleic acid，缩写为DNA）又称去氧核糖核酸，是一种分子，可组成遗传指令，以引导生物发育与生命机能运作。主要功能是长期性的资讯储存，可比喻为“蓝图”或“食谱”。其中包含的指令，是建构细胞内其他的化合物，如蛋白质与RNA所需。带有遗传讯息的DNA片段称为基因，其他的DNA序列，有些直接以自身构造发挥作用，有些则参与调控遗传讯息的表现。 　DNA是一种长链聚合物，组成单位称为脱氧核苷酸，而糖类与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。读取密码的过程称为转录，是根据DNA序列复制出一段称为RNA的核酸分子。多数RNA带有合成蛋白质的讯息，另有一些本身就拥有特殊功能，例如rRNA、snRNA与siRNA。 　在细胞内，DNA能组织成染色体结构，整组染色体则统称为基因组。染色体在细胞分裂之前会先行复制，此过程称为DNA复制。对真核生物，如动物、植物及真菌而言，染色体是存放于细胞核内；对于原核生物而言，如细菌，则是存放在细胞质中的类核里。染色体上的染色质蛋白，如组织蛋白，能够将DNA组织并压缩，以帮助DNA与其他蛋白质进行交互作用，进而调节基因的转录。

研究史

美国学者R·J·布里顿于1968年提出突变复制假说，认为用进化的时间表来衡量，某种DNA顺序的倍增是一种突发的事件，重复顺序传给后代，并可能通过自然选择在种群中扩散。美国学者G·P·史密斯在1973年提出交换固定假说，它的基本前提是在姊妹染色单体间的不对等交换。他通过电子计算机模拟连续的交换过程，说明这种交换确实能导致重复顺序的形成。这两个假说都是推理性的，而且只能说明串接式重复顺序的出现。

在实践层面上，布里顿等在1968年首先通过DNA分子的复性动力学研究证实了真核生物细胞中存在着重复顺序。已有一些研究结果表明某些散布的重复顺序与倒置的重复顺序有类似于转座子的结构，例如酵母的Tyl顺序、果蝇的copia顺序、FB顺序和人的Alu顺序等，它们在基因组中的散布可能与转座子的转移现象有关。

理论依据

复性动力学的主要内容：加热可以使DNA双链因碱基对间的氢键断裂而变为两条独立的单链，这一过程称为变性。逐渐降温又可以使两条互补的单链恢复成为双链，这一过程称为复性或退火。复性过程是二级反应，反应的速度取决于两个互补的单链片段相遇的机会，也就是取决于单链的浓度和反应时间。如果以复性的百分比为纵坐标，以反应时间（t，秒）和反应起始时的DNA单链的浓度（C0，核苷酸的克分子浓度）的乘积〔C0t，（克分子·秒）/升〕的对数为横坐标作图，则不同生物的DNA的复性进程常不相同（图1）；总的趋势是生物的基因组越大，完成复性反应所需要的C0t值也愈大。复性达一半的C0t值用C0t1/2表示。在特定的反应条件下，不同DNA有不同的C0t1/2值。它可以作为基因组的大小和顺序复杂性的表征。

真核生物的DNA复性曲线通常不是一条简单的S型曲线，而是可以分解成为若干部分的复杂的曲线，说明它们的DNA顺序的复杂性。例如人的DNA复性曲线（图2）可以分解成为三个部分，分别代表高度重复顺序、中等重复顺序和非重复顺序。