खंडीय दोहराव और जीनोमिक विकार क्षेत्र

खंडीय दोहराव—जिन्हें निम्न-प्रतिलिपि दोहराव भी कहा जाता है—डीएनए के खंड होते हैं, जो आमतौर पर एक किलोबेस से अधिक लंबे होते हैं, और जीनोम के विभिन्न स्थानों पर दो या अधिक लगभग समान प्रतियों में पाए जाते हैं। उच्च अनुक्रम पहचान के लंबे खंड प्रदान करके, वे गैर-एलीलिक समजात पुनर्संयोजन के लिए सब्सट्रेट के रूप में कार्य करते हैं, जिससे वे जिन क्षेत्रों को घेरते हैं, उनमें बार-बार विलोपन और दोहराव होने की प्रवृत्ति होती है, और वास्तुकला-प्रेरित जीनोमिक विकारों का एक पहचानने योग्य वर्ग उत्पन्न होता है।

Definition

खंडीय दोहराव डीएनए खंड होते हैं, जो पारंपरिक रूप से एक किलोबेस से अधिक लंबे होते हैं और लगभग 90 प्रतिशत से अधिक अनुक्रम पहचान साझा करते हैं, जो जीनोम में एक से अधिक प्रतियों में मौजूद होते हैं; जब वे एक अद्वितीय क्षेत्र को घेरते हैं तो वे एक ऐसी वास्तुकला बनाते हैं जो इसे बार-बार संरचनात्मक पुनर्व्यवस्था के लिए प्रवृत्त करती है।

Scope

यह विषय खंडीय दोहराव क्या हैं, उनकी लंबाई और अनुक्रम पहचान उन्हें पुनर्संयोजन सब्सट्रेट कैसे बनाती है, और परिणामस्वरूप होने वाले बार-बार होने वाले पुनर्व्यवस्था जीनोमिक विकार क्षेत्रों को कैसे परिभाषित करते हैं, इस पर प्रकाश डालता है। यह जीनोम वास्तुकला और पुनर्व्यवस्था संवेदनशीलता को एक पद्धतिगत और जैविक विषय के रूप में मानता है; यह किसी विशिष्ट स्थिति के लिए नैदानिक या प्रबंधन मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• लंबाई और अनुक्रम पहचान के संदर्भ में एक खंडीय दोहराव को क्या परिभाषित करता है?
• पार्श्व दोहराव बार-बार होने वाले विलोपन और दोहराव को कैसे मध्यस्थ करते हैं?
• किस चीज से एक जीनोमिक क्षेत्र एक बार-बार होने वाला 'पुनर्व्यवस्था हॉटस्पॉट' बन जाता है?
• असंबंधित व्यक्तियों में बार-बार होने वाले जीनोमिक विकार ब्रेकपॉइंट क्यों साझा करते हैं?

Key concepts

• खंडीय दोहराव / निम्न-प्रतिलिपि दोहराव
• अनुक्रम पहचान सीमा
• गैर-एलीलिक समजात पुनर्संयोजन सब्सट्रेट
• बार-बार होने वाला पुनर्व्यवस्था हॉटस्पॉट
• पारस्परिक विलोपन और दोहराव
• जीनोमिक विकार क्षेत्र
• जीनोम वास्तुकला

Key theories

वास्तुकला-प्रेरित बार-बार होने वाली पुनर्व्यवस्था

प्रत्यक्ष रूप से उन्मुख खंडीय दोहराव से घिरे क्षेत्र पार्श्व दोहराव के बीच गैर-एलीलिक समजात पुनर्संयोजन के माध्यम से बार-बार विलोपन और पारस्परिक दोहराव के लिए प्रवृत्त होते हैं, इसलिए स्वतंत्र मामलों में दोहराव के भीतर ब्रेकपॉइंट बार-बार होते हैं।

Mechanisms

खंडीय दोहराव उनके अनुक्रम गुणों के कारण महत्वपूर्ण हैं। जब दो प्रतियां लंबी और अत्यधिक समान होती हैं और एक अद्वितीय अंतराल के दोनों ओर एक ही अभिविन्यास में स्थित होती हैं, तो पुनर्संयोजन मशीनरी उन्हें गलत संरेखित कर सकती है—एक प्रति को दूसरी के साथ युग्मित करना बजाय उसके वास्तविक एलील के साथ—और क्रॉसओवर को इस तरह से हल कर सकती है कि मध्यवर्ती क्षेत्र एक उत्पाद पर हटा दिया जाता है और पारस्परिक उत्पाद पर दोहराया जाता है। क्योंकि ब्रेकपॉइंट दोहराव के भीतर ही आते हैं, वही विलोपन और दोहराव असंबंधित व्यक्तियों में बार-बार होते हैं, जिससे वास्तुकला-समृद्ध क्षेत्रों की विशेषता वाले बार-बार होने वाले जीनोमिक विकारों के पारस्परिक जोड़े उत्पन्न होते हैं।

Clinical relevance

बार-बार होने वाली माइक्रोडेलीशन और माइक्रोडुप्लीकेशन स्थितियां खंडीय दोहराव से घिरे क्षेत्रों में एकत्रित होती हैं, यही कारण है कि स्वास्थ्य विज्ञान में संरचनात्मक निष्कर्षों की व्याख्या करते समय जीनोम वास्तुकला जानकारीपूर्ण होती है। यह प्रविष्टि बार-बार होने वाली पुनर्व्यवस्था के वास्तुशिल्प आधार को एक संदर्भ अवधारणा के रूप में वर्णित करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

Epidemiology

बैली और उनके सहयोगियों द्वारा किए गए पूरे जीनोम विश्लेषण से पता चला है कि हाल के खंडीय दोहराव मानव जीनोम का लगभग पांच प्रतिशत बनाते हैं और गैर-यादृच्छिक रूप से वितरित होते हैं, जो सेंट्रोमेयर के पास और सबटेलोमेरिक और पेरीसेंट्रोमेरिक क्षेत्रों में केंद्रित होते हैं। उनका वितरण ज्ञात बार-बार होने वाले जीनोमिक विकारों के स्थानों के साथ निकटता से मेल खाता है, जो पार्श्व दोहराव पर साझा यांत्रिक निर्भरता को दर्शाता है।

History

जैसे-जैसे मानव जीनोम को इकट्ठा किया गया, बैली, आइचलर और उनके सहयोगियों ने खंडीय दोहराव को मापा और दिखाया कि वे जीनोम का एक पर्याप्त, संरचित घटक थे। इसके समानांतर, लुप्सकी और स्टैंकिविज़ ने वास्तुकला-प्रेरित जीनोमिक विकारों की अवधारणा विकसित की, यह समझाते हुए कि कुछ विलोपन और दोहराव क्यों बार-बार होते हैं। इन पंक्तियों ने मिलकर यह स्थापित किया कि जीनोम वास्तुकला, न कि संयोग, यह नियंत्रित करता है कि कई बार-बार होने वाले संरचनात्मक प्रकार कहाँ उत्पन्न होते हैं।

Key figures

• Evan E. Eichler
• Jeffrey A. Bailey
• James R. Lupski
• Paweł Stankiewicz
• Stephen W. Scherer

Seminal works

• bailey-2002
• stankiewicz-2010

Frequently asked questions

खंडीय दोहराव बार-बार होने वाली आनुवंशिक स्थितियों से क्यों जुड़े हैं?

उनके लंबे, लगभग समान प्रतियां गैर-एलीलिक समजात पुनर्संयोजन के लिए सब्सट्रेट के रूप में कार्य करती हैं, इसलिए उनसे घिरा एक क्षेत्र बार-बार उसी ब्रेकपॉइंट के साथ हटा दिया जाता है या दोहराया जाता है, जिससे असंबंधित लोगों में बार-बार पुनर्व्यवस्था होती है।

एक खंडीय दोहराव एक टैंडम दोहराव या एक ट्रांसपोज़ेबल तत्व से कैसे भिन्न है?

एक खंडीय दोहराव एक बड़ा खंड (आमतौर पर एक किलोबेस से अधिक) होता है जिसमें उच्च-पहचान अनुक्रम को दूसरे स्थान पर कॉपी किया जाता है; टैंडम दोहराव छोटे रूपांकन होते हैं जिन्हें सिर-से-पूंछ तक दोहराया जाता है, और ट्रांसपोज़ेबल तत्व मोबाइल अनुक्रम होते हैं जो समर्पित तंत्रों के माध्यम से खुद को स्थानांतरित और कॉपी करते हैं।