Význam programované DNA eliminace v ontogenezi a evoluci živočichů

Abstract

Programmed DNA Elimination (PDE) is a process by which parts of the genome are eliminated from certain cells or nuclei in various organisms. Its presence across different taxa indicates that it has evolved independently multiple times. PDE can involve the removal of entire chromosomes or only specific parts, a process known as chromatin diminution. In some cases, individual genes or their segments are eliminated, as seen in V(D)J recombination or in mating type determination in ciliates. Typically, the eliminated DNA consists of repetitive sequences, especially transposons. In ciliates and goat grass, such selfish genetic elements are selectively removed. PDE may reduce genome size, thereby influencing replication speed (e.g., in copepods), or play a role in sex determination (e.g., in nematodes and dipterans). In some organisms, it functions in gene dosage compensation or is crucial for specialized reproductive modes like hybridogenesis, gynogenesis, or kleptogenesis. PDE also contributes to the separation of somatic and germline lineages. A secondary consequence may be an accelerated origin of new genes or even speciation. The aim of this work is to summarize the role of PDE in development and evolution, highlighting it as a flexible and significant genetic mechanism with broad evolutionary...

Programovaná DNA eliminace (PDE) je proces při kterém u různých organismů dochází k eliminaci části DNA v některých buňkách nebo jádrech organismu. Široké rozšíření u různých organismů dokazuje, že vznikla během evoluce několikrát nezávisle na sobě. Tento proces může zahrnovat eliminaci celých chromozomů nebo pouze jejich částí, což se označuje jako chromatinová diminuice. Alternativně může docházet k odstranění pouze jednotlivých genů a jejich částí, jako je tomu například při V(D)J rekombinaci nebo při určení párovacího typu nálevníků. Nejčastěji odstraňovaným materiálem jsou repetitivní sekvence, a to zejména transpozony. U nálevníků a mnohoštětu jsou takto odstraněny sobecké elementy, které jsou tvořeny právě transpozony nebo jinými repetitivními sekvencemi. Dále může PDE ovlivňovat rychlost replikace díky zmenšení genomu (např. u klanonožců) nebo sloužit k determinaci pohlaví (např. u háďat či dvoukřídlých). U některých druhů slouží jako mechanismus kompenzace genové dávky nebo je nezbytná pro formy rozmnožování jako hybridogeneze, gynogeneze či kleptogeneze. PDE může mít vliv i na rozlišení somatické a zárodečné linie. Sekundárním důsledkem vzniku PDE by mohla být zvýšená rychlost vzniku nových genů v genomu nebo speciace. Cílem této práce je shrnout význam PDE v ontogenezi a evoluci...