Horizontální přenos genetické informace

Horizontální přenos genetické informace (také laterální genový transfer či jiné kombinace těchto slov, zkratky HGT a LGT) je proces, při němž jeden organismus přijímá genetický materiál (DNA) jiného jedince, ačkoliv není jeho potomkem. Tím může získávat nové vlastnosti. Vyměňovaná DNA se někdy označuje jako promiskuitní DNA.

Naopak vertikální výměna genetické informace je tak v podstatě omezená jen na rozmnožování.

HGT u prokaryot

Horizontální genový transfer je významným procesem v životě bakterií i archeí. Je také důvodem, jak mohou patogenní bakterie získávat rezistenci k antibiotikům. Rozeznáváme tři základní mechanismy:

transformace - příjem DNA z okolního prostředí;
konjugace - výměna DNA mezi bakteriemi pomocí speciálních struktur, tzv. pilusů;
transdukce - výměna DNA pomocí bakteriálních virů (bakteriofágů), které ji mezi jednotlivými buňkami přenáší.^[1]

HGT u eukaryot

Horizontální genový transfer proběhl a probíhá i u eukaryotických organismů. Atypickým příkladem je výměna fragmentů DNA mezi jadernou DNA a DNA z semiautonomních organel (plastidy, mitochondrie). Tento tzv. endosymbiotický genový transfer vedl ke vzniku mitochondrií a plastidů v podobě, v jaké je u většiny druhů známe dodnes.

Různé studie však poukázaly i na výměnu DNA mezi bakteriemi a kvasinkou Saccharomyces cerevisiae^[2], mezi kvasinkami různých rodů navzájem ^[3], z endosymbiotických bakterií Wolbachia do genomu zrnokaza čínského (Callosobruchus chinensis)^[4] i jiných živočichů^[5], z rostlin čeledi Rafflesiaceae do genomu jejich parazitů^[6]^[7] a z chloroplastů neznámé rostliny do mitochondrií fazolu (Phaseolus).^[8]

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku horizontal gene transfer na anglické Wikipedii.

↑ Marian Varga, Roman Pantůček, Vladislava Růžičková, Jiří Doškař. Molecular characterization of a new efficiently transducing bacteriophage identified in meticillin-resistant Staphylococcus aureus. Journal of General Virology. 2016, roč. 97, čís. 1, s. 258–268. DOI 10.1099/jgv.0.000329. PMID 26537974.
↑ Hall C, Brachat S, Dietrich FS. "Contribution of Horizontal Gene Transfer to the Evolution of Saccharomyces cerevisiae." Eukaryot Cell 2005 Jun 4(6):1102-15. [1] Archivováno 6. 10. 2008 na Wayback Machine.
↑ NOVO, Maite; BIGEY, Frédéric; BEYNE, Emmanuelle, Virginie Galeote, Frédérick Gavory, Sandrine Mallet, Brigitte Cambon, Jean-Luc Legras, Patrick Wincker, Serge Casaregola, Sylvie Dequin. Eukaryote-to-eukaryote gene transfer events revealed by the genome sequence of the wine yeast Saccharomyces cerevisiae EC1118. S. 16 333 – 16 338. PNAS [online]. 2009-09-22. Svazek 106, čís. 38, s. 16 333 – 16 338. Dostupné online. DOI 10.1073/pnas.0904673106. (anglicky)
↑ Natsuko Kondo, Naruo Nikoh, Nobuyuki Ijichi, Masakazu Shimada and Takema Fukatsu (2002) "Genome fragment of Wolbachia endosymbiont transferred to X chromosome of host insect", Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 99 (22): 14280-14285". [2]
↑ Hotopp JC, Clark ME, Oliveira DC, Foster JM, Fischer P, Torres MC, Giebel JD, Kumar N, Ishmael N, Wang S, Ingram J, Nene RV, Shepard J, Tomkins J, Richards S, Spiro DJ, Ghedin E, Slatko BE, Tettelin H, Werren JH. Widespread Lateral Gene Transfer from Intracellular Bacteria to Multicellular Eukaryotes. Science. Roč. 317, s. 1753. DOI 10.1126/science.1142490. PMID 17761848.
↑ Charles C. Davis and Kenneth J. Wurdack. Host-to-Parasite Gene Transfer in Flowering Plants: Phylogenetic Evidence from Malpighiales. Science. 30 July 2004, roč. 305, čís. 5684, s. 676–678. Dostupné online. DOI 10.1126/science.1100671.
↑ Daniel L Nickrent, Albert Blarer, Yin-Long Qiu, Romina Vidal-Russell and Frank E Anderson. Phylogenetic inference in Rafflesiales: the influence of rate heterogeneity and horizontal gene transfer. BMC Evolutionary Biology. 2004, roč. 4, čís. 40, s. 40. Dostupné online. DOI 10.1186/1471-2148-4-40.
↑ Magdalena Woloszynska, Tomasz Bocer, Pawel Mackiewicz and Hanna Janska. A fragment of chloroplast DNA was transferred horizontally, probably from non-eudicots, to mitochondrial genome of Phaseolus. Plant Molecular Biology. November, 2004, roč. 56, čís. 5, s. 811–820. DOI 10.1007/s11103-004-5183-y.

Literatura

Šíma P., Trebichavský I.. Horizontální přenos genetické informace. Živa, 2006, roč. 54, čís. 1-5.
Šíma P., Trebichavský I.. Horizontální přenos genetické informace a člověk. Živa, 2006, roč. 54, čís. 6.

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu horizontální přenos genetické informace na Wikimedia Commons

[1] Marian Varga, Roman Pantůček, Vladislava Růžičková, Jiří Doškař. Molecular characterization of a new efficiently transducing bacteriophage identified in meticillin-resistant Staphylococcus aureus. Journal of General Virology. 2016, roč. 97, čís. 1, s. 258–268. DOI 10.1099/jgv.0.000329. PMID 26537974.

[2] Hall C, Brachat S, Dietrich FS. "Contribution of Horizontal Gene Transfer to the Evolution of Saccharomyces cerevisiae." Eukaryot Cell 2005 Jun 4(6):1102-15. [1] Archivováno 6. 10. 2008 na Wayback Machine.

[3] NOVO, Maite; BIGEY, Frédéric; BEYNE, Emmanuelle, Virginie Galeote, Frédérick Gavory, Sandrine Mallet, Brigitte Cambon, Jean-Luc Legras, Patrick Wincker, Serge Casaregola, Sylvie Dequin. Eukaryote-to-eukaryote gene transfer events revealed by the genome sequence of the wine yeast Saccharomyces cerevisiae EC1118. S. 16 333 – 16 338. PNAS [online]. 2009-09-22. Svazek 106, čís. 38, s. 16 333 – 16 338. Dostupné online. DOI 10.1073/pnas.0904673106. (anglicky)

[4] Natsuko Kondo, Naruo Nikoh, Nobuyuki Ijichi, Masakazu Shimada and Takema Fukatsu (2002) "Genome fragment of Wolbachia endosymbiont transferred to X chromosome of host insect", Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 99 (22): 14280-14285". [2]

[5] Hotopp JC, Clark ME, Oliveira DC, Foster JM, Fischer P, Torres MC, Giebel JD, Kumar N, Ishmael N, Wang S, Ingram J, Nene RV, Shepard J, Tomkins J, Richards S, Spiro DJ, Ghedin E, Slatko BE, Tettelin H, Werren JH. Widespread Lateral Gene Transfer from Intracellular Bacteria to Multicellular Eukaryotes. Science. Roč. 317, s. 1753. DOI 10.1126/science.1142490. PMID 17761848.

[6] Charles C. Davis and Kenneth J. Wurdack. Host-to-Parasite Gene Transfer in Flowering Plants: Phylogenetic Evidence from Malpighiales. Science. 30 July 2004, roč. 305, čís. 5684, s. 676–678. Dostupné online. DOI 10.1126/science.1100671.

[7] Daniel L Nickrent, Albert Blarer, Yin-Long Qiu, Romina Vidal-Russell and Frank E Anderson. Phylogenetic inference in Rafflesiales: the influence of rate heterogeneity and horizontal gene transfer. BMC Evolutionary Biology. 2004, roč. 4, čís. 40, s. 40. Dostupné online. DOI 10.1186/1471-2148-4-40.

[8] Magdalena Woloszynska, Tomasz Bocer, Pawel Mackiewicz and Hanna Janska. A fragment of chloroplast DNA was transferred horizontally, probably from non-eudicots, to mitochondrial genome of Phaseolus. Plant Molecular Biology. November, 2004, roč. 56, čís. 5, s. 811–820. DOI 10.1007/s11103-004-5183-y.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]