h****u
发帖数: 1 | 1 首先，我们先来澄清一个误会：即真核和原核生物的基因组分别是线性和环状的。
然而实际上：线性基因组在原核生物中也是存在的，在细菌、病毒中均存在。
造成这个误会的锅，教课书要背。早在1989年，首个线性化基因组的细菌就被发现了。
也就是说，近30过去了，好多教科书都没更新，老师上课还是那么教……细节请看这篇
文献，我不啰嗦了：Linear plasmids and chromosomes in bacteria.Mol Microbiol.
1993 Dec;10(5):917-22.
第二，线性化的基因组到底会产生什么困境？
其一，生物体内外，都存在着核酸外切酶。裸露的线性化基因组，很容易被这些酶给降
解掉。
其二，DNA复制时的链末端问题。
DNA复制的起始，依赖于RNA引物。处于中间的DNA链，RNA引物最终会被切掉，并用DNA
来补齐。但是，线性化的DNA末端的RNA引物被切掉后，由于DNA聚合酶缺乏3’→5‘的
催化活性，因此剩下DNA末端，就没有办法来补齐双链了。这就会导致，线性的基因组
DNA，越复制越短。
一旦这种短缺侵入到重要的基因元件，生物就会死亡。既然有这样的困境，为何线性化
基因组的生物依然具有非常强的适应性？
答案在于端粒或端粒样的结构，伴随着线性化基因组一同演化了出来。
端粒位于线性基因组DNA的末端，由重复序列形成高级结构（大体上看就是环状的），
并和蛋白质相结合形成的。
由于有了高级结构和蛋白质的保护，使得线性化DNA不容易遭受核酸外切酶的攻击。而
即使DNA会越复制越短，重复序列提供了一个强大的缓冲机制。也就是说，丢掉一些DNA
也不可惜。
更何况，端粒酶的出现，还能延长端粒序列，对抗这种缩短。
真核基因组DNA中的着丝粒，还赋予了真核生物稳定遗传的特性。虽然在原核生物中，
有一套机制来保证，当发生细胞分裂时，两个子代细胞获得等量的DNA，但这种保真度
，却远不如真核生物那么高。这虽然能够在一定程度上，驱动进化的速率，但反过来，
不够稳定的遗传方式，也会导致好不容易获得的优势基因型因此而丢失。真核生物染色
体上的着丝粒，为细胞分裂时两个子细胞获得等量的DNA，提供了最坚实的基础。这不
光对体细胞的有丝分裂有意义，同时还对生殖细胞的减数分裂具有重要意义，从而为演
化出完善的有性生殖机制提供了可能性。
因此，含有具有端粒的线性基因组DNA，不光没有面临负选择压力，同时还因为演化出
着丝粒，产生了适应性优势。此外，我们还应该认识到：线性基因组在三维结构上，和
环状基因组并没有质的区别。
不要把线性基因组想象成DNA双螺旋塞进细胞核这么简单。实际上，这些基因组DNA会形
成复杂的高级结构。而这些高级结构，还具有重要的功能组织意义。 |
P****R
发帖数: 22479 | 2 基因组变大，只有一个复制点的环形基因组复制速度跟不上细胞分裂的速度。
线性基因组有多重复制点，可以与细胞分裂同步复制。
如果基因组变得更大，多重线性基因组出现，也就是染色体有许多条。 |
g*****n
发帖数: 250 | 3 这个问题很有意思。复制保真度的解释没有说服力，看不出为什么线形就比环形保真率
高。多条染色体来适应细胞分裂的速度？多个环不是一样可以解决这个问题。空间问题
可以考虑。复制，修复，和基因表达都需要很多蛋白参与，线形能提供充分的空间。 |
S***n
发帖数: 4 | |
r*******e
发帖数: 680 | |
P****R
发帖数: 22479 | 6 恰恰相反，因为空间变小才使得基因组成为线性。
真核生物的核还是很小的，一个核的尺寸同一个细菌尺寸差不多，可想而知真核生物的
核里面基因组的拥挤程度。
【在 g*****n 的大作中提到】
: 这个问题很有意思。复制保真度的解释没有说服力，看不出为什么线形就比环形保真率
: 高。多条染色体来适应细胞分裂的速度？多个环不是一样可以解决这个问题。空间问题
: 可以考虑。复制，修复，和基因表达都需要很多蛋白参与，线形能提供充分的空间。
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g*****n
发帖数: 250 | 7 你所说的正好支持了我的空间假说。转录因子要结合到DNA上就需要把环撑开，其占有
空间就比线形的大，这就跟细胞核变小相冲突。撑开环需要撑环蛋白在环内侧，这样环
内提供给转录因子的空间就小。如果需要转录因子在内侧，问题就出来了。转录因子在
外侧更加大空间的占有。调节复制，转录，和修复都是蛋白复合体，需要较大的空间。
【在 P****R 的大作中提到】
: 恰恰相反，因为空间变小才使得基因组成为线性。
: 真核生物的核还是很小的，一个核的尺寸同一个细菌尺寸差不多，可想而知真核生物的
: 核里面基因组的拥挤程度。
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g*****n
发帖数: 250 | 8 线形DNA提供了蛋白的结合空间，进而减少了对核空间对需求。
【在 g*****n 的大作中提到】
: 你所说的正好支持了我的空间假说。转录因子要结合到DNA上就需要把环撑开，其占有
: 空间就比线形的大，这就跟细胞核变小相冲突。撑开环需要撑环蛋白在环内侧，这样环
: 内提供给转录因子的空间就小。如果需要转录因子在内侧，问题就出来了。转录因子在
: 外侧更加大空间的占有。调节复制，转录，和修复都是蛋白复合体，需要较大的空间。
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