Structure and evolution of organelle genomes.
Structure and evolution of organelle genomes.
复制标题
细胞器基因组的结构和进化。
DOI：
10.1128/mr.46.2.208-240.1982
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发表时间：
1982
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Wallace,DC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wallace,DC
引言最近对线粒体脱氧核糖核酸（mtDNA）和叶绿体脱氧核糖核酸（chiDNA）的分子生物学分析揭示了这些基因组的许多有趣且意想不到的以及一些完全独特的特征。单细胞生物的ThemtDNA在大小、形状和基因排列上差异很大，其中一些基因具有以前在细菌或真核生物基因组中未观察到的组织。相比之下，动物的线粒体DNA在结构上惊人地一致，并含有一种特殊的基因排列，这使得它们的编码能力得到最大限度的利用。类似地，单细胞真核生物的chIDNAs在大小和组织上比维管植物的chIDNAs更易变。然而，许多chlDNA基因的结构和序列与细菌基因的结构和序列高度同源，有些克隆的叶绿体基因甚至已经在大肠杆菌中表达。对细胞器DNA的氨基酸编码序列的分析产生了更大的惊喜。线粒体DNA的遗传密码不同于所有其他生物体的遗传密码，甚至相互之间也不相同。然而，chiDNA保留了细菌中存在的通用代码。这些独特而多样的特征重新点燃了人们对线粒体和叶绿体的启动和进化的兴趣。这些细胞器是高度进化的共生体吗？这些细胞器是高度进化的共生体吗（6，253，264，389），其仍然保留其原始DNA的残余物和相关的复制、转录和翻译系统（154，275-277，309，313，315），或者它们只是高级原核藻类，其中能量产生膜已经被精心制作并捕获了细胞DNA，酶，和核糖体（5，85，201）？我整理了截至1981年10月的细胞器基因组数据，并利用这些数据提出了关于细胞器DNA的经验概括和进化关系。综合结论已被整合到这些独特的和必不可少的真核DNA的进化方案。
INTRODUCTION Recent molecular biological analyses of mitochondrial deoxyribonucleic acids (mtDNAs) and chloroplast deoxyribonucleic acids (chiDNAs) have revealed many interesting and unexpected and some totally unique features of these genomes. ThemtDNAs of unicellular organisms vary greatly in size, shape, and gene arrangement, with some of the genes having organiza-tions not previously observed in bacterial or eucaryotic genomes. By contrast, animal mtDNAs are strikingly uniform in structure and contain an extraordinary gene arrangement which permits maximum exploitation of their coding capacity. Similarly, the chIDNAs of unicellular eucaryotes are more variable in size and organization than the chlDNAs of vascular plants. Nevertheless, the organization and se-quence of many chlDNA genes are highly ho-mologous to the organization and sequence of bacterial genes, and some cloned chloroplast genes have even been expressed in Escherichia coli. Analyses of the amino acid coding sequences of organelle DNAs have yielded an even greater surprise. The genetic codes ofmtDNAs differ from those of all other organisms and even from each other. However, chiDNAs retain the universal code present in bacteria. These unique and varied characteristics have rekindled interest in the ongin and evolution of mitochondria and chloroplasts. Are these organ-elles highly evolvedendosymbionts (6, 253, 264, 389) which still retain remnants of their original DNAs and associated replication, transcription, and translation systems (154, 275-277, 309, 313, 315), or are they simply advanced procaryotic algae in which the energy production mem-branes have been elaborated and have trapped cellular DNA, enzymes, and ribosomes (5, 85, 201)?I have collated the data on organelle genomes available up to October 1981 and used these data to propose empirical generalizations and evolutionary relationships about organelle DNAs. The combined conclusions have been integrated into a scenario for the evolution of these unique and essential eucaryotic DNAs.
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