Summary
Ciliates have developed a puzzling genomic organization. Genes are broken into many pieces in the micronucleus, separated by non-coding sequences, and sometimes also shuffled and inverted. During sexual reproduction, all pieces are precisely assembled in the orthodox order to yield the transcriptionally active macronuclear genes. We give in this paper a brief survey of the genome structure in stichotrichous ciliates and present two molecular models proposed for gene assembly. We then establish a set of invariants for gene assembly. We prove that in any model based on the paradigm of pointer-directed assembly, the set of molecules excised during the assembly of a given gene, the linearity of the assembled gene, and its IES context are all uniquely defined by the micronuclear structure of the gene and thus, are invariants of the gene assembly process.
Zusammenfassung
Wimpertierchen (Ciliaten) haben im Laufe der Evolution eine komplizierte Genomorganisation entwickelt. Die transkriptionell inaktiven Gene im Mikronucleus sind zerstückelt. Die Gene werden von nicht-kodierenden Sequenzen getrennt und liegen manchmal auch in unterschiedlicher Reihenfolge oder invertiert vor. In der sexuellen Reproduktionsphase werden alle Teilstücke exakt in der richtigen Reihenfolge zusammengefügt und ergeben dann die transkriptionell aktiven Gene des Makronucleus. In diesem Artikel geben wir zuerst einen kurzen Überblick über die Genomstruktur der Wimpertierchen und stellen dann zwei molekulare Modelle der Genzusammenfügung vor, für die wir Invarianten etablieren. Wir beweisen, dass in jedem Modell, das auf dem Paradigma der Assemblierung mittels Pointer basiert, folgende Invarianten gegeben sind: die Menge der Moleküle, die während des Zusammenfügens eines Gens ausgeschnitten werden, die Linearität des zusammengefügten Gens und sein IES Kontext sind eindeutig durch die micronucleare Struktur der Gene definiert.
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