Transposonų elementai: tipai, kategorijos ir pavyzdys

Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie transpozonų elementų tipus, kategorijas ir pavyzdį!

Tiek prokariotiniuose, tiek eukariotiniuose genuose tam tikri genai (nukleotidų sekos) gali judėti iš vienos vietos į kitą toje pačioje chromosomoje arba tarp skirtingų chromosomų, be to, atsiranda mutacijų ar reguliavimo pokyčių lokuose, į kuriuos jie įterpiami, jų gebėjimas perkelti genus iš vieno vieta kitiems suteikė jiems slapyvardį „Peršokimo genai“.

Šie mobilieji elementai buvo vadinami mobiliais elementais, „kasetėmis“, įterpimo sekomis ir „transpononais“. Formalus šio mobiliųjų genų šeimos pavadinimas yra perkėlimo elementai ir jų judėjimas vadinamas perkėlimu.

Terminas transpozonas buvo sukurtas Hedges ir Jacob 1974 m. DNR segmentui, kuris galėtų pereiti iš vienos DNR molekulės (arba chromosomos) į kitą, ir atsparumą antibioiciam ampicilinui.

„McClintock“ darbas („Transposons“):

Pirmą kartą kukurūzuose 1940-ųjų pabaigoje Barbara McClintock (ji vadino juos kontroliuojančiais elementais) transpozonus. Ji išanalizavo du vieneto kontrolės elementus (dabar vadinamus transpononais) kukurūzuose. Ji nustatė, kad 9-ojoje chromosomoje disociacijos genas (Ds) sukėlė chromosomų gedimą toje vietoje, kur jis buvo.

Tačiau Ds buvo aktyvūs tik esant aktyvatoriaus genui (Ac), kuris galėjo būti bet kurioje kitoje chromosomoje. Kai ir Ds, ir Ac buvo, 9-osios chromosomos dalies praradimas dažnai sukėlė pastebimą poveikį. Pavyzdžiui, dominuojantis alelis C '9-osios chromosomos C lokuse slopina spalvų susidarymą, todėl C branduoliai yra bespalviai.

Todėl CC endospermio branduolys, apvaisintas C 'turinčiu žiedadulkių branduoliu, būtų CCC bespalvis endospermas. Tačiau, jei žiedadulkės nešiojo Ds prie C lokuso ar šalia jo, be Ac geno atsirado daug branduolių, kuriuose atsirado spalvotų dėmių. Šios dėmės buvo C 'alelio praradimas tam tikrame vystymosi etape, taip leidžiant spalvų susidarymui.

Skirtingai nuo Ds dozės poveikio ir Ac dozės padidėjimas nesukėlė atitinkamo pigmentacijos padidėjimo. Iš tiesų trys Ac dozės sudarė branduolius, kurie parodė tik labai mažas dėmeles. Tai buvo aiškinama taip, kad, padidinus Ac dozę, Ds inicijuotas chromosomų lūžimas buvo atidėtas vėlesniems vystymosi etapams.

Dėl jų poveikio kitiems genams McClintock vadino šiuos vienetus „kontroliuojančiais elementais“. Vienu atveju (Ds) kontroliniai elementai veikia savo artimiausiems kaimynams, o kitais atvejais (Ac) kontrolinis elementas gali veikti nuotoliniu būdu. Kaip rodo Ac dozavimo efektas, kontrolinis elementas taip pat gali nustatyti laiką, per kurį vyksta genų aktyvumas.

McClintock padarė išvadą, kad kontroliniai elementai veikia nuotoliniu būdu. Kaip rodo Ac dozavimo efektas, kontrolinis elementas taip pat gali nustatyti laiką, per kurį vyksta genų aktyvumas. „McClintock“ padarė išvadą, kad kontroliniai elementai yra genai, reguliuojanti kitų genų aktyvumą labai paprastais lygiais be mutacijos.

Transponuojamų elementų tipai:

Transponuojami elementai yra dviejų tipų:

1. Įterpimo sekos (Is) arba paprasti transpononai.

Įterpimo sekos yra trumpos maždaug 800-1400 bp DNR ir turi galimybę perkelti. Jie taip pat skatina rekombinaciją tarp nehomologinių chromosomų ir yra laikomi dalyvaujančiais epizomų integravime į bakterines chromosomas.

E. coli yra įvairių įterpimo sekų, tokių kaip IS1, IS2, IS3, IS4 ir pan. Neseniai IS21 buvo pranešta bakterijose Willetts etal. (1981). IS elementai turi 9-40 bp atvirkštinius pasikartojimus (taip, kad tam tikri IS elementai turi panašią bazių seką kiekviename gale, bet atvirkštine tvarka) jų dviejuose galuose.

IS elementai atsiranda daugelyje E. coli chromosomų vietų, tačiau jų pasiskirstymas yra ne atsitiktinis; atrodo, kad jie yra labiau integruoti tam tikrose vietose. IS elemento integravimas į geną sunaikina jo funkciją. Manoma, kad IS elementai yra atsakingi už pastebimą bakterijų ir bakteriofagų spontaninių genų mutacijų dalį.

IS elementai yra įprastos bakterijų chromosomų, plazmidžių ir netgi fagų sudedamosios dalys. IS elementai koduoja tik tuos baltymus, kurie reikalingi jų perkėlimui. Pavyzdžiui, IS1 turi du genus, kurie koduoja baltymus InsA ir InsB, kurie reikalingi jo perkėlimui. Kiti IS elementai turi tik vieną ilgą kodavimo regioną, kuris koduoja perkėlimą, kuris remia jų perkėlimą.

IS elementų įterpimas į chromosomą sukuria trumpą (paprastai 5 ar 9 bp) tiesioginius pakartojimus, kurie yra sujungiami su IS elementu. Kai šis IS elementas perkeliamas, šis tiesioginis pakartojimas lieka įterpimo vietoje šeimininko chromosomoje. Dauguma IS elementų įterpiami įvairiose priimančiosios DNR vietose, tačiau kai kurie elementai turi skirtingo laipsnio pirmenybę tam tikroms karštoms vietoms.

(2) Transposonai (Tn) arba sudėtingi transpononai:

Transposonai (Tn) yra sudėtingesni perkeliami elementai; jie dažniausiai yra ilgesni nei 2000 bp, turi vieną ar daugiau genų, nesusijusių su jų perkėlimu (pvz., atsparumo antibiotikams genai), ir jų galuose pakartojami IS panašūs elementai.

IS elementai dviejuose Tn elemento galuose gali būti arba tos pačios orientacijos (tiesioginio terminalo pakartojimai), pvz., IS1 E. coli Tn 9 galuose, arba priešinga kryptimi (atvirkštinės terminalo kartojimai), pvz. E. coli Tn 10.

Transpozonų integraciją į chromosomą lydi paprastai 5-9 bp chromosomos pasikartojimas tiesiai prie Tn elementų galų. Eukariotuose randami pernešami elementai, pvz., Kukurūzai, mielės, Drosophila ir pan., O tam tikrų vėžį sukeliančių virusų (retrovirusų) DNR genomai panašūs į bakterinius Tn elementus.

Eukariotų kontroliniai elementai taip pat yra vadinami perkėlimo elementais ir struktūroje panašūs į bakterinį transpozoną ( _Tn elementai). Kai kuriuose transpozonuose IS elementai abiejuose galuose yra identiški, pvz., IS1 Tn9, bet kitose jie gali būti glaudžiai susiję, bet ne identiški, pvz., IS 10L ir IS 10R, esant Tn 10. transpozonas yra identiškas, bet kuris elementas gali remti perkėlimą, bet kai jie skiriasi, jie gali skirtis funkciniais gebėjimais, kad perkėlimas daugiausia priklausytų nuo vieno iš dviejų elementų.

Bendrieji įvykiai įterpiant transponus yra tokie:

1. Tikslinėje DNR susidaro pertraukos

2. Transpozonai prisijungia prie išsikišusių vienpusių galų ir

3. Tada užpildomos likusios spragos, sukuriant tikslinės DNR pakartojimus įterpimo vietoje.

Perkėlimas gali būti konservatyvus arba replikacinis. Konservatyviai perkeliant, transpozonai išeina iš vietos ir įterpiami į naują vietą, paliekant dvigubos krypties pertrauką tikslinėje DNR ankstesnėje vietoje.

Taip sukurta dvigubos grandinės lūžis gali būti remontuojamas, pvz., IS10, Tnl0 ir tt Tačiau replikaciniame perkėlime sukuriama nauja transpozono kopija, kuri įterpiama į naują tikslinę vietą. Todėl pradinė svetainė lieka nepakitusi. Tranzonų grupė, susijusi su Tn A judėjimu, tokiu būdu.

Kukurūzų ir kitų eukariotų kontroliniai elementai gali būti suskirstyti į dvi klases: (1) autonomiškos ir (2) neautonomiškos. Autonominiai elementai turi galimybę akcizuoti ir perkelti. Tačiau ne autonomiški elementai neturi galimybės perkelti; jie perkeliami tik tada, kai autonominis tos pačios šeimos narys yra kitur genomo. Nepriklausomi elementai gali būti gaunami iš savarankiškų elementų, prarandant perkėlimo funkcijas, reikalingas perkėlimui.

Kategorijos:

Eukariotiniai genomai taip pat turi daugybę perkeliamų elementų, kurie priskiriami šioms dviem kategorijoms:

1. Transposonai:

Jie yra panašūs į bakterinius transpononus ir neturi gyvenimo už genomo ribų, pvz., Kontroliuojami kukurūzų elementai. Kartu su bakterijų transpozonais ir IS elementais jie sudaro grupę elementų, kurie dažnai laikomi savanaudišku DNR, nes jie daugiausia susiję su jų pačių sklidimu.

2. Retroposonai:

Šie elementai yra arba RNR virusų DNR kopijos, vadinamos retrovirusais, arba iš tokių kopijų išvestinės medžiagos, ir netgi neteko galimybės perkelti. Šie elementai taip pat generuoja trumpą tiesioginį DNR pakartojimą jų įterpimo metu.

Transponavimo pavyzdys:

E. coli 3 transpozonas. Sukurta šios transpozono molekulinė struktūra. Tn3 turi 4957 bp ir yra trys genai, tokie kaip tnpA, tnpR ir bla, koduojantys atitinkamai šiuos baltymus; transpozazė, turinti 1015 aminorūgščių ir reikalinga perkėlimui; repressorą (arba resolvazę), turinčią 185 aminorūgštis, reguliuojančias transpozazę ir β-laktamazės fermentą, kuris suteikia atsparumą antibiotikui ampicilinui. Abiejose Tn 3 pusėse įvyksta apytikslė apie 38 bp pakartojimų.