Modusen for oppdagelse av transponable elementer
Noen av de viktige måtene med å finne transponable elementer er som følger:
Faktisk opptar de fleste gener faste steder på kromosomene, og den generelle strukturen av det genetiske kartet er praktisk talt invariant. Imidlertid har forskerne i begynnelsen av 1940 funnet at noen DNA-sekvenser (dvs. gener) faktisk kan endre sin posisjon.
Image Courtesy: geneticamedicala.files.wordpress.com/2013/03/dna_transposons_classes.jpg
Disse mobile elementene har blitt kalt "hoppende gener", "mobile elementer", "kassetter", "innsettingssekvenser" og "transposoner". Det formelle navnet på denne familien av mobile gener er transponable elementer, og deres bevegelse kalles transposisjon.
Betegnelsen transposon ble laget av Hedges og Jacob i 1974 for et DNA-segment som kunne bevege seg fra ett DNA-molekyl (eller kromosom) til andre og bære resistens for antibiotisk ampicilin. Transposable elementer kan defineres som små, mobile DNA-sekvenser som beveger seg rundt kromosomer uten hensyn til homologi, og innføring av disse elementene kan forårsake deletjoner, inversjoner, kromosomale fusjoner og enda mer kompliserte omlegginger.
Transposable elementer ble oppdaget av Barbara McClintock (1965) gjennom en analyse av genetisk ustabilitet i mais (mais). Ustabiliteten involverte kromosombrudd og ble funnet å forekomme på steder hvor transponeringselementer var lokalisert. I McClintocks analyse ble hendelsene for brudd påvist ved å følge tapet av visse genetiske markører.
I noen eksperimenter brukte McClintock en markør (gen) som styrte avsetningen av pigmentering i aleuronen som er det ytterste laget av endosperm av maiskjerner. Husk at endospermen er triploid, produsert av forening av to materniske kjerner og en faderkjerne.
McClintocks markør var en allel av C-locus på den korte armen av kromosom 9. Siden denne allelen, kalt C I, er en dominerende inhibitor av aleuron-farging, bør enhver kjerne som besitter den være fargeløs. McClintock befruktet CC ører med pollen fra C I C I dusker, som produserer kjerner hvor endospermen var C I CC. Selv om mange av disse kjernene var fargeløse, viste det seg at noen viste flekker av brun-lilla pigment som forventet. McClintock (1951) gjettet at i slike mosaikker var den hemmende C I allelen blitt tapt en gang under endospermutvikling, noe som førte til en klon av vev som var i stand til å produsere pigment. Genotypen i en slik klon ville være -CC, hvor punktet indikerer tap av C I allelen. Videre studier viste at C I allel hadde gått tapt gjennom kromosombrudd.
Som vist i figur 41.1a vil brudd på stedet merket av pilen løsne et segment av kromosomet fra dens sentromere, og skape et aksentrisk fragment. Et slikt kromosomalt fragment har en tendens til å gå tapt under celledeling, så alle etterkommere av denne cellen ville mangle en del av faderkromosomet. Siden det tapte fragmentet bærer C1-allelen, ville ingen av cellene i denne klonen være hemmet fra å danne pigment, og hvis noen av dem produserte en del av aleuronen, ville det oppstå en fargepatch.
McClintock etablerte at slike kjernemosaikker ofte skyldtes brudd på et bestemt sted på kromosom 9. Hun kalt den faktoren som ga disse pausene, Ds, for "dissosiasjon". I hennes eksperimenter bære kromosomet som bragte C I allelen også Ds-faktoren.
Imidlertid var Ds-faktoren i seg selv ikke i stand til å indusere kromosombrudd. Hun fant at Ds måtte aktiveres av en annen faktor, kalt Ac, for "aktivator". Ac-faktoren var tilstede i noen maisbestander, men fraværende i andre. Ved å krysse forskjellige aksjer, kan Ac kombineres med Ds, og skape tilstanden som førte til kromosombrudd.
Dette tofaktorsystemet (dvs. Ac-Ds-familien) ga en forklaring på den genetiske ustabiliteten som McClintock hadde observert på kromosom 9 av mais. Hennes videre studier har fastslått at både Ac og Ds er medlemmer av en familie av transponerende elementer. Disse elementene er strukturelt relaterte til hverandre og kan settes inn på mange forskjellige steder på kromosomene.
Faktisk er det ofte flere kopier av Ac og Ds-elementene som er tilstede i maizt-genomet. Gjennom genetisk analyse viste McClintock at både Ac og Ds-elementene kunne bevege seg. Når et av disse elementene ble satt inn i eller nær et gen, fant McClintock noen ganger at genets funksjon ble endret. I ekstreme tilfeller ble funksjonen fullstendig undertrykt. På grunn av denne effekten på genuttrykk; McClintock (1956) refererte til Ac og Ds som kontrollerende elementer.
