Transposons Elementer: Typer, Kategorier og Eksempel

Les denne artikkelen for å lære om typer, kategorier og eksempel på transposons elementer!

I både prokaryotiske og eukaryotiske genomene er visse gener (nukleotidsekvenser) i stand til å bevege seg fra ett sted til et annet innenfor samme kromosom eller mellom forskjellige kromosomer, i tillegg til å oppnå mutasjonelle eller regulatoriske endringer på steder der de setter inn, deres evne til å overføre gener fra en plassering til en annen har gitt dem kallenavnet Hoppe gener.

Disse mobile elementene har blitt kalt "mobilelementer, " kassetter ", innføringssekvenser" 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.

McClintocks arbeid (på transposons):

Transposons ble først identifisert i mais av Barbara McClintock (hun kalte dem kontrollerende elementer) i slutten av 1940-tallet. Hun analyserte et to-enhetssystem av kontrollerende elementer (nå kalt transposons) i mais. Hun fant at dissosiasjonsgenet (Ds) i det 9. kromosom forårsaket kromosombrudd på det punktet hvor den befant seg.

Men Ds var bare aktive i nærvær av et Activator-gen (Ac) som kunne ligge på noen av de andre kromosomer. Når både Ds og Ac var til stede, førte tap av del av det 9. kromosomet ofte til observerbare effekter. For eksempel hemmer den dominerende allelen C 'på C-locuset på det 9. kromosom fargedannelsen, slik at C-kjernene er fargeløse.

En CC-endosperm-kjerne befruktet av en C-bærende pollenkjerne ville derfor danne en CCC-fargeløs endosperm. Hvis imidlertid pollenen bærer Ds ved eller i nærheten av C-locus, i tillegg til et Ac-gen, vil det bli dannet mange kjerner der farvede flekker oppstod. Disse stedene representerte tapet av C 'allelen på et bestemt stadium i utviklingen, slik at fargedannelse muliggjøres.

I motsetning til doseringseffekten av Ds og økning i doseringen av Ac produsert ingen tilsvarende økning i pigmentering. Faktisk tre doser av Ac førte til dannelsen av kjerner som viste bare svært små flekker. Dette ble tolket for å bety at da doseringen av Ac økte, ble kromosombrudd initiert av Ds utsatt til senere utviklingsstadier.

På grunn av deres effekt på andre gener, kalte McClintock disse enhetene "kontrollerende elementer". I ett tilfelle (Ds) virker de kontrollerende elementene på sine nærmeste naboer, og i andre tilfeller (Ac) kan styreelementet virke på avstand. Som vist ved doseringseffekten av Ac, kan et kontrollerende element også bestemme tidspunktet for genaktivitet.

McClintock konkluderte med at de kontrollerende elementene ca virker på avstand. Som vist ved doseringseffekten av Ac kan et kontrollerende element også bestemme tidspunktet for genaktivitet. McClintock konkluderte med at de kontrollerende elementene er gener som regulerer aktiviteten til andre gener på svært grunnleggende nivåer i tillegg til mutabilitet.

Typer transponable elementer:

Transposable elementer har to hovedtyper:

1. Innsettingssekvenser (Is) eller Simple Transposons.

Innsettingssekvenser er korte DNA på ca. 800-1400 bp, og har evnen til å transponere. De fremmer også rekombinasjon mellom ikke-homologe kromosomer og anses å være involvert i integrasjonen av episomer i bakterielle kromosomer.

Det er forskjellige innsettingssekvenser som IS1, IS2, IS3, IS4 og så videre i E. coli. Nylig har IS21 blitt rapportert i bakterier av Willetts etal., (1981). IS-elementene har 9-40 bp inverse gjentagelser (slik at en bestemt IS-element har en lignende rekkefølge av baser i hver ende, men i omvendt rekkefølge) i sine to ender.

IS-elementer forekommer på mange steder i E. coli kromosomet, men deres fordeling er ikke tilfeldig; de synes å være fortrinnsvis integrert på bestemte steder. Integrasjon av et IS-element i et gen ødelegger funksjonen. IS-elementer antas å være ansvarlige for en merkbar brøkdel av spontane genmutasjoner i bakterier og bakteriofager.

IS-elementer er normale bestanddeler av bakterielle kromosomer, plasmider og selv fag. IS-elementer koder for bare de proteiner som trengs for transponering. For eksempel har IS1 to gener som koder for proteinene InsA og InsB som trengs for transponering. Andre IS-elementer inneholder bare en enkelt lang kodende region som koder for transposasen som sponsrer transposisjonen deres.

Innføring av et IS-element i et kromosom genererer korte (vanligvis 5 eller 9 bp) direkte gjentagelser som flankerer IS-elementet. Når dette IS-elementet transponeres, forblir denne direkte gjentakelsen på stedet for innsetting i vertskromosomet. De fleste IS-elementene settes inn på en rekke nettsteder i verts DNA, men noen elementer viser varierende grad av preferanse for bestemte hot spots.

(2) Transposons (Tn) eller komplekse transposons:

Transposons (Tn) er mer komplekse transponeringselementer; De er vanligvis mer enn 2000 bp lange, bærer ett eller flere gener som ikke er relatert til deres transponabilitet (f.eks. gener for antibiotikaresistens), og har IS-lignende elementer gjentatt i sine ender.

IS-elementene i de to ender av et Tn-element kan enten være i samme retning (direkte terminale repetisjoner) f.eks. IS1 i enden av Tn 9 av E. coli, eller i motsatt retning (inverse terminalreplater), f.eks. IS10 i Tn 10 av E. coli.

Integrasjon av transposoner til et kromosom er ledsaget av en duplisering av vanligvis 5-9 bp av kromosomet umiddelbart ved siden av endene av Tn-elementene. Transposable elementer finnes i eukaryoter, f.eks. Mais, gjær, Drosophila, etc., og DNA-genomene av visse kreftfremkallende virus (retrovirus) er like i struktur til bakterielle Tn-elementer.

De kontrollerende elementene i eukaryoter kalles også transponeringselementer og er like i struktur til den bakterielle transposon (T _n- elementer). I enkelte transposoner er IS-elementene i begge ender identiske, f.eks. IS1 i Tn9, men i andre kan de være nært beslektet, men ikke identiske, f.eks. IS 10L og IS 10R i Tn 10. Når de to IS-elementene i en transposon er identisk, enten elementet kan sponsorere transponering, men når de er forskjellige, kan de variere i funksjonell evne, slik at transponering kan avhenge hovedsakelig av ett av de to elementene.

De generelle hendelsene under innsetting av transponer er som følger:

1. Staggered pauser blir produsert i mål DNA

2. Transposonene knytter seg til de utragende enkeltstrengede ender og

3. De gjenværende gapene fylles deretter ved å generere gjentagelser av mål-DNA på stedet for innsetting.

Transposisjonen kan være enten konservativ eller replikativ. Ved konservativ transposisjon flytter transposonene ut av stedet og settes inn i et nytt nettsted som forlater en dobbeltstrengspause i mål-DNA på det tidligere stedet.

Dobbelstrengspausen som produseres, kan eller ikke bli reparert, f.eks. IS10, Tnl0 etc. Men i den replikative transposisjonen produseres en ny kopi av transposonet som setter inn på et nytt målsted. Som et resultat forblir det opprinnelige nettstedet uendret. En gruppe transposoner relatert til Tn A-bevegelse på denne måten.

Kontrollerende elementer av mais og andre eukaryoter kan grupperes i to klasser: (1) autonome og (2) ikke-autonome. Autonome elementer har evnen til å aksessere og transponere. Men de ikke-autonome elementene har ikke muligheten til å transponere; de transponerer bare når et autonomt medlem av samme familie er tilstede andre steder i genomet. De ikke-autonome elementene kan avledes fra autonome elementer ved tap av transaksjonsfunksjoner som trengs for transponering.

kategorier:

Eukaryotiske genomene har også en rekke transponeringselementer som faller inn i følgende to kategorier:

1. Transposons:

De er sammenlignbare med de bakterielle transposonene og har ingen liv utenfor genomet, f.eks. Kontrollerende elementer av mais. Sammen med de bakterielle transposons og IS-elementene danner de en gruppe elementer som ofte betraktes som egoistisk DNA siden de hovedsakelig er opptatt av egen forplantning.

2. Retroposoner:

Disse elementene er enten DNA-kopier av RNA-virus kalt retrovirus eller derivater fra slike kopier og kan til og med ha mistet muligheten til å transponere. Disse elementene genererer også korte direkte gjentakelser av mål-DNA under deres innføring.

Eksempel på en transposon:

Tn 3 transposon av E. coli. Denne transposons molekylære struktur har blitt utarbeidet. Tn3 har 4957 bp og inneholder tre gener som tnpA, tnpR og bla, som koder for henholdsvis følgende proteiner; transposase som har 1015 aminosyrer og er nødvendig for transponering; en repressor (eller resolvase) som inneholder 185 aminosyrer som regulerer transposasen og β-laktamase-enzymet som gir resistens mot antibiotikapultikillinet. Omvendt gjentak på ca 38 bp forekommer på begge sider av Tn 3.