Transposons Elements: Typer, kategorier och exempel

Läs den här artikeln för att lära dig om typer, kategorier och exempel på transposonelement!

I både prokaryotiska och eukaryota genomer kan vissa gener (nukleotidsekvenser) flytta från en plats till en annan inom samma kromosom eller mellan olika kromosomer förutom att skapa mutations- eller regulatoriska förändringar på de platser där de sätter in, deras förmåga att överföra gener från en plats till en annan har gett dem smeknamnen Jumpinggenes.

Dessa mobila element har ibland kallats "mobilelement, " kassetter ", infogningssekvenser" och "transposoner". Det formella namnet för denna familj av mobila gener är transposerbara element och deras rörelse kallas införlivande.

Termen transposon mönstades av Hedges och Jacob 1974 för ett DNA-segment som kunde flytta från en DNA-molekyl (eller kromosom) till andra och bära resistens för antibiotisk ampicilin.

McClintocks Arbete (på Transposons):

Transposons identifierades först i maj av Barbara McClintock (hon kallade dem kontrollerande element) i slutet av 1940-talet. Hon analyserade ett system med två enheter av kontrollerande element (nu kallade transposoner) i majs. Hon fann att dissociationsgenen (Ds) i den 9: e kromosomen orsakade kromosombrott vid den punkt där den var belägen.

Men Ds var endast aktiva i närvaro av en aktivatorgen (Ac) som kunde ligga på någon av de andra kromosomerna. När både Ds och Ac var närvarande, ledde förlusten av en del av den 9: e kromosomen ofta till observerbara effekter. Till exempel hämmar den dominerande allelen C 'vid C-stället på den 9: e kromosomen färgbildning, så att C-kärnor är färglösa.

En CC-endosperm-kärna befrukad av en C-lager pollenkärna skulle därför bilda en CCC-färglös endosperm. Om emellertid pollen bära Ds vid eller nära C-locus, förutom en Ac-gen, skulle många kärnor bildas i vilka färgade fläckar uppträdde. Dessa fläckar representerade förlusten av C'-allelen vid ett specifikt utvecklingsstadium, vilket möjliggör färgbildning.

I motsats till doseringseffekten av Ds och ökning i dosen av Ac producerade ingen motsvarande ökning av pigmentering. Faktum är att tre doser av Ac ledde till bildandet av kärnor som bara visade mycket små fläckar. Detta tolkades för att innebära att när dosen av Ac ökade, utsattes kromosombrottet som initierades av Ds till senare utvecklingsstadier.

På grund av deras effekt på andra gener kallade McClintock dessa enheter "kontrollerande element". I ett fall (Ds) verkar de styrande elementen på sina omedelbara grannar, och i annat fall (Ac) kan det styrande elementet verka på avstånd. Som visat av doseringseffekten av Ac kan ett kontrollerande element också bestämma tiden vid vilken genaktivitet inträffar.

McClintock drog slutsatsen att de styrande elementen ca verkar på avstånd. Som det framgår av doseringseffekten av Ac kan ett kontrollerande element också bestämma tiden vid vilken genaktivitet inträffar. McClintock drog slutsatsen att de kontrollerande elementen är gener som reglerar aktiviteten hos andra gener på mycket grundläggande nivåer utöver mutabilitet.

Typer av transposerbara element:

Transposerbara element har två huvudtyper:

1. Infogningssekvenser (Is) eller Simple Transposons.

Insättnings-sekvenser är korta DNA på ca 800-1400 bp, och har förmågan att transponera. De främjar även rekombination mellan icke-homologa kromosomer och anses vara involverade i integrationen av episomer i bakteriella kromosomer.

Det finns olika infogningssekvenser som IS1, IS2, IS3, IS4 och så vidare i E. coli. Nyligen har IS21 rapporterats i bakterier av Willetts etal., (1981). IS-elementen har 9-40 bp inversa repetitioner (så att en viss IS-element har en liknande basföljd i varje ände men i omvänd ordning) i sina två ändar.

IS-element förekommer vid många ställen i E. coli-kromosomen men deras fördelning är icke slumpmässig; De verkar vara företrädesvis integrerade på vissa platser. Integration av ett IS-element i en gen förstör dess funktion. IS-element tros vara ansvariga för en märkbar fraktion av spontana genmutationer i bakterier och bakteriofager.

IS-element är normala beståndsdelar i bakteriella kromosomer, plasmider och jämna fager. IS-element koder för endast de proteiner som behövs för deras införlivande. Exempelvis har IS1 två gener som kodar för proteinerna InsA och InsB som behövs för dess införlivande. Andra IS-element innehåller endast en enda långkodningsregion som kodar för transposasen som sponsrar deras införlivande.

Infoga en IS-element i en kromosom genererar en kort (vanligen 5 eller 9 bp) direktrepetitioner som flankerar IS-elementet. När detta IS-element transponerar, kvarstår denna direkta upprepning vid stället för införandet i värdkromosomen. De flesta IS-element infogas på en mängd olika webbplatser inom värd-DNA, men vissa element visar varierande grader av preferenser för vissa hot spots.

(2) Transposoner (Tn) eller komplexa transposoner:

Transposons (Tn) är mer komplexa transposerbara element; De är oftast mer än 2000 bp långa, bär en eller flera gener som inte är relaterade till deras transposabilitet (t.ex. gener för antibiotikaresistens) och har IS-liknande element upprepade i sina ändar.

IS-elementen i de båda ändarna av ett Tn-element kan antingen vara i samma orientering (direktrepetitionsrepetitioner), t.ex. IS1 vid ändarna av E. coli av Tn 9 eller i motsatt orientering (inversa terminala upprepningar) t.ex. IS10 i Tn 10 av E. coli.

Integration av transposoner till en kromosom åtföljs av en dubbelarbete av vanligen 5-9 bp av kromosomen omedelbart intill ändarna av Tn-elementen. Transposerbara element finns i eukaryoter, t ex majs, jäst, Drosophila, etc. och DNA-genomerna av vissa cancerframkallande virus (retrovirus) har samma struktur som bakteriella Tn-element.

De kontrollerande elementen i eukaryoter kallas även transposerbara element och har liknande struktur i det bakteriella transposonet (Tn-element). I vissa transposoner är IS-elementen i båda ändarna identiska, t.ex. IS1 i Tn9, men i andra kan de vara nära besläktade men inte identiska, t ex IS 10L och IS 10R i Tn 10. När de två IS-elementen i en transposon är identisk, antingen kan elementet sponsra införlivandet, men när de är olika kan de skilja sig åt i funktionell förmåga så att införlivandet kan bero på huvudsakligen ett av de två elementen.

De allmänna händelserna under införandet av transponer är följande:

1. Förskjutna raster produceras i mål-DNA

2. Transposonerna förenas med de utskjutande enkelsträngiga ändarna och

3. De återstående luckorna fylles sedan genom att generera upprepningarna av mål-DNA vid insättningsstället.

Transpositionen kan vara antingen konservativ eller replikativ. Vid konservativt införlivande flyttas transposonerna från platsen och sätts in i en ny plats som lämnar en dubbelsträngsbrytning i mål-DNA vid den tidigare platsen.

Den dubbelsträngbrytning som produceras så eller inte kan repareras, t.ex. IS10, Tnl0 etc. Men i det replikativa införlivandet produceras en ny kopia av transposon som sätter in på en ny målplats. Som ett resultat är den ursprungliga platsen oförändrad. En grupp transposoner relaterade till Tn A-rörelse på detta sätt.

De kontrollerande elementen av majs och andra eukaryoter kan grupperas i två klasser: (1) autonom och (2) icke-autonom. Autonoma element har förmågan att plocka och transponera. Men de icke-autonoma elementen har inte förmågan att införliva; de transponerar endast när en autonom medlem av samma familj är närvarande någon annanstans i genomet. De icke-autonoma elementen kan härledas från autonoma element genom förlusten av transaktionsfunktioner som är nödvändiga för införlivandet.

kategorier:

Eukaryotiska genomerna har också en mängd transposerbara element som faller i följande två kategorier:

1. Transposons:

De är jämförbara med de bakteriella transposonerna och har inget liv utanför genomet, t.ex. de kontrollerande elementen av majs. Tillsammans med de bakteriella transposonerna och IS-elementen bildar de en grupp av element som ofta betraktas som själviskt DNA eftersom de huvudsakligen berörs av sin egen förökning.

2. Retroposoner:

Dessa element är antingen DNA-kopior av RNA-virus som kallas retrovirus eller derivat från sådana kopior och kan till och med ha förlorat förmågan att transponera. Dessa element genererar också korta direkta upprepningar av mål-DNA under deras införande.

Exempel på en transposon:

Tn 3 transposon av E. coli. Molekylstrukturen hos denna transposon har utarbetats. Tn3 har 4957 bp och innehåller tre gener såsom tnpA, tnpR och bla, som kodar respektive för följande proteiner; transposas som har 1015 aminosyror och erfordras för införlivande; en repressor (eller resolvas) innehållande 185 aminosyror som reglerar transposas och p-laktamas enzym som ger resistens mot antibiotikapenticillinet. Inverterad upprepning av ca 38 bp uppträder på båda sidor av Tn 3.