biotechnologia


 
 

Transpozony

transpozony Elementy transpozycyjne (TE, ang. transposable elements) zaliczamy do grupy mobilnych elementów genetycznych, ze względu na zdolność ich do przemieszczania się z jednego miejsca w genomie w inne (w obrębie jednego lub między różnymi replikonami). Proces ten, nazywany transpozycją, jest typem rekombinacji nieuprawnionej, która nie wymaga homologii sekwencji nukleotydowych cząsteczek DNA, które biorą w nim udział. Sterowany jest on przez specyficzne enzymy – transpozazy, kodowane przez TE. Elementy te mogą wywoływać duże zmiany w strukturze genomu, tj. inwersje, delecje oraz duplikacje dużych fragmentów DNA. Transpozycja DNA jest powszechnie spotykana w ludzkim genomie, najczęściej jednak nie obejmuje sekwencji kodujących.

Pierwsze transpozony zostały wykryte przez Barbarę McClintock w latach 50-tych, podczas badań nad cytogenetyką kukurydzy. Dopiero jednak odkrycie transpozonów u bakterii kilkanaście lat później umożliwiło poznanie ich struktury molekularnej, jak i przebiegu procesu transpozycji.

Ze względu na stopień złożoności struktury genetycznej, TE dzielimy na: sekwencje inercyjne (IS, ang. insertion sequence) oraz transpozony (Tn). Sekwencje insercyjne są najprostszymi elementami transpozycyjnymi, kodują tylko informację genetyczną potrzebną do własnej transpozycji. Na ich obu końcach występują identyczne lub prawie identyczne sekwencje o odwróconych polarnościach. Transpozycja IS może przebiegać według mechanizmu konserwatywnego lub replikacyjnego. Transpozony są bardziej rozbudowanymi strukturami, które dodatkowo mogą kodować geny mające wpływ na fenotyp gospodarza. Dzielimy je na transpozony złożone, posiadające na obu końcach elementy insercyjne, otaczające część środkową, która niesie geny nie związane z transpozycją, oraz transpozony niezłożone, podobne w budowie do IS, ale kodują cechy fenotypowe. Należą one do rodziny Tn3.

W zależności od mechanizmu transpozycji, wyróżniamy:
• transpozony klasy I, które dokonują transpozycji za pośrednictwem RNA (retrotranspozony),
• transpozony klasy II – transpozony DNA.

Retrotranspozony są fragmentami DNA, które mogą przemieszczać się nie tylko w obrębie genomu danej komórki, ale też do genomów innych komórek. Zawierają bowiem informację genetyczną kodującą białka enzymatyczne niezbędne do retrotranspozycji wewnątrz-, jak i zewnątrzkomórkowej. Wykazują przez to właściwości podobne do retrowirusów, stąd też określone bywają jako retrowirusopodobnymi. Mechanizm transpozycji retrotranspozonów odbywa się na zasadzie transkrypcji, syntezy DNA na matrycy DNA przy udziale odwrotnej transkryptazy, syntezy dwuniciowego, komplementarnego DNA, integracji (DNA-RNA-DNA).

Retrotranspozony są dużą grupą eukariotycznych TE i dzielimy je na: retrotranspozony LTR (ang. long terminal repeat), posiadające na końcach powtórzenia nukleotydowe o długości od ok. 100 pz do kilku kpz, oraz retrotranspozony nie posiadające tych powtórzeń, czyli non-LTR. Wśród retrotranspozonów LTR wyróżniamy dwie podgrupy: Ty1-copia oraz Ty3-gypsy. Zawierają one geny gag i pol, kodujące białka biorące udział w procesie transpozycji. Geny gag kodują białka strukturalne, zaś geny pol – białka enzymatyczne, tj. odwrotna transkryptaza (RT), integraza (INT), RNaza H i proteaza (PRO), zaangażowana w proces proteolitycznej aktywacji białek. LTR mogą aktywować nie tylko ekspresję własnych genów, ale też genów będących w pewnej od nich odległości. Z kolei retrotranspozony non-LTR dzielą się na: LINEs (ang. long interspersed nuclear elements) – długie rozproszone elementy o wielkości kilku lub więcej kb, oraz SINEs (ang. short interspersed nuclear elements) – krótkie rozproszone elementy o długości 100-500 par zasad. Do tych ostatnich należą sekwencje Alu - fragmenty o długości 280 pz, istniejące w genomie człowieka w postaci ponad miliona kopii, stanowiąc tym samym ok. 10% całego DNA. Często ulegają one ekspresji w warunkach stresowych i stymulują proces translacji. Podaje się, że insercje elementów Alu oraz rekombinacje Alu-Alu w genomie mogą być przyczyną ok. 20 chorób człowieka o podłożu genetycznym.

Transpozony z klasy II dokonują transpozycji na zasadzie „tnij i włączaj”. Do przebiegu transpozycji niezbędne są transpozazy, rozpoznające krótkie, odwrócone powtórzenia sekwencji nukleotydowych na końcach TE (TIR, ang. terminal inverted repeat). Do tej grupy należą: autonomiczne elementy transpozycyjne, nieautonomiczne TE oraz MITEs (ang. miniature inverted-repeat transposable elements). Autonomiczne TE posiadają gen transpozazy, zaś nieautonomiczne – niosą delecyjnie uszkodzony gen transpozazy i przemieszczają się w obrębie chromosomu jedynie w przypadku obecności transpozazy pochodzącej z innego TE.

Transpozony DNA nazywane są czasem balastowym lub śmieciowym DNA (and. junk DNA), jednak ich obecność w genomie nie jest obojętna. W zależności od miejsca insercji, mogą mieć one wpływ na organizację, plastyczność i ewolucję genomu oraz na ekspresję genów komórkowych. Stają się tym samym elementami zaangażowanymi w procesy korzystne, jak i niekorzystne dla organizmu.

Autor: Karolina Podsiadły

Literatura:
1. Kimball's Biology Pages, http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/T/Transposons.html
2. Zwolińska K. 2006. Sekwencje pochodzenia retrowirusowego w genomie człowieka. Ludzkie endogenne wirusy (HERV) Postepy Hig Med. Dośw. 60: 637-652
3. Sobkowiak Ł., Szweykowska-Kulińska Z. 2007. Fizyczne, chemiczne i genetyczne metody mutagenezy roślin. Biotechnologia 4(79): 157-169
4. Zakład genetyki bakterii Instytut mikrobiologii Wydział Biologii Uniwersytet Warszawski. 2008. Genetyka bakterii. Materiały do ćwiczeń.
5. Praca zbiorowa pod redakcją Piotra Węgleńskiego. 2000. Genetyka Molekularna. 270-279.


Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

128 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 

Facebook

Gadżety

Sklep e-biotechnologia.pl
Tematyczne kubki, koszulki, bluzy etc.


Zapraszamy do sklepu

Na skróty

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego Narodowe Centrum Nauki Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Ośrodek Przetwarzania Informacji PAP - Nauka w Polsce Forum Akademickie Fundacja na rzecz Nauki Polskiej Wirtualna Biblioteka Nauki Scopus NCBI PubMed Nature Science Cell

 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u