Transpozon Elemanları: Çeşitleri, Kategorileri ve Örnek

Çeşitleri, kategorileri ve transpozon elemanlarının örneklerini öğrenmek için bu makaleyi okuyun!

Hem prokaryotik hem de ökaryotik genomlarda, bazı genler (nükleotit sekansları), aynı kromozom içinde veya farklı kromozomlar arasında bir bölgeden diğerine hareket edebilmekte, aynı zamanda içine yerleştirdikleri lokasyonlarda mutasyonel veya düzenleyici değişiklikler meydana getirmekte, genleri birinden gen transfer etme kabiliyetleri getirmektedirler. başka bir yere konum onlara Jumping genleri takma adını vermiştir.

Bu mobil elemanlar çeşitli şekilde 'mobil elemanlar, ' kasetler ', sokma dizileri' ve 'transpozonlar' olarak adlandırılmıştır. Bu mobil gen ailesinin resmi adı, aktarılabilir öğelerdir ve hareketlerine aktarım denir.

Transpozon terimi, bir DNA molekülünden (veya kromozomdan) diğerine hareket edebilen ve antibiyotik ampisilin için direnç taşıyabilen bir DNA segmenti için 1974'te Hedges ve Jacob tarafından icat edildi.

McClintock'ın Çalışması (Transposons Üzerine):

Transposonlar ilk olarak 1940'ların sonlarında mısırda Barbara McClintock (onları kontrol eden unsurlar olarak adlandırdı) tarafından tanımlandı. Mısırdaki iki ünite kontrol eleman sistemini (şimdi transposonlar adı verilen) analiz etti. 9. kromozomdaki ayrışma geninin (Ds) bulunduğu yerde kromozom kırılmasına neden olduğunu buldu.

Ancak D'ler, sadece diğer kromozomların herhangi birine yerleştirilebilecek bir Aktivatör geninin (Ac) varlığında aktifti. Hem Ds hem de Ac bulunduğunda, 9. kromozomun bir kısmının kaybı, genellikle gözlemlenebilir etkilere yol açtı. Örneğin, 9. kromozomdaki C lokusundaki baskın allel C 'renk oluşumunu inhibe eder, böylece C çekirdekleri renksiz olur.

Bir C 'taşıyan polen çekirdeği tarafından döllenen bir CC endosperm çekirdeği bu nedenle bir CCC' renksiz endosperm oluşturur. Bununla birlikte, eğer polen, C lokusunda D'leri veya yakınlarını taşıdıysa, bir Ac genine ek olarak, renkli lekelerin ortaya çıktığı birçok çekirdek oluşacaktır. Bu lekeler, C 'alelinin gelişimdeki belirli bir aşamadaki kaybını temsil etti ve böylece renk oluşumuna izin verdi.

Dlerin dozaj etkisinin ve Ac dozajındaki artışın aksine, pigmentasyonda karşılık gelen bir artış meydana gelmedi. Aslında, üç Ac dozu yalnızca çok küçük noktalar gösteren çekirdek oluşumuna neden olmuştur. Bu, Ac dozu arttıkça, Ds tarafından başlatılan kromozom kırılmasının daha sonraki gelişim aşamalarına ertelendiği anlamına geldiği yorumlandı.

Diğer genler üzerindeki etkileri nedeniyle, McClintock bu birimleri “kontrol elemanları” olarak adlandırdı. Bir durumda (Ds) kontrol elemanları hemen komşularına etki eder ve diğer durumda (Ac) kontrol elemanı belli bir mesafeden hareket edebilir. Ac'ın dozaj etkisiyle gösterildiği gibi, bir kontrol elemanı aynı zamanda gen aktivitesinin gerçekleştiği süreyi de belirleyebilir.

McClintock kontrol elemanlarının bir mesafeden hareket ettiği sonucuna varmıştır. Ac'ın dozaj etkisiyle gösterildiği gibi, bir kontrol elemanı aynı zamanda gen aktivitesinin gerçekleştiği zamanı da belirleyebilir. McClintock, kontrol elemanlarının, değişkenliğe ek olarak diğer bazların aktivitesini çok temel seviyelerde düzenleyen genler olduğu sonucuna varmıştır.

Transposable Elemanları Türleri:

Değiştirilebilir elemanlar iki ana tiptedir:

1. Ekleme dizileri (Is) veya Basit Transpozonlar.

Yerleştirme dizileri, yaklaşık 800-1400 bp'lik kısa DNA'dır ve transpozisyon yeteneğine sahiptir. Ayrıca, homolog olmayan kromozomlar arasında rekombinasyonu teşvik eder ve epizomların bakteriyel kromozomlara entegrasyonunda rol oynadığı düşünülür.

E. coli'de IS1, IS2, IS3, IS4 vb. Gibi farklı ekleme dizileri vardır. Son zamanlarda IS21 bakterilerde Willetts etal., (1981) tarafından rapor edilmiştir. IS elemanları 9-40 bp ters tekrarlara sahiptir (böylece, belirli bir IS elemanları, her bir uçta benzer bir baz dizisine sahip olmakla birlikte, iki ucunda da ters sıradadır).

IS elemanları, E. coli kromozomundaki birçok bölgede meydana gelir, ancak dağılımları rastgele değildir; belirli sitelere tercihli olarak entegre olmuş gibi görünüyorlar. Bir IS elemanının bir gene entegrasyonu, fonksiyonunu tahrip eder. IS elementlerinin bakteri ve bakteriyofajlardaki spontan gen mutasyonlarının kayda değer bir kısmından sorumlu olduğuna inanılmaktadır.

IS elemanları, bakteriyel kromozomların, plazmidlerin ve hatta fajların normal bileşenleridir. IS elemanları sadece transpozisyonları için gerekli olan proteinleri kodlar. Örneğin IS1, transpozisyonu için gerekli olan InsA ve InsB proteinlerini kodlayan iki gen içerir. Diğer IS elemanları, transpozisyonlarını destekleyen transpozazı kodlayan sadece uzun bir kodlama bölgesi içerir.

Bir IS elementinin bir kromozom içine sokulması, IS elementini çevreleyen kısa (genellikle 5 veya 9 bp) bir doğrudan tekrar oluşturur. Bu IS öğesi aktarıldığında, bu doğrudan tekrar, konak kromozomundaki sokma yerinde kalır. Çoğu IS elemanı, konakçı DNA içindeki çeşitli bölgelere yerleştirilir, ancak bazı elemanlar belirli sıcak noktalar için farklı derecelerde tercih gösterir.

(2) Transpozonlar (Tn) veya Kompleks Transpozonlar:

Transposonlar (Tn) daha karmaşık transposable elementlerdir; genellikle 2000 bp uzunluğundan daha uzun, transpozitivite ile ilgili olmayan bir veya daha fazla gen taşıyorlar (örneğin, antibiyotik direnci için genler) ve uçlarında tekrarlanan IS benzeri elemanlar var.

Bir Tn elemanının iki ucundaki IS elemanları, aynı yönde (direkt terminal tekrarları), örneğin, E. coli'nin Tn 9'unun ucundaki IS1 veya ters yönde (ters terminal tekrarları), örn. E. coli'den Tn 10.

Transpozonların bir kromozom içine entegrasyonuna, genellikle Tn elementlerinin uçlarına bitişik olan hemen hemen 5-9 bp'lik bir kromozom kopyalanması eşlik eder. Transposable elementler ökaryotlarda bulunur, örneğin Mısır, maya, Drosophila, vb. Ve kansere neden olan bazı virüslerin (retrovirüsler) DNA genomları, bakteriyel Tn elementlerine yapı olarak benzerdir.

Ökaryotların kontrol elemanlarına ayrıca transposable elementler denir ve bakteriyel transpozonun yapısına benzerler (Tn elementleri). Bazı transpozonlarda, her iki ucundaki IS elemanları aynıdır, örneğin, Tn9'daki IS1'dir, fakat diğerlerinde, birbirleriyle yakından ilişkili olabilir, fakat aynı değildir, örneğin, Tn 10'da IS 10L ve IS 10R. bir transpozon aynıdır, her iki element de transpozisyonu destekleyebilir, ancak farklı olduklarında, transpozisyonun esas olarak iki elementten birine bağlı olabilmesi için fonksiyonel yetenekleri farklı olabilir.

Dönüşümlerin yerleştirilmesi sırasındaki genel olaylar aşağıdaki gibidir:

1. Hedef DNA'da kademeli kopmalar üretilir

2. Transpozonlar çıkıntılı tek telli uçlara katılır ve

3. Kalan boşluklar daha sonra yerleştirme bölgesinde hedef DNA'nın tekrarlarını oluşturarak doldurulur.

Yer değiştirme muhafazakar veya kopya olabilir. Konservatif transpozisyonda transpozonlar saha dışına çıkar ve daha önceki sahadaki hedef DNA'da çift sarmallı bir mola vererek yeni bir sahaya girer.

Bu şekilde üretilen çift sarmallı kopma, örneğin IS10, Tnl0, vb. Tamir edilebilir veya tamir edilebilir veya olmayabilir. Ancak replikatif transpozisyonda, yeni bir hedef bölgeye yerleştiren transpozonun yeni bir kopyası üretilir. Sonuç olarak, orijinal site değişmeden kalır. Tn A ile ilgili bir grup transposon bu şekilde hareket eder.

Mısır ve diğer ökaryotların kontrol elemanları iki sınıfa ayrılabilir: (1) özerk ve (2) özerk olmayan. Özerk elemanlar, eksize etme ve aktarılma yeteneğine sahiptir. Ancak özerk olmayan unsurların aktarılma kabiliyeti yoktur; sadece aynı ailenin özerk bir üyesi genomun başka bir yerinde bulunduğunda transpozisyon yaparlar. Otonom olmayan elemanlar, transpozisyon için gereken işlem fonksiyonlarının kaybıyla otonom elemanlardan türetilebilir.

Kategoriler:

Ökaryotik genomlar ayrıca aşağıdaki iki kategoriye giren çeşitli transposable elementlere sahiptir:

1. Transposons:

Bakteriyel transpozonlarla karşılaştırılabilirler ve genomun dışında bir yaşamı yoktur, örneğin mısırın kontrol elemanları. Bakteriyel transpozonlar ve IS elementleri ile birlikte, çoğunlukla kendi üremeleriyle ilgilendikleri için sıklıkla bencil DNA olarak kabul edilen bir grup element oluştururlar.

2. Retroponlar:

Bu elemanlar, retrovirüsler olarak adlandırılan RNA virüslerinin DNA kopyaları veya bu kopyalardan türev alır ve hatta transpozisyon yeteneğini kaybetmiş olabilir. Bu elemanlar ayrıca yerleştirilmeleri sırasında hedef DNA'nın kısa doğrudan tekrarlarını da üretir.

Transposon Örneği:

E. coli'nin Tn3 transpozonu. Bu transpozonun moleküler yapısı işlendi. Tn3, 4957 bp'ye sahiptir ve aşağıdaki proteinleri kodlayan sırasıyla tnpA, tnpR ve bla gibi üç gen içerir; 1015 amino aside sahip olan ve transpozisyon için gerekli transpozaz; antibiyotik ampisiline direnç sağlayan transpozaz ve β-laktamaz enzimini düzenleyen 185 amino asit içeren bir baskılayıcı (veya çözelti). Tn3'ün her iki tarafında yaklaşık 38 bp'lik ters tekrar meydana gelir.