Co to są, typy, cechy, cechy

Co to są transpozony?

Transpozony o Elementy do transponowania to fragmenty DNA, które mogą zmienić ich lokalizację w genomie. Zdarzenie podróży nazywa się transpozycją i może to zrobić z jednej pozycji do drugiej, w tym samym chromosomie lub zmienić chromosom. Są obecne we wszystkich genomach i w ważnej ilości. Były szeroko badane w bakteriach, w drożdżach, w Drosophila I w kukurydzy.

Elementy te są podzielone na dwie grupy, biorąc pod uwagę mechanizm transpozycji elementu. Zatem mamy retrotranspozony, które wykorzystują pośrednik RNA (kwas rybonukleinowy), podczas gdy druga grupa wykorzystuje DNA pośrednie. Ta ostatnia grupa to transpozony Sensus stricto.

Nowsza i szczegółowa klasyfikacja wykorzystuje ogólną strukturę pierwiastków, istnienie podobnych przyczyn oraz tożsamości i podobieństw DNA i aminokwasów. W ten sposób zdefiniowane są podklasy, nadrodziny, rodziny i podrodziny elementów transponowych.

Ogólne cechy

Transpozony są dyskretnymi fragmentami DNA, które mają zdolność do mobilizacji w genomie (zwanym genomem „gości”), ogólnie tworząc kopie same podczas procesu mobilizacji. Zrozumienie transpozonów, ich cechy i ich rola w genomie zmieniło się na przestrzeni lat.

Niektórzy autorzy uważają, że „element transponowalny” to parasol do wyznaczenia serii genów o różnorodnych cechach. Większość z nich ma tylko niezbędną sekwencję dla ich transpozycji.

Chociaż wszyscy podzielają charakterystykę możliwości poruszania się przez genom, niektórzy są w stanie zostawić kopię siebie w oryginalnej stronie, co doprowadziło do wzrostu elementów transponowanych w genomie.

Obfitość

Sekwencjonowanie różnych organizmów (mikroorganizmy, rośliny, zwierzęta, między innymi) wykazało, że elementy transponowalne istnieją praktycznie we wszystkich żywych istotach.

Transpozony są obfite. W genomach kręgowców zajmują one od 4 do 60% wszystkich materiałów genetycznych organizmu, a także w płazach i w pewnej grupie ryb, transpozony są niezwykle zróżnicowane. Istnieją ekstremalne przypadki, takie jak kukurydza, w których transpozony stanowią ponad 80% genomu tych roślin.

U ludzi elementy transponowe są uważane za najliczniejsze składniki w genomie, z obfitością prawie 50%. Pomimo jego niezwykłej obfitości rola, jaką odgrywają na poziomie genetycznym, nie została całkowicie wyjaśniona.

Aby stworzyć tę liczbę porównawczą, weźmy pod uwagę sekwencje kodujące DNA. Są one transkrybowane w przekaźniku RNA, które w końcu przekłada się na białko. U naczelnych kodujący DNA obejmuje tylko 2% genomu.

Rodzaje transpozonów

Zasadniczo elementy transponowe są klasyfikowane według sposobu, w jaki mobilizują się przez genom. Mamy zatem dwie kategorie: elementy klasy 1 i klasy 2.

Elementy klasy 1

Są one również nazywane elementami RNA, ponieważ element DNA w genomie jest transkrybowany w kopii RNA. Następnie kopia RNA staje się kolejnym DNA, które jest wstawiane do miejsca genomu białego gospodarza.

Są również znane jako elementy retro, ponieważ ich ruch jest podawany przez odwrotny przepływ informacji genetycznych, od RNA do DNA.

Liczba tego rodzaju elementów w genomie jest ogromna. Na przykład sekwencje Alu W ludzkim genomie.

Transpozycja jest typu replikacyjnym, to znaczy sekwencja jest nienaruszona po zjawisku.

Elementy klasy 2

Elementy klasy 2 są znane jako elementy DNA. W tej kategorii transpozony, które przenoszą się z jednego miejsca do drugiego, bez potrzeby pośredników.

Transpozycja może być typu replikacyjnego, jak w przypadku elementów klasy I, lub może być konserwatywny: element jest plucie na zdarzenie, więc liczba elementów transponnych nie wzrasta. Elementy odkryte przez Barbarę McClintock należały do ​​klasy 2.

Jak wpływa transpozycja na gościa?

Jak wspomnieliśmy, transpozony są elementami, które mogą poruszać się w tym samym chromosomie lub skakać do innego. Musimy jednak zadać sobie pytanie, jak zdatność osoby z powodu zdarzenia transpozycyjnego. Zależy to zasadniczo od regionu, w którym element jest transponowany.

Zatem mobilizacja może pozytywnie lub negatywnie wpływać na gościa, albo poprzez inaktywowanie genu, modułową ekspresję genów, albo indukowanie nielegalnej rekombinacji.

Jeśli on zdatność Gość jest drastycznie zmniejszony, fakt ten będzie miał wpływ na transpozon, ponieważ przetrwanie organizmu ma kluczowe znaczenie dla jego utrwalania.

Dlatego zidentyfikowano pewne strategie w gospodarze i transpozonie, które pomagają zmniejszyć negatywny wpływ transpozycji, zarządzając równowagą.

Na przykład niektóre transpozony muszą być wstawiane w regionach, które nie są niezbędne w genomie. Zatem prawdopodobnie minimalny wpływ serii, jak w regionach heterochromatyny.

Ze strony gości strategie obejmują metylację DNA, która udaje się zmniejszyć ekspresję elementu transponowanego. Ponadto niektóre zakłócenia RNA mogą przyczynić się do tej pracy.

Efekty genetyczne

Transpozycja prowadzi do dwóch podstawowych efektów genetycznych. Po pierwsze, powodują mutacje. Na przykład 10% wszystkich mutacji genetycznych u myszy jest wynikiem transpozycji retroelementów, wiele z nich to regiony kodujące lub regulacyjne.

Po drugie, transpozony spuszczają nielegalne zdarzenia rekombinacji, co powoduje rekonfigurację genów lub całych chromosomów, które ogólnie prowadzą do usunięcia materiału genetycznego materiału genetycznego. Szacuje się, że w ten sposób pojawiło się 0,3 % zaburzeń genetycznych u ludzi (takich jak białaczka dziedziczna).

Uważa się, że zmniejszenie zdatność gospodarza z powodu żonnych mutacji jest głównym powodem, dla którego elementy transponowe nie są bardziej obfite niż już.

Funkcje elementów transponicznych

Pierwotnie uważano, że transpozony były genomami pasożytów, które nie posiadały żadnej funkcji w swoich gospodarzach. Dzisiaj, dzięki dostępności danych genomowych, większą uwagę poświęcono ich możliwym funkcjom i roli transpozonów w ewolucji genomów.

Niektóre domniemane sekwencje regulacyjne pochodzą z elementów transponowych i zostały zachowane w różnych liniach kręgowców, oprócz odpowiedzialności za kilka nowości ewolucyjnych.

Rola w ewolucji genomów

Według ostatnich badań transpozony miały znaczący wpływ na architekturę i ewolucję genomów istot organicznych.

Na małą skalę transpozony są w stanie pośredniczyć w zmianach w grupach łączących, chociaż mogą również mieć bardziej istotne efekty, takie jak znaczne zmiany strukturalne zmienności genomowej, takie jak usunięcia, duplikacje, inwestycje, duplikacje i translokacje.

Uważa się, że transpozony były bardzo ważnymi czynnikami, które ukształtowały wielkość genomów i ich skład w organizmach eukariotycznych. W rzeczywistości istnieje liniowa korelacja między wielkością genomu a zawartością elementów transponowych.

Przykłady

Transpozony mogą również prowadzić do ewolucji adaptacyjnej. Najwyraźniejszymi przykładami wkładu transpozonów jest ewolucja układu odpornościowego i regulacja transkrypcyjna poprzez elementy niekodujące w łożysku i mózgu ssaków.

W układzie odpornościowym kręgowców każda z dużej liczby przeciwciał jest wytwarzana za pomocą genu z trzema sekwencjami (V, D i J). Sekwencje te są fizycznie rozdzielone w genomie, ale przychodzą do odpowiedzi podczas odpowiedzi immunologicznej poprzez mechanizm znany jako rekombinacja VDJ.

Pod koniec lat 90. grupa badaczy odkryła, że ​​białka odpowiedzialne za związek VDJ został zakodowany z genami Rag1 I Rag2. Brakowało tych intronów i mogą powodować transpozycję określonych sekwencji w celach DNA.

Brak intronów jest powszechną cechą genów uzyskanych przez retrotranspozycję przekaźnika RNA. Autorzy tego badania stwierdzili, że układ odpornościowy kręgowców powstał dzięki transpozonów zawierającym przodka genów Rag1 I Rag2.

Szacuje się, że około 200.000 insercji zostało wykorzystywanych w linii ssaków.

Bibliografia

1. Griffiths, a. J., Wessler, s. R., Lewontin, r. C., Gelbart, w. M., Suzuki, zm. T., & Miller, j. H. (2005). Wprowadzenie do analizy genetycznej. Macmillan.
2. Kidwell, m. G., & Lisch, D. R. (2000). Elementy transpozycyjne i ewolucja genomu gospodarza. Trendy w ekologii i ewolucji, piętnaście(3), 95-99.