Мобильные генетические элементы

Мобильные генетические элементы (транспозоны)

Транспозиция- рекомбинационный процесс, с помощью которого подвижные генетические компоненты перемещаются между негомологичными сайтами.

1)ДНК транспозоны (у прокариот и эукариот)

-для перемещения нужна транспозаза (интеграза)

-возможно простое перемещение (без увеличения числа копий) либо создание новых копий

2)Ретро-транспозоны (у эукариот)

-перемещение всегда посредством создания новой копии

-промежуточная РНК-копия

обратная транскриптаза

IS элементы:

-Простейший тип мобильных элементов, присутствующих в бактериальных геномах и плазмидах.

-Содержат гены, кодирующие фермент, необходимый для перемещения.

-Размеры от 768 bp до 5 kb.

-На концах всех IS элементов находятся инвертированные повторы.

Транспозоны (Tn):

Отличаются от IS элементов тем, что содержат дополнительные гены (громе генов, необходимых для перемещения)

Существует два типа транспозонов:

1)Композитные транспозоны

2)Простые транспозоны

Композитные транспозоны представляют собой фрагмент ДНК, расположенный между двумя IS элементами

• Внутренний фрагмент ДНК содержит те или иные гены (часто гены устойчивости к антибиотикам)

• IS элементы кодируют транспозазу и содержат сигналы для интеграции

• Tn10 - 9.3 kb транспозон, содержащий ген устойчивости к тетрациклину (внутри 6.5 kb центрального участка) и 1.4 kb итвертированные IS элементы.

Простые транспозоны

• Представляют собой усложненный IS элемент, внутри которого присутствуют гены, необходимые для мобилизации и перемещения транспозона, и некоторые другие гены (например, гены устойчивости к антибиотикам).

• Простые транспозоны имеют на концах обращенные повторы.

Как работает транспозаза?

Транспозаза прежде всего разрывает одну из цепей, создавая свободный

3’-OH конец на границе транспозона

CUT + PASTE transposition

*обе цепи транспозона переносятся в новое место

*после транспозиции число копий транспозона не возрастает

*родительская ДНК остается разорванной (деградирует или происходит

репарация двунитевого разрыва

Как встраивается?

Интеграция IS элементов может:

• Разрушить кодирующие или регуляторные последовательности.

• Изменить уровень экспрессии соседних генов.

• Вызвать делеции и инверсии соседних фрагментов ДНК.

Мобильные элементы эукариот

1)ДНК элементы (Class II) (перемещаются с помощью транспозазы)

имеют на концах инвертированные повторы

могут быть полноценными и неполноценными (с испорченным, либо

отсутствующим геном транспозазы)

2)Ретроэлементы (Class I) (промежуточным звеном в процессе перемещения

является РНК)

-ретроэлементы с длинными концевыми повторами (фактически аналоги

интегрированных ретровирусов)

-ретроэлементы без длинных концевых повторов (полноценные и неполноценные)

ДНК транспозоны перемещаются с помощью кодируемого ими фермента –

транспозазы по нерепликативному пути (Cut and Paste)

Перемещение ретровирусов и ретроэлементов с длинными концевыми повторами осуществляется в несколько этапов:

• Синтез РНК, начиная с промотора, расположенного в LTR

• Синтез кДНК (с помощью обратной транскриптазы при участии РНКазы Н)

• Интеграция в геном при помощи интегразы

В транскрипте ретроэлемента представлен не весь LTR. Недостающие участки достраиваются с

использованием информации из другого инвертированного повтора :

Ретроэлементы без длинных концевых повторов

Line, семейство L1

ORF 1 кодирует РНК-связывающий белок, ORF 2 обратную транскриптазу и эндонуклеазу. Красные- прямые повторы, которые есть у всех ретроэлементов

ЕЩЕ РАЗ:

SINEs Short Interspersed Nuclear Elements

Не содержат функциональных генов (LINE элементы

с делетированной внутренней частью).

У человека –Alu- элементы.