Ретротранспозоны c LTR
•Транспозиция происходит в несколько этапов ДНК->РНК ->ДНК:
•Транскрипция РНК с ДНК, содержащей ретротранспозон, начинается с промотора, расположенного в его LTR. РНК-копия имеет длину несколько тысяч нуклеотидов.
•РНК транслируется с образованием кодируемых ретротранспозоном белков. В том числе обратной транскриптазы и интегразы.
•Обратная транскриптаза (РНК-зависимая ДНК-полимераза, ревертаза) синтезирует кДНК на матрице РНК путем обратной транскрипции (по матрице РНК синтезирует комплементарную ДНК, а затем на этой цепи ДНК достраивает вторую цепь).
•Интеграция линейной двухцепочечной ДНК в геном происходит при помощи интегразы.
•Ретротранспозон размножается и встраивается в геном хозяина, но не может перемещаться в другую клетку.
•Передаются потомкам клетки
через нормальный |
26 |
процесс репликации. |
Ретротранспозоны без LTR
•Большинство (усеченные версии) таких транспозонов неподвижно, некоторые сохранили способность перемещаться.
•Примеры: ретротранспозоны L1 (line) и Alu человека.
•Транспозиция также происходит в несколько этапов (на примере L1 элемента человека):
•Транскрипция транспозона
•Трансляция мРНК и синтез ревертазы и интегразы
•Комплекс РНК с обратной транскриптазой перемещается к ДНК-мишени и режет одну из нитей.
•Разорванная нить ДНК служит затравкой для обратной транскрипции ДНК-копии с РНК с участием ревертазы.
•В ходе многоступенчатого процесса синтезируется вторая цепь ДНК. Концы сшиваются.
•Выбор места встраивания и обратная транскрипция сопряжены.
•Особый тип гемофилии обусловлен
вставкой L1 в ген фактора свертывания |
27 |
крови VIII |
|
Структурно-функциональная роль ретротранспозонов в геноме эукариот
•Функция ретротранспозонов без LTR у дрозофилы удлинение концов хромосом
•Ретротранспозоны с LTR залечивают двунитевые разрывы ДНК (функция "заплаток" без восстановления нуклеотидной последовательности, обнаруженная у дрожжей)
Двухкомпонентность семейства подвижных элементов
•Существуют:
•полноценные активные элементы
•активные элементы содержат гены ферментов, ответственных за перемещения (ревертазы и транспозазы)
•дефектные элементы, способные перемещаться только при участии полноценных копий:
•поврежденные транспозоны, сохранившие инвертированные повторы, и неактивные ретротранспозоны используют ферментную систему полноценных подвижных элементов и сохраняют способность к перемещению.
28
Основные механизмы рекомбинации при транспозициях
Выделяют три основных механизма рекомбинации при транспозициях:
•Нерепликативная транспозиция транспозонов
•Вырезанная копия транспозона переносится на новое место.
•Число копий транспозона не меняется.
•Этот механизм характерен для большинства подвижных элементов бактерий и эукариотических элементов с короткими обращенными повторами.
•Репликативная транспозиция транспозонов
•Относительно редкий механизм.
•Он обнаружен у фага Mu и бактериальных транспозонов семейства Tn3 с короткими обращенными повторами.
•Происходит увеличение числа копий (+1) ПЭ.
•Репликативная транспозиция ретротранспозонов
•Структура ретротранспозонов соответствует ДНК-копиям РНК-геномов ретровирусов позвоночных.
•Для перемещения используется механизм «copy-and-paste», т.е. происходит размножение.
•Используются транскрипция и обратная транскрипция (ДНК->РНК ->ДНК).
•Увеличение генома кукурузы на 75 % за последние 5 млн. лет является результатом перемещения и распространения ретротранспозонов. 29