Що таке транспозони і яка у них роль в нашому житті?

роль транспозони

Біологічна роль транспозони визначається перш за все їх здатність індукувати геномні перебудови і мутації, а також переносити гени.

Геномні перебудови. Два однакових транспозона, присутні в клітинній ДНК, можуть викликати внутріхромо-с о м н и е перебудови. Залежно від їх напрямки щодо один одного можливе утворення делеций або інверсій ділянок ДНК, укладених між ними. При цьому один з кінців цих перебудов фіксується в будь-якому кінцевому повторі, що свідчить про участь в цьому процесі транспозази. Як правило, самі елементи при цьому зберігаються, і тільки у складових транспозони, кінцеві повтори яких представлені IS-еле-ментами, делеций і інверсії можуть відбуватися і в центральній частині. Протяжні інверсії виявлені, наприклад, в ДНК клітин Е. coli і S. typhimurium.

Велика роль IS-елементів івмежхромосомних взаємодіях. Наприклад, Гомологічна рекомбінація між однойменними елементами, що знаходяться в F-плазміди і бактеріальної хромосомі, призводить до утворення Hfr-клітин і F-плазмід (див. Гл. 3). Hfr-клітини і F'-плазміди можуть утворюватися і за рахунок транспозіціонного механізму. Ділянки ДНК, укладені між транспозонами, можуть вести себе як самостійний транспозон. Переміщаючись усередині або між хромосомами, вони в залежності від механізму транспозиції викликають транслокації або дуплікації генів.

Мутації. Мутації, що викликаються інтеграцією елементів, сильно полярні і ревертіруют надзвичайно рідко, так як найчастіше копія транспозіруемого елемента залишається в вихідному сайті. Цікаво відзначити, що інтеграція транспозони може привести і до протилежного ефекту - до експресії сусіднього, "мовчазного", Гена. Це властивість вперше було виявлено у 182-елемента, інтегрованого в початок gaZ-оперона. В одному положенні він інак-тівірует даний оперон, а в інвертованому може замінити дефектний промотор і сприяти експресії генів gal. Отже, багато транспозони є носіями "блукаючих" промоторів і в такій якості, ймовірно, неодноразово виступали при формуванні оперонов в процесі еволюції (Kleckner, 1989). Виняток транспозона з хромосоми рідко відбувається з відновленням колишньої послідовності нуклеотидів. Якщо цей процес супроводжується втратою або придбанням нуклеотидів без порушення рамки зчитування гена, то це веде до появи нової з-форми білка, що може мати селективні переваги.

Перенесення генів. Найбільш яскравим проявом природного функції бактеріальних транспозони є перенесення нимигенів, тим більше що переносяться, головним чином, гени, що визначають стійкість клітин до різних антиметаболітів. Правда, цей перенос, якщо не брати до уваги кон'югатівних транспозони, здійснюється тільки всередині клітини. Але саме завдяки йому дані гени включаються в плазміди і разом з ними поширюються в популяціях клітин різних видів, змінюючи їх здатність до виживання в несприятливих умовах. Кон'югатівних транспозони виконують цю функцію самостійно. Наприклад, перший знайдений у енте-робактерій кон'югатівних транспозон CTnscr 94 переносить локус ser, який надає клітинам здатність використовувати сахарозу як єдине джерело вуглецю (Hochhut et al., 1997).

Транспозони можуть інтегруватися один в одного, утворюючи ре-комбінантние мобільні елементи (комбінації Тп і IS) з різними наборами генів-маркерів. Що ж стосується способів придбання самими транспозонами таких генів в процесі еволюції, то вони були, мабуть, різноманітними. Один з них став зрозумілим після відкриття і вивчення інтегрони.

http://readitall.ru/science/0026.html

Транспозон (transposon, transposable genetic element)

Транспозон (transposon, transposable genetic element): загальний термін, що стосується будь-якого елементу геному, який може вирізатися, вбудовуватися і переміщатися в геномі.

Транспозони і IS-елементи входять, як правило, до складу хромосом, але здатні переходити з хромосоми в плазміду, тому також можуть бути віднесені до нехромосомной генетичним елементам.

Мігруючі елементи можуть вбудовуватися в різні ділянки бактеріальної хромосоми або мігрувати з бактеріальної хромосоми на плазмиду; їх реплікація здійснюється під контролем тих же механізмів, що і у відповідній хромосоми або плазміди. Частота переносів (транспозиції) мігруючих елементів коливається від 10-4 до 10-7.

IS-елементи містять інформацію, необхідну тільки для їх перенесення всередині клітини, ніяких виявлених ознак в них не закодовано. Транспозони влаштовані складніше: в них включені деякі гени, що не мають відношення до процесу транспозиції. Відомі транспозони, що містять гени стійкості до антибіотиків, іонів важких металів та інших інгібіторів.

Для перенесення мігруючих елементів між клітинами потрібен переносник, яким можуть бути певні плазміди або фаги. Вбудовування мігруючих елементів в бактеріальну хромосому надає мутагенну дію, так як при цьому відбувається включення фрагмента ДНК, що приводить до зміни порядку розташування нуклеотидів в триплеті і, як наслідок цього, порушення процесу транскрипції.

Транспозони - це мобільні елементи, зазвичай мають довжину близько 2500-7000 н. п., представлені в геномі в основному родинами диспергованих повторів. Від ІЕ вони відрізняються тим, що переносять так звані "екзогенні гени", Тобто, гени, що кодують деякі функції, що не мають відношення до транспозиції. (Слід зазначити, що термін "транспозон" в літературі іноді використовується для позначення будь-яких транспозіціонних елементів, включаючи ІЕ, ретротранспозонів і т. д.) Бактеріальні транспозони позначаються буквами Tn, за якими слід номер типу. Деякі з них є комплексними (або композиційними) транспозонами (complex or composite transposons), і називаються так тому, що два окремих ІЕ, кожен з яких здатний до незалежної транспозиції, фланкируют один або більше "екзогенних гена". (Рис. 8.2б) Цікаво те, що в композиційних транспозони транспозиції може піддаватися не тільки весь комплекс в цілому, але і один або обидва флангових ІЕ окремо. Оскільки транспозіціонная активність кодується в ІЕ, комплексні транспозони зазвичай не містять незалежного гена транспозази.

Інші бактеріальні транспозони, так само як і багато еукаріотичні, фланковані тільки короткими повтореними послідовностями різної орієнтації і не містять инсерционно елементів. Однак, не всі транспозони мають симетричну структуру. У деяких з них можуть бути асиметричні кінці, в яких відсутні або прямі, або інвертовані термінальні повтори (наприклад, транспозон Tn554 з Staphilococcus aureus). Кодують ділянки деяких транспозони еукаріот розділені интронами (наприклад, P-елемент Drosophila).

Деякі бактеріофаги фактично є транспозонами або транспозіціоннимі бактеріофагами (transposing bacteriophages). Наприклад, бактеріофаг Mu є дуже великим транспозони (* 38000 н. П.), Який кодує не тільки ферменти, відповідальні за транспозицию, але також і велике число структурних білків, необхідних для упаковки його ДНК.

Транспозони різних типів досить широко поширені в геномах тварин, рослин і грибів.