Kaj so, vrste, značilnosti, značilnosti

Kaj so transpozoni?

The Transpozoni o Transpononabilni elementi so fragmenti DNK, ki lahko spremenijo svojo lokacijo v genomu. Potovalni dogodek se imenuje Transposition in to lahko stori iz enega položaja v drugega, znotraj istega kromosoma ali spremeni kromosom. So prisotni v vseh genomih in v pomembni količini. So bili široko raziskani v bakterijah, v kvasovkah, v Drosophila In v koruzi.

Ti elementi so razdeljeni v dve skupini, ob upoštevanju mehanizma prenosa elementa. Tako imamo retrotranspozone, ki uporabljajo posredništvo RNA (ribonukleinska kislina), druga skupina. Ta zadnja skupina so transpozoni Sensus Stricto.

Novejša in podrobna klasifikacija uporablja splošno strukturo elementov, obstoj podobnih razlogov ter identiteto in podobnosti DNK in aminokislin. Na ta način so definirani podrazred, superdružine, družine in poddružine transpononalnih elementov.

Splošne značilnosti

Transpozoni so diskretni fragmenti DNK, ki imajo sposobnost mobilizacije znotraj genoma (imenovanega "gostujoči" genom), ki na splošno ustvarjajo kopije med postopkom mobilizacije. Razumevanje transpozonov, njihovih značilnosti in njihove vloge v genomu se je z leti spreminjalo.

Nekateri avtorji menijo, da je "transponacijski element" dežnik za označevanje vrste genov z različnimi značilnostmi. Večina teh ima le potrebno zaporedje za prenos.

Čeprav vsi delijo značilnost, da se lahko premikajo po genomu, nekateri lahko pustijo kopijo sebe na prvotnem mestu, kar vodi do povečanja transpononalnih elementov v genomu.

Obilje

Sekvenciranje različnih organizmov (mikroorganizmi, rastline, živali, med drugim) je pokazalo, da transponacijski elementi obstajajo praktično pri vseh živih bitjih.

Transpozoni so obilni. V genomih vretenčarjev zasedajo od 4 do 60% vsega genetskega materiala organizma, v dvoživkah in v določeni skupini rib pa so transpozoni izjemno raznoliki. Obstajajo skrajni primeri, na primer koruza, kjer transpozoni predstavljajo več kot 80% genoma teh rastlin.

Pri ljudeh se transpononabilni elementi štejejo za najpogostejše sestavine v genomu, pri čemer je približno 50% veliko. Kljub svoji izjemni številčnosti vloga, ki jo igrajo na genetski ravni.

Da bi naredili to primerjalno številko, upoštevajte zaporedja kodiranja DNK. Ti so prepisani v selsorski RNA, ki končno prevede v beljakovine. Pri primatih kodirna DNK pokriva le 2% genoma.

Vrste transpozonov

Na splošno so transpononabilni elementi razvrščeni glede na način, kako se mobilizirajo z genom. Tako imamo dve kategoriji: elementi razreda 1 in elemente razreda 2.

Elementi razreda 1

Imenujejo se tudi elementi RNA, ker je element DNK v genomu prepisan v kopijo RNA. Nato kopija RNA postane še ena DNK, ki je vstavljena na mesto genoma belega gostitelja.

Znani so tudi kot retro-elementi, saj njihovo gibanje daje inverzni pretok genetskih informacij, od RNA do DNK.

Število tovrstnih elementov v genomu je ogromno. Na primer sekvence Alu V človeškem genomu.

Prenos je replikativnega tipa, to je, da je zaporedje po pojavu nedotaknjeno.

Elementi razreda 2

Elementi razreda 2 so znani kot elementi DNK. V tej kategoriji transpozoni, ki se premikajo iz enega kraja v drugo, vstopijo, brez potrebe po posredniku.

Prenos je lahko replikativne vrste, kot v primeru elementov razreda I, ali pa je konzervativen: element je na dogodku pljuval, zato se število transpononabilnih elementov ne poveča. Elementi, ki jih je odkrila Barbara McClintock, so pripadali razredu 2.

Kako vpliva prenos na gost?

Kot smo že omenili, so transpozoni elementi, ki se lahko premikajo znotraj istega kromosoma ali skočijo na drugega. Vendar se moramo vprašati, kako fitnes posameznika zaradi prenosnega dogodka. To je v bistvu odvisno od regije, kjer se element prenaša.

Tako lahko mobilizacija pozitivno ali negativno vpliva na gosta, bodisi z inaktiviranjem gena, modularne ekspresije gena ali sprožitvijo nelegitimne rekombinacije.

Če on fitnes Gost je drastično zmanjšan, to dejstvo bo vplivalo na transpozon, saj je preživetje organizma ključnega pomena za njegovo večnost.

Zato so bile ugotovljene določene strategije v gostitelju in transposonu, ki pomagajo zmanjšati negativni učinek prenosa, pri čemer upravljajo z vzpostavitvijo ravnotežja.

Na primer, nekatere transpozone je treba vstaviti v regije, ki niso bistvene v genomu. Tako je verjetno minimalni učinek, kot v regijah heterokromatina.

Strategije vključujejo metilacijo DNK, ki uspe zmanjšati izražanje transpononalnega elementa. Poleg tega lahko nekaj motenj RNK prispevajo k temu delu.

Genetski učinki

Prenos vodi do dveh temeljnih genetskih učinkov. Najprej povzročajo mutacije. Na primer, 10% vseh genetskih mutacij v miški je posledica retroelementnih prehodov, veliko pa so kodirane ali regulativne regije.

Drugič, transpozoni spodbujajo nelegitimne rekombinacijske dogodke, kar ima za posledico rekonfiguracijo genov ali celotnih kromosomov, kar na splošno vodi do delecij genetskega materiala. Ocenjujejo, da se je na ta način pojavilo 0,3 % genetskih motenj pri ljudeh (kot je dedna levkemija).

Verjame se, da je zmanjšanje fitnes Od gostitelja zaradi slabega mutacij je glavni razlog, da transpononacijski elementi niso nič bolj obilni, kot so že.

Funkcije prenosa elementov

Prvotno se je mislilo, da so transpozoni genomi parazitov, ki niso imeli nobene funkcije v svojih gostiteljih. Danes je bilo zahvaljujoč razpoložljivosti genomskih podatkov več pozornosti namenjenih njihovim možnim funkcijam in vlogi transpozonov v evoluciji genomov.

Nekatere domnevne regulativne sekvence so izhajale iz transpononalnih elementov in so bile ohranjene v različnih rodovih vretenčarjev, poleg tega pa so odgovorni za več evolucijskih novosti.

Vloga pri evoluciji genomov

Po nedavnih raziskavah so transpozoni pomembno vplivali na arhitekturo in razvoj genomov organskih bitij.

V majhnem obsegu so transpozoni sposobni posredovati spremembe v povezanih skupinah, čeprav imajo lahko tudi ustreznejše učinke, kot so velike strukturne spremembe v genskih variacijah, kot so delecije, podvajanja, naložbe, podvajanja in translokacije.

Šteje se, da so bili transpozoni zelo pomembni dejavniki, ki so oblikovali velikost genomov in njihovo sestavo v evkariontskih organizmih. Pravzaprav obstaja linearna korelacija med velikostjo genoma in vsebnostjo transpononalnih elementov.

Primeri

Transpozoni lahko vodijo tudi do prilagodljive evolucije. Najjasnejši primeri prispevka transpozonov so razvoj imunskega sistema in regulacijo transkripcije z nekodirajočimi elementi v posteljici in v možganih sesalcev.

V imunskem sistemu vretenčarjev se vsako od velikega števila protiteles proizvaja s pomočjo gena s tremi zaporedji (V, D in J). Te sekvence so fizično ločene v genomu, vendar se med imunskim odzivom pridružijo prek mehanizma, znanega kot VDJ rekombinacija.

Konec 90 -ih je skupina raziskovalcev ugotovila, da so beljakovine, odgovorne za zvezo VDJ, kodirane z geni RAG1 in RAG2. Teh primanjkuje intronov in bi lahko povzročili prenos specifičnih zaporedij v ciljih DNK.

Pomanjkanje intronov je pogosta značilnost genov, pridobljenih z retrotranspozicijo messenger RNA. Avtorji te študije so navedli, da je imunski sistem vretenčarjev nastal zaradi transpozonov, ki vsebujejo prednika genov RAG1 in RAG2.

Ocenjuje se, da je približno 200.000 vstavkov je bilo v rodu sesalcev.

Reference

1. Griffiths, a. J., Wessler, s. R., Lewontin, r. C., Gelbart, w. M., Suzuki, d. T., & Miller, J. H. (2005). Uvod v genetsko analizo. Macmillan.
2. Kidwell, m. G., & Lisch, D. R. (2000). Prenosni elementi in evolucija genoma gostitelja. Trendi v ekologiji in evoluciji, petnajst(3), 95–99.