Врсте и карактеристике транспозона



Тхе транспосонс или преносиви елементи су фрагменти ДНК који могу да промене своју локацију у геному. Догађај кретања назива се транспозиција и може то да уради са једне позиције на другу, унутар истог хромозома, или промени хромозом. Они су присутни у свим генома, иу значајној количини. Они су широко проучавани у бактеријама, у квасцима, у Дросопхила иу кукурузу.

Ови елементи су подељени у две групе, узимајући у обзир механизам транспозиције елемента. Дакле, имамо ретротранспозоне који користе РНА интермедијер (рибонуклеинска киселина), док друга група користи ДНК интермедијер. Ова последња група су транспозони сенсус стрицто.

Новија и детаљнија класификација користи општу структуру елемената, постојање сличних мотива и идентитет и сличности ДНК и аминокиселина. На овај начин дефинисани су подкласе, суперпородице, породице и подфамилије транспозитивних елемената.

Индек

  • 1 Историјска перспектива
  • 2 Опште карактеристике
    • 2.1 Обиље
  • 3 Врсте транспозона
    • 3.1 Елементи класе 1
    • 3.2 Елементи класе 2
  • 4 Како транспозиција утиче на домаћина?
    • 4.1 Генетски ефекти
  • 5 Функције транспозибилних елемената
    • 5.1 Улога у еволуцији генома
    • 5.2 Примери
  • 6 Референце

Хисторицал перспецтиве

Захваљујући истраживању проведеном у кукурузу (Зеа маис) од Барбаре МцЦлинтоцк средином 1940-их, било је могуће модификовати традиционални поглед да сваки ген има фиксно место у одређеном хромозому и фиксиран у геному.

Ови експерименти су показали да одређени елементи имају способност да промене положај, од једног хромозома до другог.

Првобитно, МцЦлинтоцк је сковао термин "контролни елементи", јер су контролисали експресију гена тамо где су убачени. Затим, елементи су названи скакачки гени, мобилни гени, мобилни генетски елементи и транспозони.

Дуго времена овај феномен није био прихваћен од свих биолога и третиран је скептицизмом. Данас су мобилни елементи у потпуности прихваћени.

Историјски, транспозони су сматрани сегментима "себичне" ДНК. Након 80-тих година, ова перспектива је почела да се мења, јер је било могуће идентификовати интеракције и утицај транспозона у геному, са структурне и функционалне тачке гледишта..

Из ових разлога, иако мобилност елемента може бити штетна у одређеним случајевима, може бити корисно за популације организама - аналогно "корисном паразиту"..

Опште карактеристике

Транспосони су дискретни фрагменти ДНК који имају способност да се крећу унутар генома (који се назива "домаћинским" геномом), генерално стварајући копије себе током процеса мобилизације. Разумевање транспозона, њихових карактеристика и њихове улоге у геному, променило се током година.

Неки аутори сматрају да је "транспозибилни елемент" кровни термин за означавање низа гена са различитим карактеристикама. Већина њих има само потребну секвенцу за њихову транспозицију.

Иако сви имају карактеристике да се могу кретати кроз геном, неки могу оставити копију себе на оригиналном мјесту, што доводи до повећања транспозитивних елемената у геному..

Обиље

Секвенцирање различитих организама (микроорганизама, биљака, животиња, између осталог) је показало да транспозитивни елементи постоје практично у свим живим бићима.

Транспосони су у изобиљу. У геномима кичмењака заузимају од 4 до 60% укупног генетског материјала организма, а код водоземаца и одређене групе риба, транспозони су изузетно разнолики. Постоје екстремни случајеви, као што је кукуруз, где транспосони чине више од 80% генома ових биљака.

Код људи, транспозитивни елементи се сматрају најраспрострањенијим компонентама у геному, са обиљем од скоро 50%. Упркос њиховом изузетном обиљу, улога коју играју на генетском нивоу није у потпуности разјашњена.

Да бисмо направили ову упоредну цифру, узмимо у обзир кодирајуће ДНК секвенце. Они се транскрибују у РНК која је коначно преведена у протеин. Код примата, кодирајућа ДНК покрива само 2% генома.

Врсте транспозона

Генерално, транспозитивни елементи се класификују према начину на који су мобилисани од стране генома. На тај начин имамо двије категорије: елементе класе 1 и оне класе 2.

Елементи класе 1

Они се такође зову РНК елементи, јер се ДНК елемент у геному транскрибује у копији РНК. Затим, РНК копија се конвертује назад у другу ДНК која је уметнута у циљно место генома домаћина.

Они су такође познати као ретро-елементи, јер се њихово кретање даје обрнутим током генетске информације, од РНК до ДНК.

Број ових елемената у геному је огроман. На пример, секвенце Алу у људском геному.

Транспозиција је репликативног типа, тј. Секвенца остаје нетакнута након феномена.

Елементи класе 2

Елементи класе 2 познати су као ДНК елементи. У ову категорију долазе транспозони који се крећу сами са једног мјеста на друго, без потребе за посредником.

Транспозиција може бити репликативног типа, као у случају елемената класе И, или може бити конзервативна: елемент је раздвојен у случају, тако да се број транспозибилних елемената не повећава. Ставке које је открила Барбара МцЦлинтоцк припадале су класи 2.

Како транспозиција утиче на домаћина?

Као што смо поменули, транспозони су елементи који се могу кретати унутар истог хромозома, или скакати на други. Међутим, морамо се запитати како фитнесс појединца због догађаја транспозиције. То у суштини зависи од региона у којем је елемент транспонован.

Према томе, мобилизација може позитивно или негативно утицати на домаћина, било инактивирањем гена, модулацијом експресије гена или изазивањем нелегитимне рекомбинације.

Ако је фитнесс домаћина се драстично смањује, ова чињеница ће имати ефекте на транспосон, пошто је опстанак организма критичан за његово одржавање..

Из тог разлога, одређене стратегије су идентификоване у домаћину иу транспозону које помажу да се смањи негативан ефекат транспозиције, постизање равнотеже.

На пример, неки транспозони се морају убацити у регионе који нису неопходни у геному. Дакле, утицај серије је вероватно минималан, као у регионима хетерохроматина.

На страни домаћина, стратегије укључују ДНА метилацију, која смањује експресију транспозибилног елемента. Поред тога, неке интервенирајуће РНК могу допринијети овом раду.

Генетски ефекти

Транспозиција доводи до два фундаментална генетска ефекта. Прво, изазивају мутације. На пример, 10% свих генетских мутација у мишу су резултат транспозиција ретроелемента, од којих су многи кодни или регулаторни региони.

Друго, транспозони промовишу догађаје нелегитимних рекомбинација, што резултира реконфигурацијом гена или читавих хромозома, који обично носе са собом брисање генетског материјала. Процењује се да је 0.3% генетских поремећаја код људи (као што је наследна леукемија) настало на овај начин.

Сматра се да је то смањење фитнесс домаћина због штетних мутација је главни разлог зашто транспозибилни елементи нису више издашни него што су већ.

Функције транспозибилних елемената

Првобитно се сматрало да су транспозони били паразитни геноми који нису имали никакву функцију у својим домаћинима. Данас, захваљујући доступности геномских података, више пажње је посвећено њеним могућим функцијама и улози транспозона у еволуцији генома..

Неке претпостављене регулаторне секвенце су изведене из транспозибилних елемената и сачуване су у неколико линија краљежњака, као и одговорне за неколико еволуцијских новитета..

Улога у еволуцији генома

Према недавним истраживањима, транспозони су имали значајан утицај на архитектуру и еволуцију генома органских бића.

У мањем обиму, транспозони су способни да посредују у променама у групама за повезивање, мада они такође могу имати релевантније ефекте као што су значајне структурне промене у геномским варијацијама, као што су делеције, дупликације, инверзије, дупликације и транслокације.

Сматра се да су транспозони били веома важни фактори који су обликовали величину генома и њихов састав у еукариотским организмима. Заправо, постоји линеарна корелација између величине генома и садржаја транспозитивних елемената.

Примери

Транспосони такође могу довести до адаптивне еволуције. Најјаснији примери доприноса транспозона је еволуција имуног система и транскрипционе регулације преко некодирајућих елемената у плаценти иу мозгу сисара..

У имунолошком систему кичмењака, сваки велики број антитела се производи помоћу гена са три секвенце (В, Д и Ј). Ове секвенце су физички одвојене у геному, али се удружују током имуног одговора преко механизма познатог као ВДЈ рекомбинација.

Крајем деведесетих, група истраживача је открила да су протеини одговорни за везивање ВДЈ кодирани са генима РАГ1 и РАГ2. Ови недостају интрони и могу узроковати транспозицију специфичних секвенци у ДНА циљевима.

Недостатак интрона је заједничка особина гена изведених ретротранспозицијом курирске РНК. Аутори ове студије сугеришу да је имуни систем кичмењака настао захваљујући транспозонима који су садржали претка гена РАГ1 и РАГ2.

Процењује се да је око 200.000 инсерција укључено у лозу сисара.

Референце

  1. Аиарпадиканнан, С., & Ким, Х. С. (2014). Утицај транспозибилних елемената на еволуцију генома и генетску нестабилност и њихове импликације код разних болести. Геномика и информатика, 12(3), 98-104.
  2. Финнеган, Д.Ј. (1989). Еукариотски транспозитивни елементи и еволуција генома. Трендови у генетици, 5, 103-107.
  3. Гриффитхс, А.Ј., Весслер, С.Р., Левонтин, Р.Ц., Гелбарт, В.М., Сузуки, Д.Т., & Миллер, Ј.Х. (2005). Увод у генетску анализу. Мацмиллан.
  4. Кидвелл, М.Г., & Лисцх, Д.Р. (2000). Транспозитивни елементи и еволуција генома домаћина. Трендови у екологији и еволуцији, 15(3), 95-99.
  5. Кидвелл, М.Г., & Лисцх, Д.Р. (2001). Перспектива: транспозитивни елементи, паразитска ДНК и еволуција генома. Еволутион, 55(1), 1-24.
  6. Ким, И.Ј., Лее, Ј., & Хан, К. (2012). Транспосабле Елементс: Но Море \ т. Геномика и информатика, 10(4), 226-33.
  7. Муноз-Лопез, М., & Гарциа-Перез, Ј.Л. (2010). ДНК транспосони: природа и примена у геномици. Тренутна геномика, 11(2), 115-28.
  8. Сотеро-Цаио, Ц.Г., Платт, Р.Н., Сух, А., & Раи, Д.А. (2017). Еволуција и разноликост транспозитивних елемената у геномима кичмењака. Биологија и еволуција генома, 9(1), 161-177.