Transpozon türleri ve özellikleri



transpozonlar veya transposable elementler genomdaki yerlerini değiştirebilen DNA parçalarıdır. Hareket etme olayına transpozisyon denir ve bunu aynı kromozom içinde bir pozisyondan diğerine yapabilir veya kromozomu değiştirebilir. Tüm genomlarda ve önemli miktarda bulunurlar. Yaygın olarak bakteri, maya ve Drosophila ve mısırda.

Bu elementler, elementin yer değiştirme mekanizması dikkate alınarak iki gruba ayrılır. Böylece, bir RNA ara maddesi (ribonükleik asit) kullanan retrotranspozonlara sahibiz, ikinci grup ise bir DNA ara maddesi kullanır. Bu son grup, transposonlar. sensus stricto.

Daha yeni ve ayrıntılı bir sınıflandırma, elementlerin genel yapısını, benzer motiflerin varlığını ve DNA ve amino asitlerin kimliklerini ve benzerliklerini kullanır. Bu şekilde, alt sınıflar, üst sınıflar, aileler ve aktarılabilir öğelerin alt sınıfları tanımlanır..

indeks

  • 1 Tarihsel bakış açısı
  • 2 Genel özellikler
    • 2.1 Bolluk
  • 3 transpozon türleri
    • 3.1 Sınıf 1'in Elemanları
    • 3.2 2. Sınıf Elemanları
  • 4 Yer değiştirme, konağı nasıl etkiler??
    • 4.1 Genetik etkiler
  • 5 Devredilebilir elemanların işlevleri
    • 5.1 Genomların gelişimindeki rolü
    • 5.2 Örnekler
  • 6 Kaynakça

Tarihsel bakış açısı

Mısırda yapılan araştırmalar sayesinde (Zea mays1940'ların ortalarında Barbara McClintock tarafından, her genin belirli bir kromozomda sabit bir yeri olduğu ve genomda sabit olduğu geleneksel görüşünü değiştirmek mümkündü..

Bu deneyler, bazı elementlerin bir kromozomdan diğerine pozisyon değiştirme kabiliyetine sahip olduğunu açıkça ortaya koydu..

Başlangıçta, McClintock yerleştirildiği genin ifadesini kontrol ettiği için "kontrol elemanları" terimini kullandı. Daha sonra elementler, atlama genleri, mobil genler, mobil genetik elementler ve transpozonlar olarak adlandırıldı..

Uzun zamandır, bu fenomen tüm biyologlar tarafından kabul görmedi ve bazı şüpheciliklerle tedavi edildi. Günümüzde, mobil elemanlar tamamen kabul edilir.

Tarihsel olarak, transpozonlar "bencil" DNA'nın parçaları olarak kabul edildi. 80'lerden sonra, bu bakış açısı değişmeye başladı, çünkü transpozonların genomdaki etkileşimlerini ve etkilerini yapısal ve işlevsel açıdan tanımlamak mümkündü..

Bu nedenlerden ötürü, elemanın hareketliliği bazı durumlarda zararlı olabilir, ancak "yararlı bir parazite" benzer olan organizma popülasyonları için avantajlı olabilir..

Genel özellikler

Transposonlar, genellikle mobilizasyon işlemi sırasında kendi kopyalarını yaratan, bir genom içinde hareket etme yeteneğine sahip ("konak" genomu olarak adlandırılır) ayrık DNA parçalarıdır. Transposonların anlaşılması, özellikleri ve genomdaki rolü yıllar içinde değişmiştir..

Bazı yazarlar, "aktarılabilir bir eleman" ın, farklı özelliklere sahip bir dizi geni tanımlamak için bir şemsiye terim olduğunu düşünmektedir. Bunların çoğu sadece kendi aktarmaları için gerekli diziye sahiptir..

Hepsi genom içinde hareket edebilme özelliğini paylaşsa da, bazıları genomda transpoze edilebilir elementlerin artmasına neden olacak şekilde orijinal sitede bir kopyasını bırakabilirler..

bolluk

Farklı organizmaların (mikroorganizmalar, bitkiler, hayvanlar, diğerleri arasında) sıralanması, transposable öğelerin neredeyse tüm canlılarda bulunduğunu göstermiştir..

Transpozonlar bol miktarda bulunur. Omurgalıların genomlarında, organizmanın tüm genetik materyalinin% 4 ila% 60'ını kaplarlar ve amfibilerde ve belirli bir balık grubunda, transpozonlar çok çeşitlidir. Mısır gibi transpozonların bu bitkilerin genomunun% 80'inden fazlasını oluşturduğu aşırı durumlar vardır..

İnsanlarda, transpoze edilebilir elementler, genomdaki en bol bulunan ve% 50'lik bir bolluğa sahip olan bileşenler olarak kabul edilir. Olağanüstü bolluklarına rağmen, genetik düzeyde oynadıkları rol tamamen açıklığa kavuşmadı..

Bu karşılaştırmalı rakamı yapmak için, kodlayıcı DNA sekanslarını dikkate alalım. Bunlar, nihayetinde bir proteine ​​çevrilmiş bir haberci RNA'ya kopyalanır. Primatlarda, kodlayıcı DNA, genomun sadece% 2'sini kapsar..

Transposon türleri

Genellikle, transposable elementler genom tarafından mobilize edilme şekline göre sınıflandırılır. Bu şekilde iki kategorimiz var: 1. sınıfın elemanları ve 2. sınıfın elemanları.

1. Sınıf Elemanları

Bunlara ayrıca RNA elemanları da denir, çünkü genomdaki DNA elemanı bir RNA kopyasında kopyalanır. Ardından, RNA kopyası tekrar konakçı genomunun hedef bölgesine yerleştirilen başka bir DNA'ya dönüştürülür..

Aynı zamanda, retro-elementler olarak da bilinir, çünkü hareketleri, RNA'dan DNA'ya, genetik bilginin ters akışı ile verilir..

Genomdaki bu tip elementlerin sayısı çok fazla. Örneğin, diziler alu insan genomunda.

Aktarım, kopyalayıcı tiptedir, yani, olay fenomenden sonra bozulmadan kalır..

2. Sınıf Elemanları

Sınıf 2'nin elemanları DNA elemanları olarak bilinir. Bu kategoride, kendi aralarında bir yerden bir yere, bir aracıya ihtiyaç duymadan hareket eden transposonlar geliyor..

Aktarım, sınıf I'in elemanlarında olduğu gibi kopya tipinde olabilir veya muhafazakar olabilir: eleman, olayda bölünür, böylece aktarılabilir elemanların sayısı artmaz. Barbara McClintock tarafından keşfedilen eşyalar, 2. sınıfa aitti..

Aktarma, konağı nasıl etkiler??

Bahsettiğimiz gibi, transpozonlar aynı kromozom içinde hareket edebilen veya farklı bir birine atlayabilen elementlerdir. Ancak kendimize şunu sormalıyız: uygunluk transpozisyon olayı nedeniyle bireyin. Bu, esasen elemanın geçtiği bölgeye bağlıdır..

Dolayısıyla mobilizasyon, bir geni etkisiz hale getirerek, gen ekspresyonunu modüle ederek veya yasadışı rekombinasyonu indükleyerek konakçıyı pozitif veya negatif olarak etkileyebilir..

Eğer uygunluk konakçı şiddetli bir şekilde azaltılır, bu gerçek, organizmanın yaşamını sürdürmesi için kritik öneme sahip olduğu için transpozon üzerinde etkileri olacaktır..

Bu nedenle, konakta ve transpozonda aktarımın olumsuz etkisini azaltmaya yardımcı olan ve bir denge sağlamaya yardımcı olan bazı stratejiler belirlenmiştir..

Örneğin, bazı transpozonların genomda zorunlu olmayan bölgelere yerleştirilmesi gerekir. Bu nedenle, seri heterokromatin bölgelerinde olduğu gibi muhtemelen minimal etki.

Konağın parçası üzerinde stratejiler, transpoze edilebilir elementin ekspresyonunu azaltan DNA metilasyonunu içerir. Ek olarak, bazı etkileşimli RNA'lar bu çalışmaya katkıda bulunabilir.

Genetik etkiler

Yer değiştirme iki temel genetik etkiye yol açar. İlk önce, mutasyonlara neden olurlar. Örneğin, faredeki tüm genetik mutasyonların% 10'u, çoğu kodlama veya düzenleme bölgeleri olan retroelisyonların transpozisyonlarının sonucudur.

İkincisi, transpozonlar meşru olmayan rekombinasyon olaylarını teşvik eder, bu da genlerle birlikte genetik materyalin silinmesini taşıyan genlerin veya bütün kromozomların yeniden yapılandırılmasına neden olur. İnsanlarda (kalıtsal lösemiler gibi) genetik hastalıkların% 0.3'ünün bu şekilde ortaya çıktığı tahmin edilmektedir..

Azaltılması olduğuna inanılmaktadır uygunluk zararlı mutasyonlara bağlı olarak konakçı, geçirilebilir elementlerin zaten olduğundan daha fazla bulunmamasının ana nedenidir..

Transposable elemanların işlevleri

Başlangıçta transpozonların konaklarında herhangi bir fonksiyonu olmayan parazit genomları olduğu düşünülüyordu. Günümüzde, genomik verilerin mevcudiyeti sayesinde, olası fonksiyonlarına ve transpozonların genomların evrimindeki rolüne daha fazla dikkat edilmiştir..

Bazı varsayılan düzenleyici diziler, transpoze edilebilir elemanlardan türetilmiş ve çeşitli omurgalı soylarında korunmuş, ayrıca birkaç evrimsel yenilikten sorumludur..

Genomların gelişimindeki rolü

Son araştırmalara göre, transposonlar organik varlıkların genomlarının mimarisi ve evrimi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir..

Küçük ölçekte, transpozonlar, bağlantı gruplarındaki değişikliklere aracılık edebilir, bununla birlikte, silmeler, kopyalamalar, inversiyonlar, kopyalamalar ve yer değiştirmeler gibi genomik varyasyondaki önemli yapısal değişiklikler gibi daha önemli etkileri de olabilir..

Transpozonların ökaryotik organizmalarda genomun boyutunu ve bileşimini şekillendiren çok önemli faktörler olduğu düşünülmektedir. Aslında, genomun büyüklüğü ile transpoze edilebilir elementlerin içeriği arasında doğrusal bir korelasyon vardır..

Örnekler

Transposons ayrıca uyarlamalı evrime yol açabilir. Transpozonların katkısının en açık örnekleri, bağışıklık sisteminin evrimi ve plasentadaki ve memeli beynindeki kodlama yapmayan elemanlar aracılığıyla yapılan transkripsiyonel düzenlemedir..

Omurgalıların bağışıklık sisteminde, çok sayıda antikorun her biri, üç dizili (V, D ve J) bir gen vasıtasıyla üretilir. Bu diziler genomda fiziksel olarak ayrılır, ancak VDJ rekombinasyonu olarak bilinen bir mekanizma yoluyla bağışıklık tepkisi sırasında bir araya gelirler.

1990'ların sonlarında, bir grup araştırmacı VDJ bağlanmasından sorumlu proteinlerin genlerle kodlanmış olduğunu buldu. RAG1 ve Rag2. Bunlar eksik intronlar ve DNA hedeflerinde spesifik dizilerin transpozisyonuna neden olabilir.

İntronların eksikliği, bir haberci RNA'nın retrotranspozisyonuyla elde edilen genlerin ortak bir özelliğidir. Bu çalışmanın yazarları, omurgalıların bağışıklık sisteminin, genlerin atalarını içeren transpozonlar sayesinde ortaya çıktığını öne sürdüler. RAG1 ve Rag2.

Memelilerin soylarına bazı 200.000 ilavenin dahil edildiği tahmin edilmektedir..

referanslar

  1. Ayarpadikannan, S. ve Kim, H. S. (2014). Transposable elementlerin genomun evrimi ve genetik dengesizlikteki etkileri ve çeşitli hastalıklara etkileri. Genomik ve Bilişim, 12(3), 98-104.
  2. Finnegan, D.J. (1989). Ökaryotik transposable elemanlar ve genom evrimi. Genetikte Eğilimler, 5, 103-107.
  3. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Genetik analize giriş. Macmillan.
  4. Kidwell, M.G., ve Lisch, D.R. (2000). Değiştirilebilir elemanlar ve ev sahibi genom evrimi. Ekoloji ve Evrimdeki Eğilimler, 15(3), 95-99.
  5. Kidwell, M.G., ve Lisch, D.R. (2001). Perspektif: aktarılabilir elemanlar, parazitik DNA ve genom evrimi. evrim, 55(1), 1-24.
  6. Kim, Y. J., Lee, J. ve Han, K. (2012). Transposable Elemanları: Artık 'Önemsiz DNA' Yok. Genomik ve Bilişim, 10(4), 226-33.
  7. Muñoz-López, M. ve García-Pérez, J.L. (2010). DNA transpozonları: doğası ve genomdaki uygulamaları. Güncel genomik, 11(2), 115-28.
  8. Sotero-Caio, C.G., Platt, R.N., Suh, A., & Ray, D.A. (2017). Omurgalı Genomlarında Transposable Elementlerin Gelişimi ve Çeşitliliği. Genom biyolojisi ve evrimi, 9(1), 161-177.