curs 1 transpozoni
DESCRIPTION
cursuri de geneticaTRANSCRIPT
Transpozoni
Elemente genetice mobile,care dovedesc PLASTICITATEA genomului
TRANSPOZITIA
SCHIMBAREA LOCALIZARII UNEI SECVENTE DE adn IN GENOM
ARE LOC recombinarea genetica DESI NU SE PRODUCE UN SCHIMB DE MATERIAL GENETIC
1948 BARBARA McCLINTOCK descoperea “genele saritoare” investigand porumbul
1983 este rasplatita cu Premiul Nobel
ELEMENTUL MOBIL produce o ruptura cromozomiala la nivelul situsului de insertie al unei gene determinand mutarea locusului acesteia = TRANSPOZITIE
Genom dinamic
Adica un genom ce cu siguranta nu este:- nici fix- nici imuabil
Transpozonii pot fi o sursa majora de modificari evolutive in genom
Rearanjamentele creeaza secvente noi si schimba functia secventei initale/tinta
Uneori pot aparea maladii ca urmare a insertiei intr-o gena functionala, efectul fiind asemanator mutatiilor
La om elementele transpozabile sunt de tip: transpozoni si retrotranspozoni
Al treilea mecanism il reprezinta secventele de inserat.
I . SECVENTE DE INSERAT
Secventa de inserat (IS) este flancata de 9 – 13 pb, ‘ repetitii inversate’
Repetitiile directe si inverse/inversate indica prezenta elementelor genetice mobile
Transpozaza
Secventa de inserat contine:- o regiune unica codanta pt. enzima
transpozaza si- o zona centrala ce poate fi utilizata ca
marker genetic, de ex. gena pt. rezistenta la antibiotice)
II. TRANSPOZONII (Tn) comporta 2 tipuri de transpozitii: replicative si non - replicative
1. Tn original ramane la locul sau, se copiaza,iar copia este inserata la alt nivel creste nr.de copii ale
Tn in genom;
Mecanism:
copy - pastecopy - paste
1. Transpozitie replicativa (~Copy-and-paste)
Elementul transpozabil este copiat; copia se insera in segmentul cromozomial tinta.
Element
transpozabilSegm.tinta
RecipientDonor
Integrare
Replicare
2. Transpozitia conservativa
Mecanism: cut and pastecut and paste Tn insusi – ca entitate fizica – se muta direct pe alt Tn insusi – ca entitate fizica – se muta direct pe alt
situssitus Transpozaza (se leaga de capetele transpozonului
original,le sectioneaza – lasand in urma “sticky ends” - si alipeste Tn in alt loc al genomului)
ADN polimeraza umple golurile dintre capetele ramase ‘lipicioase’
ADN ligaza inchide scheletul glucidofosforic
Transpozaza
Se leaga:- Specific de un situs- Oriunde in ADN Secventele repetitive scurte directe si inverse
sunt importante in excizia transpozonilor de catre transpozaza, dar si pt ADN polimeraza
2. Transpozitia conservativa (~Cut-and-paste)
Elementul se muta prin excizie si integrare.
Element transpozabil Segment tinta
RecipientDonor
Excisie & Integrare
III. Retrotranspozonii
Retrotranspozitia – apare cel mai frecvent la om
1. ADN-ul elementului mobil este transcris in RNA.
2. ARN-ul este revers-transcris in cDNA, care este apoi inserat in segmentul cromozomial acceptor.
Target
Donor
Integrare
Transcriere
RNA
cDNA
Revers transcriere
Exista 3 clase importante de retrotranspozoni la mamifere:
Retrovirusurile endogene au secvente asemanatoare retrovirusurilor, dar nu pot infecta celule noi avand actiune limitata la un singur genom; au revers-transcriptaza si LTR
Retrotranspozonii nevirali, fara 3’LTR (long terminal repeats), au revers-transcriptaza fiind capabili de transpozitie independenta
Retro-pseudogenele = pseudeogene procesate, fara revers-transcriptaza, nu transpozeaza independent; sunt de 2 tipuri:
- cu nr.redus de copii (LINEs)- cu nr. inalt de copii: SINEs; Ex. fam. Alu
Retrotranspozonii: elemente transpozabile a caror mobilitate este ARN-mediata
Little Alberts 6-34© Garland
Reverse transcriptaseencoded by the LINE-1 element
Retrotranspozomi umani:
Alu1 SINEs (short-interspersed sequences)
• ~300 bp long, repetate de 300.000-500.000X.
• Flancate de repetitii de 7-20 bp; dispersate in intregul genom in medie o copie la 5000pb
• Unele sunt transcrise prin intermediul unui ARN .
• AluI SINEs depistat in neurofibromatoza (inactivarea genei) .
L-1 LINEs (long-interspersed sequences): elemente lungi de spatiere
Elemente de 6,5 kb (majoritatea prezinta deletii), repetate de 50.000-100.000X (~5% of genom).
Contin gene cu valoare functionala cum sunt cele ce codifica polimeraza (pol) si transcriptaza;
migreaza in genom prin intermediul ARN
Unele cazuri de hemofilie apar prin insertia unui element L1
(1) marime: ~ 300 bp
(2) Reprezinta ~ 13% din genom
(3) Transpozitia implica prezenta
reverstranscriptazei in celula gazda si
formarea unui ARN intermediar.
(4) Apare in special in regiunile bogate in –GC-
1,090,000copies
Elemente transpozabile SINE: familia Alu
Densitatea elementelor repetitive variaza in diferite regiuni genomice
Elementele LINE se acumuleaza in regiuni bogate in AT
Elementele Alu se acumuleaza in regiuni bogate in GC.
Element Transpozabil: element genetic mobil al cromozomului care are capacitatea de a-si modifica pozitia in genom.
• Sunt componente normale si ubiquitare ale genomului procariot si eucariot.
Procariote-transpozitie de la/catre cromozomul celulei, plasmidic, fagic.
Eucariote-transpozitie in cadrul aceluiasi cromozom sau pe un altul.
• Elementele transposabile produc modificari genomice; prin amplificarea si dispersia lor, prin rearanjamentele induse de excizie/insertie au o contributie importanta in evolutia genomului speciilor.
•Determina rearanjamente cromozomiale( deletii, inversii, duplicatii, translocatii).•Creste dimensiunea genomului (in special la plante), creste nr. de copii ale elementului mobil in genom.•Mutarea genelor sau a unor secvente genice in alte regiuni ale genomului; •Crearea de pseudogene.
Alterari la nivel genic
Inactivarea genelor prin insertii; Crearea unor secvente noi in cadrul genelor care pot
determina modificarea functiei . Alterarea secventelor reglatoare →modificari de
expresie genica Crearea de noi introni; Asamblarea de noi gene prin componentele purtate
de un element mobil.
Agenti mutageni biologici: modifica structura/ expresia genelor
Duplicatii genice si exonice datorita elementelor repetitive
Defecte de aliniere in cursul meiozei
crossing over “inegal”
Little Alberts 9-5© Garland
Cromozom fara gene globinice
Fig. 20.2, Integration of IS element in chromosomal DNA.