Các yếu tố của Transpose: Các loại, Thể loại và Ví dụ

Đọc bài viết này để tìm hiểu về các loại, thể loại và ví dụ về các yếu tố transpose!

Trong cả bộ gen của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn, một số gen (trình tự nucleotide) có thể di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác trong cùng một nhiễm sắc thể hoặc giữa các nhiễm sắc thể khác nhau bên cạnh việc mang lại sự thay đổi đột biến hoặc điều hòa tại vị trí mà chúng chèn vào, khả năng chuyển gen từ một vị trí vị trí này đến vị trí khác đã cho họ biệt danh gen Nhảy.

Các yếu tố di động này đã được gọi khác nhau là 'các yếu tố di động, ' casettes ', chuỗi chèn' và 'transposeons'. Tên chính thức của họ gen di động này là các yếu tố chuyển vị và chuyển động của chúng được gọi là chuyển vị.

Thuật ngữ transposeon được đặt ra bởi Hedges và Jacob vào năm 1974 cho một đoạn DNA có thể di chuyển từ một phân tử DNA (hoặc nhiễm sắc thể) sang phân tử khác và mang kháng kháng sinh đối với ampicilin.

Công việc của McClintock (trên Transpose):

Transpose lần đầu tiên được xác định trong ngô bởi Barbara McClintock (bà gọi chúng là các yếu tố kiểm soát) vào cuối những năm 1940. Cô đã phân tích một hệ thống gồm hai đơn vị các yếu tố kiểm soát (bây giờ được gọi là transpose) trong ngô. Cô phát hiện ra rằng gen phân ly (Ds) trong nhiễm sắc thể thứ 9 đã gây ra sự phá vỡ nhiễm sắc thể tại điểm mà nó nằm.

Nhưng các D chỉ hoạt động với sự có mặt của gen Activator (Ac) có thể nằm trên bất kỳ nhiễm sắc thể nào khác. Khi cả D và Ac có mặt, việc mất một phần nhiễm sắc thể thứ 9 thường dẫn đến những ảnh hưởng có thể quan sát được. Ví dụ, alen trội C 'tại locus C trên nhiễm sắc thể thứ 9 ức chế sự hình thành màu sắc, do đó hạt nhân C không màu.

Do đó, một hạt nhân nội nhũ CC được thụ tinh bởi một hạt phấn mang C 'do đó sẽ tạo thành một nội nhũ không màu CCC. Tuy nhiên, nếu phấn hoa mang D ở hoặc gần locus C, ngoài gen Ac, nhiều hạt sẽ được hình thành trong đó xuất hiện các đốm màu. Những đốm này thể hiện sự mất alen C 'ở giai đoạn phát triển cụ thể, do đó cho phép hình thành màu sắc.

Ngược lại với tác dụng liều của Ds và tăng liều Ac tạo ra không tăng sắc tố tương ứng. Trong thực tế, ba liều Ac đã dẫn đến sự hình thành hạt nhân chỉ cho thấy những đốm rất nhỏ. Điều này được giải thích có nghĩa là khi liều Ac tăng lên, sự phá vỡ nhiễm sắc thể do Ds khởi xướng đã bị hoãn lại cho các giai đoạn phát triển sau này.

Do ảnh hưởng của chúng đối với các gen khác, McClintock đã gọi các đơn vị này là các yếu tố kiểm soát. Trong một trường hợp (Ds), các yếu tố kiểm soát tác động lên các lân cận trực tiếp của nó và trong trường hợp khác (Ac), yếu tố kiểm soát có thể hoạt động ở khoảng cách xa. Như thể hiện qua tác dụng liều lượng của Ac, một yếu tố kiểm soát cũng có thể xác định thời gian xảy ra hoạt động gen.

McClintock kết luận rằng các yếu tố kiểm soát ca hành động ở khoảng cách xa. Như thể hiện qua tác dụng liều lượng của Ac, một yếu tố kiểm soát cũng có thể xác định thời gian xảy ra hoạt động gen. McClintock kết luận rằng các yếu tố kiểm soát là các gen điều chỉnh hoạt động của các gen khác ở mức độ rất cơ bản bên cạnh khả năng biến đổi.

Các loại yếu tố có thể thay thế:

Các yếu tố có thể thay thế có hai loại chính:

1. Trình tự chèn (Is) hoặc Transpose đơn giản.

Trình tự chèn là DNA ngắn khoảng 800-1400 bp, và có khả năng chuyển vị. Họ cũng thúc đẩy sự tái tổ hợp giữa các nhiễm sắc thể không tương đồng và được coi là có liên quan đến việc tích hợp các episome vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn.

Có các trình tự chèn khác nhau như IS1, IS2, IS3, IS4, v.v. trong E. coli. Gần đây IS21 đã được báo cáo ở vi khuẩn bởi Willetts etal., (1981). Các phần tử IS có lặp lại nghịch đảo 9-40 bp (để các phần tử IS cụ thể có một chuỗi các cơ sở tương tự ở mỗi đầu nhưng theo thứ tự ngược lại) ở hai đầu của chúng.

Các yếu tố IS xảy ra tại nhiều vị trí trong nhiễm sắc thể E. coli nhưng sự phân bố của chúng là không ngẫu nhiên; chúng dường như được tích hợp tốt hơn tại các trang web nhất định. Sự tích hợp của một yếu tố IS trong gen phá hủy chức năng của nó. Các yếu tố IS được cho là chịu trách nhiệm cho một phần đáng kể các đột biến gen tự phát ở vi khuẩn và vi khuẩn.

Các yếu tố IS là thành phần bình thường của nhiễm sắc thể vi khuẩn, plasmid và thậm chí là các phage. Các yếu tố IS mã hóa cho chỉ những protein cần thiết cho sự chuyển vị của chúng. Ví dụ, IS1 có hai gen mã hóa cho protein InsA và InsB cần thiết cho sự chuyển vị của nó. Các phần tử IS khác chỉ chứa một vùng mã hóa dài duy nhất mã hóa cho transposease mà tài trợ cho sự chuyển vị của chúng.

Việc chèn các phần tử IS vào nhiễm sắc thể sẽ tạo ra một đoạn lặp lại trực tiếp (thường là 5 hoặc 9 bp) ngắn bên cạnh phần tử IS. Khi yếu tố IS này chuyển vị, sự lặp lại trực tiếp này vẫn ở vị trí chèn vào nhiễm sắc thể chủ. Hầu hết các yếu tố IS chèn vào nhiều vị trí khác nhau trong DNA máy chủ, nhưng một số yếu tố cho thấy mức độ ưu tiên khác nhau đối với các điểm nóng cụ thể.

(2) Transpose (Tn) hoặc Transpose phức tạp:

Transpose (Tn) là các yếu tố chuyển tiếp phức tạp hơn; chúng thường dài hơn 2000 bp, mang một hoặc nhiều gen không liên quan đến khả năng chuyển đổi của chúng (ví dụ: gen kháng kháng sinh) và có các yếu tố giống IS lặp đi lặp lại ở đầu của chúng.

Các phần tử IS ở hai đầu của phần tử Tn có thể theo cùng một hướng (lặp lại đầu cuối trực tiếp), ví dụ, IS1 ở đầu Tn 9 của E. coli hoặc theo hướng ngược lại (lặp lại đầu cuối ngược), ví dụ IS10 trong Tn 10 của E. coli.

Sự tích hợp các transpose vào nhiễm sắc thể đi kèm với sự nhân đôi thường từ 5-9 bp của nhiễm sắc thể ngay lập tức liền kề với các đầu của các yếu tố Tn. Các yếu tố có thể thay thế được tìm thấy ở sinh vật nhân chuẩn, ví dụ như Ngô, nấm men, Drosophila, v.v. và bộ gen DNA của một số virut gây ung thư (retrovirus) có cấu trúc tương tự như các yếu tố Tn của vi khuẩn.

Các yếu tố kiểm soát của sinh vật nhân chuẩn cũng được gọi là các yếu tố chuyển vị và có cấu trúc tương tự như transposeon của vi khuẩn (yếu tố T _n ). Trong một số transpose, các phần tử IS ở cả hai đầu giống hệt nhau, ví dụ IS1 trong Tn9, nhưng trong các phần tử khác, chúng có thể liên quan chặt chẽ với nhau nhưng không giống nhau, ví dụ, IS 10L và IS 10R trong Tn 10 .. Khi hai phần tử IS của một transposeon giống hệt nhau, một trong hai phần tử có thể tài trợ cho sự hoán vị, nhưng khi chúng khác nhau, chúng có thể khác nhau về khả năng chức năng do đó sự hoán vị có thể phụ thuộc chủ yếu vào một trong hai yếu tố.

Các sự kiện chung trong quá trình chèn các phiếu như sau:

1. Phá vỡ so le được tạo ra trong DNA đích

2. Các transitor kết hợp với các đầu sợi đơn nhô ra và

3. Các khoảng trống còn lại sau đó được lấp đầy tạo ra sự lặp lại của DNA đích tại vị trí chèn.

Sự hoán vị có thể là bảo thủ hoặc nhân rộng. Trong chuyển vị bảo thủ, các transpose di chuyển ra khỏi vị trí và chèn vào một vị trí mới để lại sự phá vỡ chuỗi kép trong DNA đích ở vị trí trước đó.

Sự phá vỡ chuỗi kép được tạo ra có thể hoặc không thể sửa chữa, ví dụ, IS10, Tnl0, v.v. Nhưng trong chuyển vị sao chép, một bản sao mới của transposeon được tạo ra để chèn vào vị trí đích mới. Kết quả là, trang web ban đầu vẫn không thay đổi. Một nhóm các transpose liên quan đến Tn A di chuyển theo cách này.

Các yếu tố kiểm soát của ngô và các sinh vật nhân chuẩn khác có thể được nhóm thành hai lớp: (1) tự trị và (2) không tự trị. Các yếu tố tự trị có khả năng tiêu thụ và chuyển vị. Nhưng các yếu tố không tự trị không có khả năng chuyển vị; chúng chỉ hoán đổi khi một thành viên tự trị trong cùng một gia đình có mặt ở nơi khác trong bộ gen. Các yếu tố không tự trị có thể được bắt nguồn từ các yếu tố tự trị do mất các chức năng giao dịch cần thiết cho chuyển vị.

Thể loại:

Bộ gen của sinh vật nhân chuẩn cũng sở hữu một loạt các yếu tố có thể thay thế, thuộc hai loại sau:

1. Transpose:

Chúng có thể so sánh với các transitor của vi khuẩn và không có sự sống bên ngoài bộ gen, ví dụ, các yếu tố kiểm soát của ngô. Cùng với các transpose của vi khuẩn và các nguyên tố IS, chúng tạo thành một nhóm các nguyên tố thường được coi là DNA ích kỷ vì chúng chủ yếu liên quan đến sự lan truyền của chính chúng.

2. Retroposons:

Các yếu tố này là bản sao DNA của virus RNA được gọi là retrovirus hoặc dẫn xuất từ ​​các bản sao đó và thậm chí có thể mất khả năng chuyển vị. Những yếu tố này cũng tạo ra sự lặp lại trực tiếp ngắn của DNA mục tiêu trong quá trình chèn chúng.

Ví dụ về Transpose:

Tn 3 transposeon của E. coli. Cấu trúc phân tử của transposeon này đã được thực hiện. Tn3 có 4957 bp và chứa ba gen như tnpA, tnpR và bla, mã hóa tương ứng cho các protein sau; transposease có 1015 axit amin và cần cho chuyển vị; một chất ức chế (hoặc decvase) có chứa 185 axit amin điều hòa enzyme transposease và-lactamase có khả năng kháng ampicillin kháng sinh. Lặp lại đảo ngược khoảng 38 bp xảy ra ở cả hai phía của Tn 3.