49. Zdefiniuj pojęcie „ruchome elementy DNA”, wymień je oraz podaj, co jest ich wspólną właściwością.

Ruchome elementy DNA

Są to tzw. elementy transpozycyjne i należą do nich:

1)-sekwencje insercyjne (IS),

2)transpozony (Tn),

3)genom łagodnego faga Mu.

Mają zdolność do zmiany położenia w obrębie cząstki DNA lub przemieszczania się między cząsteczkami DNA czyli replikonami. Warunkują tzw. rekombinację nieuprawnioną czyli tzw. transpozycję.

1)Sekwencje insercyjne (IS) - stosunkowo krótkie odcinki DNA. W ich budowie charakterystyczne jest to, że na obu końcach posiadają tzw. odwrócone sekwencje powtórzone (IR - inverted repeats, terminalne powtórzenia). Między nimi leży region (gen) kodujący transpozazę - enzym odpowiedzialny za proces transkrypcji (synteza RNA na matrycy DNA).

Transpozaza rozpoznaje odwrócone sekwencje powtórzone (IR) sekwencji insercyjnej (IS) oraz na nici DNA nukleotydową sekwencję docelową, która ma być miejscem insercji czyli wstawienia.

Kolejnym etapem jest nacięcie nici DNA i wstawienie (dołączenie) sekwencji insercyjnej. Ostatecznie sekwencja insercyjna zostaje oflankowana zduplikowaną sekwencją docelową.

Sekwencje insercyjne w komórce występują zawsze jako część jakiegoś replikonu i tylko jako takie mogą się replikować.

Ponadto pamiętać należy, że transpozycja IS w obrębie genomu lub też między genomami jest istotą zmienności genetycznej. Poza indukowaniem mutacji insercyjnej może ona prowadzić do takich przemieszczeń materiału genetycznego jak:

inwersja (mutacja powodowana odwróceniem kolejności zasad w sekwencji) ,

delecja (mutacja powodowana ubytkiem kilku lub wielu nukleotydów),

duplikacja (mechanizm powiększania chromosomu bakterii)

czy fuzja replikonów.

2)Transpozony (Tn)

W porównaniu z sekwencjami insercyjnymi są bardziej złożone i większe.

Wyróżnia się transpozony złożone, które posiadają całe moduły insercyjne i transpozony niezłożone, posiadające specyficzne końcowe powtórzenia własne, o takiej samej lub odwrotnej polarności.

Między strukturami terminalnymi występują geny kodujące enzymy warunkujące proces transpozycji oraz inne które najczęściej są genami oporności na antybiotyki czy metale ciężkie, geny kataboliczne bądź kodujące czynniki wirulencji, a więc geny nadające komórce cechy fenotypowe.

Transpozycja transpozonów odbywa się według mechanizmów, tak jak w przypadku sekwencji insercyjnych, transpozycji konserwatywnej lub replikatywnej.

Transpozony, podobnie jak sekwencje insercyjne, indukują proces rearanżacji materiału genetycznego tj. determinują oporność m. in. na antybiotyki, a także wzmagają proces rozprzestrzeniania się tych cech w populacji bakterii.

Ostatnio odkrytą klasą transpozonów są transpozony koniugacyjne, stosunkowo słabo jeszcze poznane, chociaż wiadomo, że występują u bakterii gramujemnych i gramdodatnich. Kodują oporność bakterii na antybiotyki, a ponadto mogą przemieszczać się pomiędzy chromosomami bakterii bez udziału wektora np. plazmidu.

3)Bakteriofag Mu.

Posiada szczególną zdolność, podobnie jak IS i Tn, indukowania mutacji w genomie gospodarza poprzez mechanizm integrowania się z genomem gospodarza w wielu miejscach. Mechanizm ten jest analogiczny z mechanizmem transpozycji konserwatywnej. Mechanizm transpozycji replikatywnej wykorzystywany jest przez bakteriofagi Mu do replikacji DNA w cyklu powielania faga.

Genom faga Mu jest największy spośród omówionych ruchomych elementów DNA. Poza tym, co jest bardzo charakterystyczne dla niego, nie posiada tzw. odwróconych sekwencji powtórzonych, co sprawia, że w odróżnieniu od IS i Tn może integrować się z genomem gospodarza w każdym miejscu, Zakres mutacji może być zatem bardzo szeroki.

Źródła:

Wykłady prof. Michała Stosika

---