Los Elementos de Transposones: Tipos, Categorías y Ejemplo

¡Lee este artículo para conocer los tipos, categorías y ejemplos de elementos de transposones!

Tanto en los genomas procarióticos como en los eucariotas, ciertos genes (secuencias de nucleótidos) pueden moverse de un sitio a otro dentro del mismo cromosoma o entre diferentes cromosomas, además de provocar cambios mutacionales o reguladores en los loci en los que se insertan, su capacidad de transferir genes de uno a otro. La ubicación a otra les ha dado el apodo de genes Jumping.

Estos elementos móviles se han denominado de diversas maneras 'elementos móviles, ' casetes ', secuencias de inserción' y 'transposones'. El nombre formal para esta familia de genes móviles es elementos transponibles y su movimiento se llama transposición.

El término transposón fue acuñado por Hedges y Jacob en 1974 para un segmento de ADN que podía moverse de una molécula de ADN (o cromosoma) a otra y tenía resistencia para la ampicilina antibiótica.

El trabajo de McClintock (en transposones):

Los transposones fueron identificados por primera vez en el maíz por Barbara McClintock (ella los llamó elementos de control) a fines de los años cuarenta. Analizó un sistema de dos unidades de elementos de control (ahora llamados transposones) en el maíz. Encontró que el gen de disociación (Ds) en el noveno cromosoma causó la rotura del cromosoma en el punto donde estaba ubicado.

Pero los Ds solo estaban activos en presencia de un gen Activador (Ac) que podría ubicarse en cualquiera de los otros cromosomas. Cuando estaban presentes tanto Ds como Ac, la pérdida de parte del 9º cromosoma a menudo condujo a efectos observables. Por ejemplo, el alelo dominante C 'en el locus C del noveno cromosoma inhibe la formación de color, por lo que los núcleos C son incoloros.

Un núcleo de endospermo CC fertilizado por un núcleo de polen con C ', por lo tanto, formaría un endospermo incoloro de CCC. Sin embargo, si el polen llevaba Ds en o cerca del locus C, además de un gen Ac, se formarían muchos núcleos en los que aparecerían manchas de color. Estas manchas representaron la pérdida del alelo C 'en una etapa específica del desarrollo, lo que permitió la formación de color.

En contraste con el efecto de la dosis de Ds y el aumento en la dosis de Ac no produjo un aumento correspondiente en la pigmentación. De hecho, tres dosis de Ac llevaron a la formación de granos que mostraron solo manchas muy pequeñas. Esto se interpretó en el sentido de que a medida que aumentaba la dosis de Ac, la ruptura del cromosoma iniciada por Ds se pospuso a etapas posteriores de desarrollo.

Debido a su efecto en otros genes, McClintock llamó a estas unidades "elementos de control". En un caso (Ds), los elementos de control actúan sobre sus vecinos inmediatos, y en otro caso (Ac), el elemento de control puede actuar a distancia. Como lo demuestra el efecto de la dosis de Ac, un elemento de control también puede determinar el momento en que ocurre la actividad del gen.

McClintock concluyó que los elementos de control pueden actuar a distancia. Como se muestra por el efecto de la dosis de Ac, un elemento de control también puede determinar el momento en que ocurre la actividad del gen. McClintock concluyó que los elementos de control son genes que regulan la actividad de otros genes en niveles muy básicos además de la mutabilidad.

Tipos de Elementos Transponibles:

Los elementos transponibles son de dos tipos principales:

1. Secuencias de inserción (Is) o simples transposones.

Las secuencias de inserción son ADN corto de aproximadamente 800-1400 pb, y tienen la capacidad de transponerse. También promueven la recombinación entre cromosomas no homólogos y se considera que están involucrados en la integración de los episomas en los cromosomas bacterianos.

Existen diferentes secuencias de inserción, como IS1, IS2, IS3, IS4, etc. en E. coli. Recientemente, se ha informado la presencia de IS21 en bacterias por Willetts et al., (1981). Los elementos IS tienen repeticiones inversas de 9-40 pb (de modo que los elementos IS en particular tienen una secuencia similar de bases en cada extremo pero en orden inverso) en sus dos extremos.

Los elementos IS se encuentran en muchos sitios en el cromosoma de E. coli, pero su distribución no es aleatoria; Parece que están integrados preferentemente en ciertos sitios. La integración de un elemento IS en un gen destruye su función. Se cree que los elementos IS son responsables de una fracción apreciable de mutaciones genéticas espontáneas en bacterias y bacteriófagos.

Los elementos IS son constituyentes normales de los cromosomas bacterianos, plásmidos e incluso fagos. Los elementos IS codifican solo aquellas proteínas que son necesarias para su transposición. Por ejemplo, IS1 tiene dos genes que codifican las proteínas InsA e InsB que son necesarias para su transposición. Otros elementos IS contienen solo una única región de codificación larga que codifica la transposasa que patrocina su transposición.

La inserción de un elemento IS en un cromosoma genera una repetición directa corta (generalmente de 5 o 9 pb) que flanquea el elemento IS. Cuando este elemento IS se transpone, esta repetición directa permanece en el sitio de la inserción en el cromosoma huésped. La mayoría de los elementos IS se insertan en una variedad de sitios dentro del ADN del huésped, pero algunos elementos muestran diferentes grados de preferencia por determinados puntos calientes.

(2) Transposones (Tn) o Transposones Complejos:

Los transposones (Tn) son elementos transponibles más complejos; por lo general, tienen más de 2000 pb de longitud, tienen uno o más genes no relacionados con su capacidad de transposición (p. ej., genes para resistencia a los antibióticos) y tienen elementos similares a IS en sus extremos.

Los elementos IS en los dos extremos de un elemento Tn pueden estar en la misma orientación (repeticiones terminales directas), por ejemplo, IS1 en los extremos de Tn 9 de E. coli, o en la orientación opuesta (repeticiones terminales inversas), por ejemplo, IS10 en Tn 10 de E. coli.

La integración de los transposones en un cromosoma se acompaña de una duplicación de generalmente 5-9 pb del cromosoma inmediatamente adyacente a los extremos de los elementos Tn. Los elementos transponibles se encuentran en eucariotas, por ejemplo, maíz, levadura, Drosophila, etc. y los genomas de ADN de ciertos virus causantes de cáncer (retrovirus) son similares en estructura a los elementos bacterianos de Tn.

Los elementos controladores de los eucariotas también se denominan elementos transponibles y son similares en estructura al transposón bacteriano (elementos T _n ). En algunos transposones, los elementos IS en ambos extremos son idénticos, por ejemplo, IS1 en Tn9, pero en otros pueden estar estrechamente relacionados pero no son idénticos, por ejemplo, IS 10L e IS 10R en Tn 10 .. Cuando los dos elementos IS de un transposón es idéntico, cualquiera de los dos elementos puede promover la transposición, pero cuando son diferentes, pueden diferir en la capacidad funcional, de modo que la transposición puede depender principalmente de uno de los dos elementos.

Los eventos generales durante la inserción de transponentes son los siguientes:

1. Se producen roturas escalonadas en el ADN objetivo.

2. Los transposones se unen a los extremos sobresalientes de una sola hebra y

3. Los espacios restantes se llenan generando las repeticiones del ADN objetivo en el sitio de inserción.

La transposición puede ser conservativa o replicativa. En la transposición conservadora, los transposones se mueven fuera del sitio y se insertan en un sitio nuevo, dejando una rotura de doble cadena en el ADN objetivo en el sitio anterior.

La rotura de doble hebra así producida puede o no repararse, por ejemplo, IS10, Tnl0, etc. Pero en la transposición replicativa, se produce una nueva copia del transposón que se inserta en un nuevo sitio de destino. Como resultado, el sitio original permanece sin cambios. Un grupo de transposones relacionados con Tn A se mueven de esta manera.

Los elementos controladores del maíz y otros eucariotas se pueden agrupar en dos clases: (1) autónomo y (2) no autónomo. Los elementos autónomos tienen la capacidad de cortar y transponer. Pero los elementos no autónomos no tienen la capacidad de transponerse; se transponen solo cuando un miembro autónomo de la misma familia está presente en otras partes del genoma. Los elementos no autónomos pueden derivarse de elementos autónomos por la pérdida de funciones de transacción necesarias para la transposición.

Categorías:

Los genomas eucariotas también poseen una variedad de elementos transponibles, que se clasifican en las siguientes dos categorías:

1. Transposones:

Son comparables a los transposones bacterianos y no tienen vida fuera del genoma, por ejemplo, los elementos controladores del maíz. Junto con los transposones bacterianos y los elementos IS, forman un grupo de elementos a menudo considerados como ADN egoísta, ya que se preocupan principalmente por su propia propagación.

2. Retroposons:

Estos elementos son copias de ADN de virus de ARN llamados retrovirus o derivados de dichas copias e incluso pueden haber perdido la capacidad de transposición. Estos elementos también generan repeticiones directas cortas del ADN objetivo durante su inserción.

Ejemplo de un transposón:

Tn 3 transposón de E. coli. La estructura molecular de este transposón ha sido resuelta. Tn3 tiene 4957 pb y contiene tres genes, como tnpA, tnpR y bla, que codifican respectivamente las siguientes proteínas; transposasa que tiene 1015 aminoácidos y requerida para la transposición; un represor (o resolvase) que contiene 185 aminoácidos que regula la enzima transposasa y β-lactamasa que confiere resistencia al antibiótico ampicilina. La repetición invertida de aproximadamente 38 pb se produce en ambos lados del Tn 3.