transpozony - mobilní genetické elementy
TRANSCRIPT
![Page 1: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/1.jpg)
Transpozony - mobilní genetické elementy
�Tvoří pravidelnou součást genomu prokaryot i eukaryot (až50% genomu)
�Navozují mutace genů (inzerční inaktivace, polární mutace, změny exprese genů)
�Jsou zodpovědné za přestavby chromozomů nebo plazmidů(tvoří "p řenosné" úseky homologie, podmiňující homolognírekombinace, interakce mezi složkami genomu)
�Přenášejí nové znaky (např. AntR, onkogeny) mezi organismy(horizontální přenos genů)
![Page 2: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/3.jpg)
Základní typy transpozonů a jejich klasifikace
DNA-transpozony
• Transpozony „cut and paste“ (prokaryota a eukaryota) – vyčlení se z původního místa a začleňují se do nového
• Replikativní transpozony (prokaryota) – během transpozice se replikují(jedna kopie zůstává v původním místě, druhá se objeví v novém místě)
- Konjugativní transpozony (bakterie)– horizontální přenos
3. Retrotranspozony(eukaryota) –během transpozice se transkripcísekvence transpozonu vytváří RNA, která se převádíreverznítranskripcí na DNA, která se pak začleňuje do nového místa
- retroviry,
- retrovir ům podobné elementy, retropozony
- retrony (bakterie)
![Page 4: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/4.jpg)
Struktura mobilních elementů bakterií
Inzerční sekvence (IS)
Složené transpozony (Tn)
transponáza
![Page 5: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/5.jpg)
Příklady složených transpozonů bakterií
Rezistence k antibiotik ům:
Kanamycin
Gentamycin
Ampicilin
Tetracyklin
Chloramfenikol
streptomycin
![Page 6: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/6.jpg)
Vedle místa začlenění
![Page 7: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/7.jpg)
Mobilní elementy u kukuřice (Ac/Ds) (Elementy B. McClintockové)
Ac element
Ds elementy
Autonomní elementy schopnézajistit vlastní transpozici
Neautonomní elementy schopné transpozice za přítomnosti Ac elementů
IR o délce 11 bp
![Page 8: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/8.jpg)
Transpozice Ds elementu u kukuřice
Funkční gen pro purpurovou barvu obilek
Vyčlenění Ds elementu z genu zprostředkované transponázou Ac elementu
Gen pro purpurovou barvu obilek přerušený transpozonem
Znovunabytí funkce genu pro purpurovou barvu obilek v buňkách, v nichž došlo k vyčlenění transpozonu.
Náhodnost procesu vyčlénění má za následek vznik skvrnitých obilek
![Page 9: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/9.jpg)
Transpozony u kukuřice Transpozony u Antirrhinum
Mozaikovitost květu je způsobena pohyby transpozonů, které jsou začleněny do obou alel genu pro anthokyanin. Vyčlenění transpozonůvede k vytváření červených sektorů.
![Page 10: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/10.jpg)
Mobilní elementy Drosophila melanogaster - P elementy
Transpozony navozujícídysgenezi hybridů
K transpozici dochází jen v zárodečných buňkách, kde se
tvoří aktivní transponáza
mariner – různédruhy drosofil, aj.
![Page 11: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/11.jpg)
Dysgeneze hybrid ů navozená transpozicí P-element ů
Kmen P Kmen M
Vysoká frekvence mutací,chromozomové aberace,
neschopnost tvorby gamet
P element 2,9 kb
31 bp
dereprese transponázy
![Page 12: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/12.jpg)
Typy transpozice
- intramolekulární
- intermolekulární
Mechanismy transpozice
„cut and paste“
![Page 13: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/13.jpg)
Vznik přímých repeticí v cílovém místě po začlenění transpozonu
Cílové místoVytvoření posunutých zlomů transponázou
Doplnění komplementárních úseků
Začlenění transpozonu do cílového místa
Duplikovaná cílová sekvence
![Page 14: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/14.jpg)
transpozon
Vznik kointegrátu
Rozklad kointegrátuhomologní rekombinací
Nová kopie transpozonu
Replikativní transpoziceTn3
![Page 15: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/15.jpg)
Struktura transpozonu Tn3
38 bp
res
![Page 16: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/16.jpg)
Mechanismus replikativní transpozice
![Page 17: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/17.jpg)
Chromozomová přeskupení navozená transpozony
= transpozon
(ektopické intrachromozomové výměny)
![Page 18: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/18.jpg)
Delece úseku mezi transpozony
Inverze úseku mezi transpozony
přímá opakováníobrácená opakování
rekombinacerekombinace
Dva stejné nebo podobné transpozony ve stejné (a) nebo obrácené (b) orientaci
a) b)
![Page 19: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/19.jpg)
Delece pozorované v místě začlenění IS1 v lokusu galE. coli
![Page 20: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/20.jpg)
Úloha transpozonů při evoluci R-plazmidů
- každý transpozon může být přenášen nezávisle
![Page 21: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/21.jpg)
RT – zpětnátranskriptáza
![Page 22: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/22.jpg)
(obsahují LTR)
![Page 23: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/23.jpg)
pol
RT
neautonomní
nemají LTR
long interspersednuclear elements
short interspersednuclear elements
![Page 24: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/24.jpg)
Mobilní elementy kvasinek - Ty elementy
LTR
Enzymy zajišťujícízpětnou transkripci a integraci DNA do nových míst v genomu
Retrovirům podobné elementy
![Page 25: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/25.jpg)
Retroelementy u drozofily
Copia elementy (element podobný retrovirům)
Gypsy elementy (element podobný retrovirům)
F, G a I-elementy (retropozony)
HeT-A, TART (telomere associated retrotransposons) – transpozice v telomerách, regenerace konců chromozomů ztracených při replikaci
![Page 26: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/26.jpg)
Inaktivní nejméně 50 milionů let
Alu
![Page 27: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/27.jpg)
Mechanismus transpozice L1 v lidském genomu
![Page 28: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/28.jpg)
Transpozice neretrovirových retrotranspozonů(sekvence LINE 1) místně specifickou rekombinací
Iniciační fáze, při níž endonukleáza(součást RT) připojená na L1 RNA štěpí cílovou sekvenci - uvolněná3´OH skupina funguje jako primer pro reverzní transkripci - vytváří se ssDNAnapojená na cílovou DNA.
V dalším kroku se vytvoří dsDNA, která se začlení do cílového místa
![Page 29: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/29.jpg)
HIV - Human immunodeficiency virus AIDS = acquired immune deficiency syndrom (syndrom získaného selhální imunity)
Th-lymfocyt
(+ další typy buněk -virus je polytrofní)
HIV-1 se váže na specifický receptor Th-lymfocytu, CD4
![Page 30: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/30.jpg)
Začlenění dsDNA viru HIV do chromozomu hostitelské bu ňky
![Page 31: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/31.jpg)
hnRNA mRNA
DNA
![Page 32: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/32.jpg)
Vznik upravených pseudogenů
Původní funkční gen
Sestřih a připojení polyA
Reverzní transkriptáza některé transkriptykonvertuje na cDNA
Vytvořená cDNA je začleněna do jiných míst genomu - vzniká pseudogen, který není funkční v důsledku chyběnípromotoru
![Page 33: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/33.jpg)
Retrotranspozice „homing retro-intronů“ skupiny II
Intron začleněný v jedné z kopií genu
kopie genu neobsahující intron
Vytvoření enzymu s dvojí aktivitou
Štěpení genu v cílovém místě
dvouřetězcový zlom
dsDNA kopie intronu
![Page 34: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/34.jpg)
po mnoha generacích
mobilní elementy
Vznik „odpadní“ DNA jako d ůsledek transpozice a následné inaktivacemobilních elementů
![Page 35: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/35.jpg)
Vznik retrovir ů přenášejících onkogeny
retrovirus
![Page 36: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/36.jpg)
Inzerční aktivace protoonkogenu pomalu transformujícími retroviry
nádor
Transdukce onkogenuakutně transformujícími retroviry
nádor
Akutn ě a pomalu transformující retroviry
![Page 37: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: Transpozony - mobilní genetické elementy](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022012701/61a3d5f4b5f3cb63c5688767/html5/thumbnails/38.jpg)
Transpozice retrovirů nebo retrotranspozonů místně-specifickou rekombinací
RNA RTŠtěpení koncůtranspozonu integrázou
Atak cílových sekvencína chromozomu
3-12 nt