Gen nhảy là gì?

Các yếu tố tải, giỏi “gene nhảy”, lần thứ nhất được xác minh bởi vì Barbara McClintock vào trong thời điểm 1940; chúng rất có thể được gọi phổ biến là transposons. Tại sao transposons lại thịnh hành ở tế bào nhân thực mang đến vậy, với đúng mực thì bọn chúng là gì?

Các nguyên tố có công dụng chuyên chở (Transposable elements, TEs), còn được gọi là “gene nhảy”, là những trình từ bỏ ADoanh Nghiệp dịch chuyển xuất phát điểm từ một vị trí này đến (các) địa điểm khác vào hệ ren.quý khách đang xem: Transposon là gì

Các nhân tố này lần đầu được xác minh trong số những thử nghiệm trong quy trình tiến độ 1944 – 1945 vì bên DT học tập Barbara McClintock của Phòng thể nghiệm Cold Spring Harbor trên Thủ đô New York. Bà công bố kết kim cương của bản thân băm 1951, mặc dù các bên sinh học ban đầu hoài nghi về phát hiện của McClintochồng.

Bạn đang xem: Transposon là gì

Thế cơ mà, qua vài ba thập kỷ tiếp sau, có vẻ như rằng không những có riêng biệt TE “nhảy”, nhưng chúng còn được vạc hiện thấy sinh sống gần như là toàn bộ những sinch đồ dùng (cả nhân sơ cùng nhân thực) cùng thông thường sẽ có số lượng khá béo trong hệ gen. Ví dụ, TEs làm cho ngay sát 50% hệ gene bạn và cho tới 90% hệ gene của ngô (SanMiguel, 1996).


*

Các các loại Transposons

Ngày ni, các đơn vị khoa học biết rằng có không ít một số loại TEs khác nhau, cũng tương tự số cách để phân loại chúng.

Một trong các đều kiểu phân các loại thịnh hành đó là thân những TEs yên cầu sự phiên mã ngược (Tức là phiên trường đoản cú ARN thành ADN) để gửi vị cùng với hồ hết TEs ko yên cầu điều này. Các nhân tố thứ nhất còn được gọi là retrotransposons tuyệt TEs lớp 1, trong khi nhóm đồ vật nhị còn được biết đến là các DNA transposons tuyệt TEs lớp 2.

Hệ thống Ac/Ds mà McClintoông chồng sẽ vạc hiển thị rơi vào hoàn cảnh team thứ hai. Các team TEs không giống nhau được tra cứu thấy vào hệ ren của những nhân thực khác biệt (hình 1).


*

Hình 1: Số lượng kha khá của retrotransposons và DNA transposons trong số hệ ren của loại nhân thực khác nhau. Biểu đồ này cho biết thêm sự đóng góp của DNA transposons tương tự như retrotransposons vào toàn bô các một số loại nguyên tố chuyển vận trong hệ gene của những loại. (Sc: Saccharomyces cerevisiae; Sp: Schizosaccharomyces pombe; Hs: Homo sapiens; Mm: Mus musculus; Os: Oryza sativa; Ce: Caenorhabditis elegans; Dm: Drosophila melanogaster; Ag: Anopheles gambiae, malaria mosquito; Aa: Aedes aegypti, yellow fever mosquito; Eh: Entamoeba histolytica; Ei: Entamoeba invadens; Tv: Trichomonas vaginalis.)2007 Annual Reviews Feschotte, C. và Prityêu thích, E. J. DNA transposons and the evolution of eukaryotic genomes. Annual reviews in Genetics 41, 331–348.

DNA Transposons

Tất cả những TEs lớp 2 hoàn hảo tuyệt hoàn toàn có thể trường đoản cú nói là “từ trị” mã hóa protein transposase, thứ cơ mà bọn chúng đề xuất nhằm chèn cùng cắt (hình 2). Một số trong những những TEs này cũng mã hóa những protein không giống.

Chú ý rằng DNA transposon ko khi nào áp dụng RNA trung gian – bọn chúng luôn luôn dịch rời Theo phong cách riêng rẽ, giảm cùng cyếu chủ yếu bản thân từ bỏ hệ ren áp dụng hình thức được Hotline là “cut & paste”.


*

TE lớp 2 được khẳng định vày sự có mặt của những trình từ lặp trái hướng (TIR), khoảng 9 – 40 bp, nằm ở vị trí nhị đầu (hình 3). giữa những sứ mệnh của TIR là và để được nhận thấy do transposase.


*

Hình 3: Cấu trúc của một DNA transposon. DNA transposons được bao 2 bên bởi TIR. Các trình từ bỏ lặp trái hướng này bổ sung cùng nhau. 2013 Nature Education Adapted from Pierce, Benjamin. Genetics: A Conceptual Approach, 2nd ed. All rights reserved.

Trong khi, cả TE lớp 1 và 2 những chứa trình trường đoản cú lặp thuộc chiều kẹp phía hai bên (hình 3). Các trình trường đoản cú lặp cùng chiều này chưa hẳn là một trong những bộ phân thực thú của TE; cố vào kia, chúng có vai trò vào việc cyếu TE vào DNA. mà còn, sau khoản thời gian một TÉ được cắt, những trình trường đoản cú lặp này bị bỏ lại như là “gần như lốt chân”. Thông thường, rất nhiều vết chân này làm biến hóa bộc lộ gene của cả sau khi nguyên tố chuyển động đã dịch rời đến địa chỉ không giống vào hệ gene.

Dưới 2% hệ gene được tạo cho do TE nhóm 2. Điều này Có nghĩa là đa phần trong những những nguyên tố chuyển vận ở trong về TEs lớp không giống – retrotransposons (Kazazian & Moran, 1998).

Retrotransposons

Không nhỏng những yếu tố lớp 2, các yếu tố lớp 1 – tức retrotransposons – dịch chuyển trải qua hoạt động của RNA trung gian.

Nói biện pháp không giống, TEs lớp 1 không mã hóa transposase; thế vào đó, chúng tạo nên những bản phiên mã RNA và sau đó phụ thuộc vào enzyme reverse transcriptase nhằm phiên mã ngược trình tự RNA thành DNA, rồi tự DNA bắt đầu chèn vào địa điểm đích.

Có nhị các loại chủ yếu vào TE lớp 1: LTR retrotransposons, gồm một đặc thù là sự việc xuất hiện của trình từ lặp dài ở nhì đầu (LTRs) ; và non-LTR TEs không tồn tại trình từ lặp.

Cả LINE1 (xuất xắc L1) cùng Alu là những chúng ta non-LTR TEs. Yếu tố L1 dài vừa phải khoảng 6 kb. Ngược lại, yếu tố Alu hay chỉ cất mấy trăm nucleotide, chính vì như vậy chúng được xem như là nhân tố chuyên chở rải rác rến ngắn thêm, tốt short interspersed transposable element, giỏi SINE.

Alu đặc trưng vô cùng nhiều chủng loại, vó xuất phát tự linh trưởng cùng trong thời hạn tươn đối ngắn nhân lên con số thành 1 triệu bản sao trong mỗi tế bào bạn.

L1 cũng phổ biến vào hệ gen fan, tuy nhiên ko xuất hiện các bạn dạng sao như Alu, kích cỡ bự của chính nó gồm nghĩa rằng nhân tố này tạo cho khoảng 15%–17% trình tự hệ ren (Kazazian và Moran, 1998; Slotkin & Martienssen, 2007).

Ở người, các non-LTR TEs này là nhóm transposon tốt nhất còn vận động ; LTR retrotransposons với DNA transposons chỉ với là những di tích lịch sử cổ điển với không hề kỹ năng dịch rời nữa.

Transposons từ quản ngại cùng ko tự quản

Cả TEs lớp 1 tốt lớp 2 đa số rất có thể là từ bỏ quản ngại hoặc ko.

TEs tự cai quản hoàn toàn có thể tự dịch rời, trong những lúc những yếu tố không từ bỏ cai quản nên cần sự xuất hiện của các TEs không giống để dịch chuyển.

Đây là do các nguyên tố ko trường đoản cú quản thiếu thốn những gen đến transposase cùng reverse transcriptase vốn quan trọng mang lại quá trình chuyển vị. Ví dụ làm việc nhân sơ, yếu tố Ac là từ bỏ quản ngại vị chúng rất có thể từ bỏ dịch rời, trong những lúc nguyên tố Ds là ko từ bỏ quản ngại vì chưng yêu cầu lệ thuộc vào sự có mặt của Ac.

Gen khiêu vũ làm cái gi (quanh đó vấn đề “nhảy”)?

Thực tế rằng gần một nửa hệ ren người làm cho vị TEs, với cùng một tỉ lệ thành phần đáng chú ý chúng là L1 cùng Alu, cầm new dâng lên một câu hỏi quan lại trọng : toàn bộ những ren nhảy đầm này làm những gì, không tính câu hỏi khiêu vũ nhót ?

Nếu nó “hạ cánh” xuống một ren thì hoàn toàn có thể gây nên hốt nhiên biến, nhỏng đã làm được vạc hiện Khi chèn L1 vào ren mã hóa yếu tố VIII khiến căn bệnh tiết ko đông (Kazazian et al., 1988).

Xem thêm: Cách Sử Dụng Teamviewer Như Thế Nào, Hướng Dẫn Sử Dụng Teamviewer 14, 15 Chi Tiết Nhất

Tương từ như vậy, một vài ba năm tiếp theo, những đơn vị nghiên cứu thấy L1 trong gene APC ngơi nghỉ các tế bào ung thỏng bao tử nhưng ko thấy ngơi nghỉ gen APC của không ít tế bào khỏe khoắn bên trên và một bệnh nhân. Như vậy chứng thực rằng L1 đưa vị vào tế bào trúc, cùng rằng yếu tố này hoàn toàn có thể mang một vai trò khởi xướng của các dịch (Miki et al., 1992).

Transposons câm

Trái ngược với L1, phần lớn TEs có vẻ như câm yên ổn – nói theo cách khác, những nhân tố này sẽ không tạo nên ảnh hưởng tác động kiểu hình nào, tương tự như không vậ hễ vào hệ gen. Ít duy nhất đó cũng là cách nhìn đống ý trong giới kỹ thuật.

Một số TEs câm im bị bất hoạt do chúng có thốt nhiên biến ảnh hưởng tác động cho kĩ năng di chuyển của chúng ; một số trong những không giống trọn vẹn ngulặng vẹn cùng có công dụng vận tải cơ mà bị duy trì bất hoạt vì những qui định di truyền ngoại ren như là methyl hóa ADN, tái cấu trúc chromatin với miRNAs.

Trong tái cấu tạo DNA ví dụ điển hình, sự biến hóa chất hóa học đối với các protein bám chromatin để cho chromatin trsinh hoạt nên bị thắt lại ở một trong những vùng của hệ gene, các gen với cả những TEs trong vùng kia bị bất hoạt do các enzyme phiên mã đơn giản dễ dàng là cần thiết tiếp cận promotor gen được.

Một ví dụ không giống về transposon câm im tương quan mang đến thực vật, sống đưa ra Arabidopsis.

Các đơn vị nghiên cứu tập trung đến những thực trang bị này phân phát hiện nay rộng 20 trình trường đoản cú transposon chợt đổi mới khác nhau (trong những số ấy có một loại được phạt bên trên ngô).

Ở những cây kiểu ngốc, các trình từ này bị methyl hóa, hoặc bị câm im. Tuy nhiên, làm việc những cây mà lại bị khuyết tận về một tốt vài gen tđắm say gia quá trình methyl hóa, những transposon đã làm được phiên mã.

Nhiều hơn, một trong những giao diện hình hốt nhiên đổi thay đã có tò mò giữa những cây bị khuyết tật quy trình methyl hóa, và những mẫu mã hình này có tương quan tới việc cnhát transposon (Miura et al., 2001).

Dựa vào rất nhiều nghiên cứu điều này, những đơn vị công nghệ biết rằng một vài TEs bị duy trì câm lặng bởi hình thức ngoại ren ; tuy nhiên, giữa những năm vừa mới đây các bên nghiên cứu bắt đầu trường đoản cú hỏi liệu bao gồm TEs cũng có thể có sứ mệnh trong quá trình bất hoạt bởi ngoại gen.

Thú vị là, thiết yếu Barbara McClintoông chồng là fan trước tiên đề suất rằng TEs rất có thể sở hữu các loại mục đích điều hòa này (McClintoông xã, 1951). Cũng phải mất mặt hàng thập kỷ cho các đơn vị kỹ thuật tích lũy vật chứng nhằm chu đáo rằng dường như suy đoán của McClintoông chồng là đúng.

Transposons có thể mã hóa siRNA nhằm ổn định chủ yếu quy trình làm câm lặng chúng

Bởi vày sự chuyển vị của transposon hoàn toàn có thể mang tính chất phá hoại, không tồn tại gì không thể tinh được Lúc phần nhiều trình từ bỏ transposon sinh sống hệ gen fan là im lặng, vì thế có thể chấp nhận được hệ gene này vẫn trường tồn kha khá bình ổn, bất kể tỉ lệ của TEs là nỗ lực như thế nào.

Thực tế, những công ty nghiên cứu và phân tích cho là 17% hệ gene người được mã hóa vị các trình từ bỏ tương quan mang đến L1, chỉ ở mức 100 Lmột là vẫn còn đấy chuyển động mà thôi.

bên cạnh đó, các bên kỹ thuật gợi ý rằng kể cả những TEs hoạt động ít ỏi còn sót lại này sự khắc chế quan trọng nhảy theo rất nhiều cách thức dù rằng có thừa qua sự bất hoạt nước ngoài ren.

Ví dụ, sinh hoạt tế bào người, small interfering RNAs (siRNAs), còn được gọi là RNAi rất có thể ngăn uống cản sự chuyển vị.

RNAi là một trong lý lẽ diễn ra tự nhiên và thoải mái nhưng sinh đồ vật nhân thực hay dùng để làm cân bằng biểu thị ren.

Điều khiến độc đáo trong tính huống này là siRNA can thiệp vào hoạt tính của L1 là gồm bắt đầu tự trình tự 5’UTR của LTR của L1. Cụ thể, 5’UTR của L1 mang trong mình 1 promotor thuận nghĩa cho các gene của L1, cũng giống như một promotor đối nghĩa mã hóa ra RNA đối nghĩa.

Yang cùng Kazazian (2006) đã xác minh rằng điều này tạo nên các trình trường đoản cú tương đồng có thể lai với nhau, chính vì vậy hiện ra phân tử RNA mạch kxay – đáp ứng nhỏng là 1 cơ chất đến RNAi.

ngoài ra, Khi những đơn vị nghiên cứu và phân tích ức chế cơ chế làm câm bằng siRNA kia, họ thấy một sự tăng sản phẩm phiên mã L1, gợi ra rằng sự phiên mã yếu tố L1 thực tiễn bị ức chế bằng siRNA.

Transposon không hẳn luôn phá hoại

Không đề nghị toàn bộ sự nhảy đầm chỗ của transopson phần nhiều tạo ra những ảnh hưởng bất lợi.

Thực tế các transposon có thể quản lý và vận hành quy trình tiến hóa hệ gene bằng phương pháp cửa hàng sự gửi vị những trình tự trong hệ ren, sự xáo trộn những exon tương tự như sự sửa chữa thay thế đứt gãy ADN mạch kxay.

Sự chèn và gửi vị có thể cũng đổi khác các vùng điều hòa gen với những hình dáng hình. Thực tế rằng những yếu tố chuyển vận không hẳn thời điểm nào thì cũng rất có thể giảm một giải pháp tuyệt đối với rất có thể đem đi một trong những trình từ bỏ hệ gen có tác dụng tạo ra hiện tượng kỳ lạ được Call là đảo lộn exon.

Khả năng của những transposon là tăng nhiều chủng loại DT, với năng lượng của hệ gen vào bài toán ức chế gần như trọn vẹn hoạt động của TEs, dẫn đến một sự cân bằng, nhằm rồi TEs trở nên một phần quan trọng vào tiến hóa và cân bằng gen trong tất cả các sinc đồ tất cả các loại trình tự này.

Tđê mê khảo

Bailey, J. A., et al. Molecular evidence for a relationship between LINE-1 elements and X chromosome inactivation: The Lyon repeat hypothesis. Proceedings of the National Academy of Sciences 97, 6634–6639 (2000)Kazazian, H. H. Mobile elements: Drivers of genome evolution. Science 303, 1626–1632 (2004) doi:10.1126/science.1089670Koga, A., et al. Vertebrate DNA transposon as a natural mutator: The medaka fish Tol2 element contributes lớn genetic variation without recognizable traces. Molecular Biology & Evolution 23, 1414–1419 (2006) doi:10.1093/molbev/msl003McLean, P. McClintochồng và the Ac/Ds transposable elements of corn, www.ndsu.nodak.edu/instruct/mcclean/plsc431/transelem/trans1.htm (1997)Miki, Y., et al. Disruption of the APC ren by a retrotransposal insertion of L1 sequence in colon cancer. Cancer Research 52, 643–645 (1992)Moran, J. V., et al. Exon shuffling by L1 retrotransposition. Science 283, 1530–1534 (1999)SanMiguel, Phường., et al. Nested retrotransposons in the intergenic regions of the maize genome. Science 274, 765–768 (1996)

Citation: Pray, L. (2008) Transposons: The jumping genes. Nature Education 1(1):204