7.11
تشكل الترانسبوزونات جزءًا كبيرًا من جينومات الكائنات الحية المختلفة. لذلك، يُعتقد أن التبديل لعب دورًا تطوريًا رئيسيًا في حدوث الأنواع عن طريق تغيير أ…
تبديل موضع الجين هو شكل متخصص من التهجين الذى فيه يتم نقل العناصر الجينية مثل أجزاء الكروموسومات من موقع في الجينوم لآخر. 00:00:11.840 00:00:16.460 تسمى هذه العناصر المتنقلة بالوحدة المتنقلة أو الجينات القافزة. كل وحدة متنقلة تحتوي على تسلسل شفرة لإنزيم يسمى ترانسبوزيز بالإضافة إلى الجينات الأخرى وكذلك تسلسلات مرافقة قصيرة التى هى تكمل كل منهما الآخربشكل عكسي.
00:00:29.050 00:00:31.660 هناك ثلاثة أنواع من تبديل الموضع 00:00:31.660 00:00:35.200 في النوع الأول المعروف باسم تبديل الموضع الغير متضاعف أو المحافظ لجين الذى يرمز إلى ترانسبوزاز ينتج انزيم ثنائى الوحدة الذى يشق عند تسلسل مقلوب قصير الذى 00:00:43.000 00:00:45.340 يحيط بالوحدة المتنقلة للدى إن إيه. ثم التسلسل المقلوب يقترب من بعضه لتشكيل حلقة الدى إن إيه التي يمكن إدراجها في الكروموسوم الهدف عن طريق قطع وسطية. في النوع الثاني يسمى تبديل الموضع التضاعفى يشق الترانسبوزيز كلا طرفى الوحدة المتنقلة والحمض النووي المستهدف.
ثم الأطراف 3 للوحدة المتنقلة و الأطراف 5 00:01:07.725 00:01:10.770 للدى إن إيه الهدف تتصلا تساهميا 00:01:10.770 00:01:14.010 في خطوة تسمى نقل الشريط. هذا يخلق وسيط حيث الطرف 5 للوحدة المتنقلة لا يزال متصلا بدى إن إيه المعطى. 00:01:20.940 00:01:25.170 الأطراف غير المربوطة يتم استخدامها كبادئة بواسطة الدى إن إيه بوليميراز لتضاعف الوحدة المتنقلة.
هذا الوسيط يسمى بالمتكامل. إنزيمات تسمى ريسولفازيس تشق الوسيط 00:01:34.940 00:01:39.020 في موقع داخلى واضح منتجا بذلك دى إن إيه للمانح والهدف التى بكل منها نسخة من الوحدة المتنقلة. في النوع الثالث من النقل العنصر القابل للنقل يكون فى البداية 00:01:48.820 00:01:51.520 منسوخة إلى وسيط آر إن إيه والمعروف يإسم ريتروترانسبوزون آر إن أيه يتم نسخه إلى تسلسل دى إن إيه بالنسخ العكسى و بعد ذلك 00:01:59.590 00:02:02.220 يتم إدراجه في موقع الهدف على الرغم من آلياتهم المختلفة كل هذه العمليات الثلاث يمكن أن تغير التركيب الجينومي ويحتمل وظيفة الحمض النووي الهدف.
Q1: What are transposons and how do they move within the genome?
Transposons, also called jumping genes, are mobile genetic elements that relocate from one genomic position to another through transposition. Each transposon contains a transposase gene encoding an enzyme that catalyzes movement, plus flanking sequences and other genes. This specialized recombination process can alter genomic structure and potentially affect target DNA function.
Q2: What is the difference between non-replicative and replicative transposition?
Non-replicative transposition involves transposase cleaving inverted flanking sequences to form a DNA loop inserted into a target chromosome without copying. Replicative transposition creates a cointegrate intermediate where the transposon is copied during insertion, resulting in both donor and target DNA retaining one transposon copy after resolvase cleavage.
Q3: How does retrotransposition differ from DNA transposition mechanisms?
Retrotransposition first transcribes the transposable element into an RNA intermediate called a retrotransposon. Reverse-transcriptase then copies this RNA back into DNA, which is inserted into a target site. This RNA-mediated mechanism contrasts with direct DNA-based transposition, yet all three transposition types can alter genomic structure and function.
Q4: Why do transposons rarely move within genomes?
Transposons rarely move because transposition can have deleterious effects on genome stability and gene function. The frequency of transposition correlates with sequence specifications and structural motifs at donor and target sites. This low frequency means genetic selection is required to detect transposition outcomes, such as color variegation in maize or white patches on Snapdragon flowers.
Q5: What evolutionary roles have transposons played in organisms?
Transposons comprise significant portions of many organism genomes and likely drove speciation by changing genome sizes and modifying gene expression patterns. In bacteria, transposition confers antibiotic resistance by transferring resistant genetic elements. In eukaryotes, transposons regulate target genes under physiological stress conditions, a mechanism extensively studied in plants.
Q6: What structural features do all transposons share?
All transposons contain a transposase-encoding gene and short flanking sequences that are reverse complements of each other. These inverted sequences are critical recognition sites where transposase cleaves DNA during movement. Additionally, transposons carry other genes beyond transposase, enabling their diverse functions across different genomic contexts.
Q7: How does the cointegrate intermediate form during replicative transposition?
During replicative transposition, transposase cleaves both transposon terminals and target DNA. The 3' ends of the transposon are covalently attached to the 5' ends of target DNA through strand transfer, creating a cointegrate where the transposon's 5' end remains attached to donor DNA. DNA polymerase then uses unligated ends as primers to replicate the transposon.