7.12
تسمى الجينات القافزة التي تحتوي على الحمض النووي فقط بالترانسبوزونات المستقلة لأنها ترمز إلى إنزيم الترانسبوزونات المطلوب لآلية النقل. يمكن أن يؤدي إد…
الوحدات المتنقلة ممكن أن تكون موجودة في كلا بدائيات النوى وحقيقيات النوى ممثلة 5٪من جينوم الأميبا 44%من الجينوم البشري وحتى 90 من جينوم الذرة. هناك عدة انواع مختلفة من الوحدات المتنقلة, لكن يمكن أن يكونوا متصفين على نطاق واسع 00:00:17.730 00:00:19.710 إلى فئتين متميزتين-1 و 2 وحدات متنقلة من الفئة 1 أيضا المعروف بإسم ريتروترانسبوزون تتطلب نسخ آر إن إيه الوسيط الى دى إن إيه 00:00:29.910 00:00:33.270 قبل إدخالها في هدفهم ولكن،الوحدات المتنقلة من الفئة 2 أو وحدات متنقلة فقط للدى إن إيه تبقى في شكل الدى إن إيه خلال عملية تبديل الموضع الجينى. 00:00:42.080 00:00:44.360 كما أنها تحتوي على ترميز لجين إنزيم متعدد الوظائف يسمى ترانسبوزاز.
جين ترانسبوزاز يكون محاط بتكرارات طرفية مقلوبة 00:00:51.680 00:00:55.670 التي هي أحادية الشريط طولها حوالى من تسعة إلى 40 أزواج قواعد و المكملات العكسية لبعضها البعض. أثناء القص واللصق فى عملية تعديل الموضع الجينى الجين يعبر عن اثنين من الوحدات الأحادية لإنزيم ترانسبوزاز التي ترتبط بالمتكررات المقلوبة الطرفية. عندما تتبلمر هذه الوحدات الأحادية فإنهم يجمعون التكرارين المقلوبين معا.
هذا يخلق مركب بروتين دى إن إيه مستقر 00:01:15.170 00:01:19.490 يسمى مركب متشابك أو ترانسبوسوم بعد ذلك الترانسبوسوم يشق أشرطة الحمض النووي دى إن إيه على كل نهاية من الوحدات المتنقلة تاركا وراءه تسلسلات تسمى التكرارات المباشرة. هذا يطلق وحدات متنقلة من الدى إن إيه المعطى, و الآن هو حر أن ينتقل الى هدف عشوائى. للإدراج الترانسبوزايز يقوم بعمل قطعين متداخلتين في الحمض النووي الهدف عن طريق شق روابط الفوسفوديستر.
الشرائط المقطوعة من الدى إن إيه الهدف يتم تفكيكها لخلق فجوة مع متدليات أحادية الشريط الآن هيدروكسيل النهاية 3'للوحدة المتنقلة فى الدى إن إيه 00:01:54.560 00:01:58.460 تتفاعل مع النهاية 5'للدى إن إيه الهدف تاركا فجوات بين نهايات الطرف 5 من الوحدات المتنقلة. و نهايات الطرف 3 للهدف. يستخدم الدى إن إيه بوليميراز نهاية الطرف 3 فى الفجوة كبادئة ويسد الفراغ في عملية تسمى تضاعف موقع الهدف الدى إن إيه المخلق حديثا ووحدات التنقل 00:02:16.620 00:02:19.730 ينضموا بالدى إن أيه لايجاز.
مثل هذا الإدراج يمكن أن يكون له تأثيرات كبيرة محتملة. في بعض الحالات قد يتم إيقاف الجين المستهدف أو تشغيله من خلال توفير محفزين جدد أو عوازل المشفرة بواسطة الوحدات المتنقلة. بدلا من ذلك يمكن أيضا أن يغير وظيفة الجين عن طريق تعطيل ربط الإكسون الطبيعى أثناء انتاج آر إن أيه الرسول على سبيل المثال يمكن أن يحدث هذ إذا كانت وحدات التنقل تحتوى على موقع ربط جديد يقفز الى جين موجود 00:02:48.170 00:02:51.110 ويعيد ربط إشارات النسخ مما يؤدى إلى خلق آر إن أيه رسول غير ثابت.
Q1: What is the difference between class one and class two transposons?
Class one transposons, called retrotransposons, require transcription into an RNA intermediate before insertion into target DNA. Class two transposons, or DNA-only transposons, remain in DNA form throughout transposition. Both types can move within genomes, but DNA-only transposons use a cut-and-paste mechanism involving the enzyme transposase.
Q2: How do terminal inverted repeats function in DNA-only transposons?
Terminal inverted repeats are short DNA sequences flanking the transposase gene, typically 9 to 40 base pairs long and reverse complements of each other. Transposase monomers bind to these repeats, and when they dimerize, they bring the inverted repeats together to form a stable DNA-protein complex called a transpososome, enabling transposon mobilization.
Q3: What happens during target site duplication in transposon insertion?
During insertion, transposase makes staggered cuts in target DNA, creating single-stranded overhangs. The transposon's 3' OH end joins the target DNA's 5' terminal, leaving gaps. DNA polymerase fills these gaps using the 3' end as a primer, and DNA ligase seals the newly synthesized DNA to the transposon, completing target site duplication.
Q4: How can transposon insertion alter gene expression?
Transposon insertion can alter gene expression by introducing novel promoters or insulators that turn genes on or off. Additionally, if a transposon contains new splice sites, it can disrupt normal exon splicing during mRNA generation, creating aberrant mRNA transcripts and changing the resulting protein structure or function.
Q5: What is exon shuffling and how does it relate to transposition?
Exon shuffling occurs when imperfect excision of transposable elements carries genomic sequences along with the transposon. When inserted at a new location, this positions unrelated exons adjacent to each other, creating new gene structures. This process allows transposition to reorganize non-mobile genetic elements and generate genetic diversity.
Q6: Why are DNA-only transposons considered autonomous elements?
DNA-only transposons are autonomous because they encode transposase, the multifunctional enzyme required for their own transposition mechanism. This self-sufficiency allows them to move independently within the genome without requiring proteins from other sources, making them powerful tools in genome editing and transgenesis applications.
Q7: What is the Sleeping Beauty transposon and how is it used?
The Sleeping Beauty transposon is a synthetic DNA transposon widely used in transgenesis as a gene vehicle to introduce foreign DNA into host organisms. Researchers use it across diverse species ranging from protozoa to small vertebrates like fishes, frogs, and mice to study foreign DNA effects, introduce new traits, or discover novel genes.