Übersicht über Transposition und Rekombination

Die Transposition ist eine spezielle Form der Rekombination, bei der genetische Elemente, wie z. B. Chromosomenabschnitte, von einer Position im Genom an eine andere verlagert werden. Diese beweglichen Elemente werden Transposons oder springende Gene genannt.

Jedes Transposon enthält neben anderen Genen auch eine kodierende Sequenz für ein Enzym namens Transposase sowie kurze flankierende Sequenzen, die umgekehrte Komplemente voneinander sind. Es gibt drei Arten der Transponierung.

Beim ersten Typ, der als nicht-replikative oder konservative Transposition bekannt ist, produziert das Transposase-kodierende Gen das dimere Enzym, das an kurzen invertierten Sequenzen spaltet, die ein DNA-Transposon flankieren. Dann kommen die invertierten Sequenzen zu einer DNA-Schleife zusammen, die durch Transposase-vermittelte Schnitte in ein Zielchromosom eingefügt werden kann.

Beim zweiten Typ, der als replikative Transposition bezeichnet wird, spaltet die Transposase sowohl die Transposon-Enden als auch die Ziel-DNA. Dann werden die 3'-Enden des Transposons und die 5'-Enden der Ziel-DNA in einem Schritt, der als Strangtransfer bezeichnet wird, kovalent angehängt.

Dadurch entsteht ein Zwischenprodukt, bei dem das 5'-Ende des Transposons noch an die Spender-DNA gebunden ist. Die unligierten Enden werden von der DNA-Polymerase als Primer verwendet, um das Transposon zu replizieren. Dieses Zwischenprodukt wird als Cointegrat bezeichnet.

Enzyme, die als Resolvasen bezeichnet werden, spalten das Zwischenprodukt an der internen Auflösungsstelle und erzeugen Donator- und Ziel-DNAs, die jeweils eine Kopie des Transposons aufweisen.

Bei der dritten Art der Transposition wird das transponierbare Element zunächst in ein RNA-Zwischenprodukt transkribiert, das als Retrotransposon bekannt ist. Die RNA wird durch reverse Transkription in eine DNA-Sequenz zurückkopiert und dann an einer Zielstelle eingefügt.

Trotz ihrer unterschiedlichen Mechanismen können alle drei Prozesse die genomische Struktur und möglicherweise die Funktion der Ziel-DNA verändern.