Nur-DNA-Transposons

Transposons sind sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten zu finden und machen 5 % des Amöbengenoms, 44 % des menschlichen Genoms und bis zu 90 % des Maisgenoms aus. Es gibt viele verschiedene Arten von Transposons, aber sie können grob in zwei verschiedene Klassen unterteilt werden - eins und zwei.

Transposons der ersten Klasse, auch Retrotransposons genannt, erfordern die Transkription eines RNA-Zwischenprodukts in die DNA, bevor sie in ihr Ziel eingefügt werden.

Transposons der Klasse zwei - oder "Nur-DNA-Transposons" - verbleiben jedoch während der gesamten Transposition in DNA-Form. Sie enthalten auch ein Gen, das für ein multifunktionales Enzym namens Transposase kodiert.

Das Transposase-Gen wird von terminalen invertierten Wiederholungen flankiert, die einzelsträngig sind, etwa 9 bis 40 Basenpaare lang sind, und umgekehrte Komplemente voneinander. Während der Cut-and-Paste-Transposition exprimiert das Gen zwei Monomere des Transposase-Enzyms, die an die terminalen invertierten Wiederholungen binden.

Wenn die Monomere dimerisieren, bringen sie die beiden invertierten Wiederholungen zusammen. Dadurch entsteht ein stabiler DNA-Proteinkomplex, der als synaptischer Komplex oder Transpososom bezeichnet wird.

Als nächstes spaltet das Transpososom die DNA-Stränge an jedem Ende des Transposons und hinterlässt Sequenzen, die als direkte Wiederholungen bezeichnet werden. Dadurch wird das Transposon aus der Spender-DNA freigesetzt und es kann nun zu einem zufälligen Ziel transportiert werden.

Für die Insertion macht die Transposase zwei gestaffelte Schnitte in der Ziel-DNA, indem sie die Phosphodiesterbindungen spaltet. Die abgeschnittenen Stränge der Ziel-DNA werden auseinandergezogen, so dass eine Lücke mit einzelsträngigen Überhängen entsteht.

Nun reagiert das 3'-OH-Ende der Transposon-DNA mit dem 5'-Ende der Ziel-DNA und hinterlässt Lücken zwischen den 5'-Enden des Transposons und den 3'-Enden des Ziels.

Die DNA-Polymerase verwendet das 3'-Ende der Lücke als Primer und füllt die Lücke in einem Prozess, der als Duplikation an der Zielstelle bezeichnet wird. Die neu synthetisierte DNA und das Transposon werden durch DNA-Ligase verbunden.

Ein solches Einsetzen kann erhebliche mögliche Auswirkungen haben. In einigen Fällen kann es das Zielgen ein- oder ausschalten, indem es neuartige Promotoren oder Isolatoren bereitstellt, die vom Transposon kodiert werden.

Alternativ kann es auch die Genfunktion verändern, indem es das normale Exon-Spleißen während der mRNA-Generierung stört. Dies kann zum Beispiel passieren, wenn ein Transposon mit einer neuen Spleißstelle in ein bestehendes Gen springt und die Transkriptionssignale neu verdrahtet – was zur Entstehung einer aberranten mRNA führt.