7.12
transposón sólo de ADN
Los transposones exclusivos de ADN se denominan transposones autónomos porque codifican la enzima transposasa necesaria para el mecanismo de transposi…
Los transposones se pueden encontrar tanto en procariotas como en eucariotas, representando el 5% del genoma de la ameba, el 44% del genoma humano y hasta el 90% del genoma del maíz. Hay muchos tipos diferentes de transposones, pero se pueden caracterizar en dos clases distintas: una y dos.
Los transposones de clase uno, también conocidos como retrotransposones, requieren la transcripción de un ARN intermedio en el ADN antes de ser insertados en su objetivo.
Sin embargo, los transposones de clase dos, o "transposones solo de ADN", permanecen en forma de ADN durante toda la transposición. También contienen un gen que codifica una enzima multifuncional llamada transposasa.
El gen de la transposasa está flanqueado por repeticiones invertidas terminales que son monocatenarias, de aproximadamente 9 a 40 pares de bases de largo, y complementos inversos entre sí. Durante la transposición de cortar y pegar, el gen expresa dos monómeros de la enzima transposasa, que se unen a las repeticiones invertidas terminales.
Cuando los monómeros se dimerizan, juntan las dos repeticiones invertidas. Esto crea un complejo proteico de ADN estable llamado complejo sináptico o transpososoma.
A continuación, el transpososoma escinde las hebras de ADN en cada extremo del transposón, dejando atrás secuencias llamadas repeticiones directas. Esto libera el transposón del ADN del donante, y ahora es libre de ser transportado a un objetivo aleatorio.
Para la inserción, la transposasa realiza dos cortes escalonados en el ADN objetivo mediante la escisión de los enlaces fosfodiéster. Las hebras cortadas del ADN objetivo se separan para crear un espacio con salientes de una sola hebra.
Ahora, el extremo 3' OH del ADN del transposón reacciona con el terminal 5' del ADN objetivo, dejando espacios entre los extremos 5' del transposón y los extremos 3' del objetivo.
La ADN polimerasa utiliza el extremo 3' del espacio como cebador y llena el espacio en un proceso llamado duplicación del sitio objetivo. El ADN recién sintetizado y el transposón se unen mediante la ADN ligasa.
Dicha inserción puede tener posibles efectos significativos. En algunos casos, puede activar o desactivar el gen diana al proporcionar nuevos promotores o aislantes codificados por el transposón.
Alternativamente, también puede alterar la función del gen al interrumpir el empalme normal de exones durante la generación de ARNm. Por ejemplo, esto puede suceder si un transposón que contiene un nuevo sitio de empalme salta a un gen existente y reconfigura las señales transcripcionales, lo que resulta en la creación de un ARNm aberrante.
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.