7.11
Visão Geral da Transposição e Recombinação
Os transposons constituem uma parte significativa dos genomas de vários organismos. Portanto, acredita-se que a transposição desempenhou um papel evol…
A transposição é uma forma especializada de recombinação em que elementos genéticos como segmentos cromossômicos são relocados de uma posição no genoma para outra. Estes elementos móveis são chamados de transposões ou genes de salto. Cada transposão contém uma sequência de codificação para uma enzima chamada transposase, além de outros genes, bem como curto flanqueando sequências que são complementos inversos um do outro.
Há três tipos de transposição. No primeiro tipo, conhecido como não-replicativo ou transposição Conversadora, o gene codificação transposase produz a enzima diamérica que clivada em pequenas sequências invertidas que ladeiam o DNA do transposão. Então, as sequências invertidas se juntam para formar um laço de DNA que pode ser inserido em um cromossoma alvo por cortes mediados por transposase.
No segundo tipo chamado transposição replicativa, a transposase cliva ambos os terminais do transposão e do DNA alvo. Então as três extremidades principais do transposão e as cinco extremidades principais do DNA alvo são covalentemente anexadas em uma etapa chamada transferência da fita. Isto cria um intermediário onde o fim do cinco prime do transposão é unido ainda ao DNA do doador.
As extremidades não ligadas são usadas como primers pela polimerase do DNA para replicar o transposão. Este intermediário é chamado de cointegração. Enzimas chamadas resolvases clivam o intermediário no local de resolução interna gerando doador e DNA alvo que cada um tem uma cópia do transposão.
No terceiro tipo de transposição, O elemento transponível é primeiro transcrito em um RNA intermediário conhecido como retrotransposão. O RNA é copiado de volta para uma sequência de DNA pela transcrição reversa, e então inserido em um local alvo. Apesar de seus mecanismos diferentes, todos estes três processos podem alterar a estrutura genómica e potencialmente a função do DNA alvo.
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.