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7.12:

Transposons à ADN

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Molecular Biology
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DNA-only Transposons

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Les transposons peuvent être trouvés dans les deux, procaryotes et eucaryotes, représentant 5%du génome de l’amoeba, 44%du génome humain et jusqu’à 90%du génome du maïs. Il existe de nombreux types de transposons, mais ils peuvent être largement caractérisés en deux classes distinctes-1 et 2 Les transposons de classe 1, également appelés rétrotransposons, nécessitent la transcription d’un ARN intermédiaire en ADN avant d’être inséré dans leur cible. Cependant, les transposons de classe 2, ou transposons à ADN uniquement, restent sous forme d’ADN tout au long de la transposition.Ils contiennent également un gène codant pour une enzyme multifonctionnelle appelée transposase. Le gène de la transposase est flanqué de répétitions inversées terminales, qui sont simple brin, d’environ 9 à 40 paires de bases de long, et des compléments inverses l’une de l’autre. Au cours de la transposition copier-coller”le gène exprime deux monomères de l’enzyme transposase, qui se lient aux répétitions inversées terminales.Quand les monomères dimérisent, ils rassemblent les deux répétitions inversées. Cela crée un complexe ADN-protéines stable appelé complexe synaptique, ou transpososome. Ensuite, le transpososome clive les brins d’ADN à chaque extrémité du transposon, laissant derrière lui des séquences appelées répétitions directes.Cela libère le transposon d’ADN donneur qui est maintenant libre d’être transporté vers une cible aléatoire. Pour l’insertion, la transposase effectue deux coupes en quinconce dans l’ADN cible en clivant les liaisons phosphodiester. Les brins coupés de l’ADN cible sont séparés pour créer un espace avec des débordements simple brin.Maintenant, l’extrémité 3 prime OH de l’ADN du transposon réagit avec l’extrémité 5 prime de l’ADN cible, laissant des espaces entre les extrémités 5 prime du transposon et 3 prime de la cible. L’ADN polymérase utilise l’extrémité 3 prime de l’espace comme une amorce et remplit l’espace dans un processus appelé duplication du site cible. L’ADN nouvellement synthétisé et le transposon sont joints par l’ADN ligase.Une telle insertion peut avoir des effets significatifs. Dans certains cas, il peut activer ou désactiver le gène cible en fournissant de nouveaux promoteurs ou isolateurs codés par le transposon. Il peut également modifier la fonction génique en perturbant l’épissage normal des exons pendant la génération de l’ARNm.Par exemple, cela peut se produire si un transposon contenant un nouveau site d’épissage saute dans un gène existant et retransmet les signaux transcriptionnels, ce qui entraîne la création d’un ARNm aberrant.

7.12:

Transposons à ADN

Les transposons à ADN uniquement sont appelés transposons autonomes car ils codent pour l’enzyme transposase nécessaire au mécanisme de transposition. L’insertion de transposons peut modifier les fonctions des gènes de plusieurs manières. Ils peuvent muter le gène, modifier l’expression du gène en introduisant un nouvelle séquence de promoteur ou d’isolant, introduire de nouveaux sites d’épissage et modifier les transcrits d’ARNm produits ou remodeler la structure de la chromatine.

Le site donneur d’où le transposon est excisé est soit dégradé, soit réparé. Les méthodes de réparation inexactes ne restaurent pas le donneur dans sa séquence d’origine, modifiant souvent par inadvertance son phénotype.

L’excision imparfaite d’éléments transposables entraîne le transfert de parties de séquences génomiques avec le transposon. Cela se traduit par un phénomène appelé réarrangement d’exons, où deux exons non apparentés sont positionnés l’un à côté de l’autre, ce qui entraîne de nouvelles structures géniques. Ainsi, la transposition peut non seulement déplacer des gènes, mais peut également réorganiser des éléments génétiques non mobiles.

Lors de l’insertion sur le site cible, les transposons peuvent modifier l’activité des éléments génétiques de l’hôte. Cela fait des transposons d’ADN des outils puissants dans l’édition du génome. En transgenèse, des transposons d’ADN synthétiques sont utilisés comme véhicules de gènes pour étudier les effets de l’ADN étranger dans l’organisme hôte. Un transposon d’ADN synthétique largement utilisé est le transposon Sleeping beauty qui est inséré dans les génomes de différentes espèces allant des protozoaires aux petits vertébrés tels que les poissons, les grenouilles et les souris, pour introduire de nouveaux traits ou découvrir de nouveaux gènes .

Suggested Reading

  1. Pray, Leslie A. "Transposons: The jumping genes." Nature education 1, no. 1 (2008): 204.
  2. Kazazian, Haig H. "Mobile elements: drivers of genome evolution." science 303, no. 5664 (2004): 1626-1632.
  3. Zeng, Lu, Stephen M. Pederson, R. Daniel Kortschak, and David L. Adelson. "Transposable elements and gene expression during the evolution of amniotes." Mobile DNA 9, no. 1 (2018): 17.
  4. Muñoz-López, Martín, and José L. García-Pérez. "DNA transposons: nature and applications in genomics." Current genomics 11, no. 2 (2010): 115-128.