Vl 9: Transposons Flashcards
(18 cards)
Was sind Transposons
- sind mobile genetische Elemente, die kopiert oder aus dem Genom herausgeschnitten und an einer anderen Stelle eingefügt werden können
-> dieser Vorgang heißt Transposition
Transposon: ein DNA-Abschnitt, der seine Position im Genom verändern kann. Man nennt sie auch “springende Gene”. Sie können sich innerhalb eines Genoms oder sogar zwischen verschiedenen Genomen bewegen. Transposonen sind in fast allen Lebewesen zu finden und können einen erheblichen Teil des Genoms ausmachen
Warum ist es nicht schlimm, dass die Genomorganisisation von homo sapiens aus fast 50% Transposons besteht?
- codierende Sequenz Proteine, die für uns wichtig sind sind nur ca 1,5%
Genomorganisation von homo sapiens
- LINE ca. 20%
- SINE ca. 13%
- HERV ca. 8%
- DNA-Transposons ca. 3%
- Genom-Duplikation ca. 5%
- einfache Wiederholungen ca. 3%
- transkribierte Sequenzen (Gene) ca. 28%
- codierende Sequenz-> Proteine ca. 1,5%
Welche Mechanismen der Transposition/T Transposontypen gibt es?
1. über ein DNA-Intermediat
- class II transposons
-> replikative (copy and paste) Bsp: Viren evolutiv IS1 und TN10 in E. coli
-> nicht replikativ (cut and paste) werden nicht mehr Ds/Ac in Mais
2. Über ein RNA-Intermediat
- class I transposons
-> Retrotransposons LTR-Retrotransposons/ LINES (non-LTR Retrotransposon)
-> Retroposons SINES (no LTR)
RNA: Sie werden in RNA transkribiert, die dann in DNA (cDNA) rücktranskribiert wird, um sich an einer anderen Stelle im Genom zu integrieren
DNA: Sie werden durch das Enzym Transposase erkannt und aus der DNA ausgeschnitten. Anschließend werden sie an einer anderen Stelle im Genom wieder eingefügt
LTR: “long terminal Repeats” was bedeutet, dass diese Transposongruppe von identischen Sequenzen umschlossen ist
SINEs (Short interspersed nuclear elements) sind 100-500 Basenpaare lang
LINEs (Long interspersed nuclear elements) sind 6000–7000 Basenpaare lang
Aufbau eines Transposon
- Transposable ELemente sind direkten Repetation flankiert
- in der Mitte ist der codierte Bereich
- wird ummschlossen durch Terminal inverted repeats, Sequenzen unterschiedlicher Richtung-> wichtig für Erkennung der Transposons
- wird umschlossen von flanking direkt repeats, Fußabdruck in gleiche Richtung
Woher kommen die direkten Repetationen
- schneiden am DNA-Doppelstrang
- es wird die DNA Sequenz erkannt und dadurch die Zielstelle
- Transposable Element baut dann Transposon ein, dabei werden die Lücken nicht geschlossen
- Lücken werden dann mit der DNA Polymerase aufgefülllt-> flanking direct repeats (flankierende direkte Repetation)
Für was steht Ac und Ds
Ac = activator element
Ds = dissociative element
Was bewikt das Ds Element bei der Kornfarbe
Transposition des Ds Element zerstört das Gen C für die Kornfarbe
- kann auch zu varigierten Körnern führen (kommt drauf an wann das Gen rausspringt)
Sind Ac und Dc verwandt?
- ja, Ac und Ds sind verwandt
- Ac ist ein volles DNA Transposon, wobei Ds von Transposase abhängig ist, nicht mehr aktiv ist
- Ds braucht die Transposase von Ac
Cut and paste Transposition
- Excision
- Integration
3a. DNA repair ohne template-nicht-replikativ
3b. DNA repair mit Schwesterchromatide als Template- replikativ
Retrotransposons
- mobil per RNA-Intermediat
– Element muss transkribiert werden
– Eine Reverse Transkriptase produziert eine DNA- Kopie für die Integration - Retrotransposons sind nicht in Prokaryoten gefunden worden
Ablauf: - Retrotransposon wird transkribiert-> RNA
- Reverse transkription -> DNA Doppelstrang
- wird in neuen Ort inserviert
-> neue Kopie des Retrotransposon
Mensch: haben nur eine reverse Transkrition, Telomerase?
LTR-Retrotransposons
- Ähnlich zu Retroviren = Viren mit RNA-Genom
- mit Long terminal direct repeat (LTR)
- Mit Genen, wie sie in RNA Viren vorkommen (gag; pol)
Non-LTR Retrotransposons /Retroposons
- Kein LTR
- Non-LTR Retrotransposon
– LINES = long interspersed elements - 6-7 kb
- z.B.: L1: 600,000 Kopien, 20% des Genoms
- Retroposon
– SINES = short interspersed elements - 300 bp
- z.B.: Alu: > 1 Million Kopien, 13% des Genoms
- nicht autonom
Was sind die Effekte der Transposition
Transposable Elemente können:
* Mutationen induzieren
* zu Chromosomenaberrationen führen
* Gene an einen neuen Ort transferieren
TEs und natürliche Selektion
- Bei Spezies wie Drosophila und Saccharomyces sind TE-Insertionen in der
Population nur selten zu finden - Genome haben Abwehrmechanismen gegen die Aktivität von TE entwickelt
- DNA-Methylierung - unterdrückt die Expression von TEs-RNA (Abwehr: DNA dick verpacken)
- RNAi - TE-Transkripte werden abgebaut, um die Translation von Proteinen zu verhindern (inteferenz, Mechanismus: transkribierte werden zerstört, die von Transposons gebildet werden
-> Dies deutet darauf hin, dass TEs schädlich für ihre Wirte sind und sich unter natürlicher Selektion entwickeln
(Selektion gegen den Transpositionsprozess)
- Das Vorhandensein von TEs in einem Genom stellt eine metabolische Belastung für den Wirt dar
▪ Alle TEs erfordern, dass der Wirt Proteine exprimiert, um die Transposition voranzutreiben
▪ Retrotransposons erfordern die Produktion von RNA-Tochterelementen
▪ Exzision von Transposons führt zu doppelsträngigen DNA-Brüchen - Je größer die Anzahl der TEs, desto höher ist die metabolische Belastung, die dem Wirt auferlegt wird
(Genetische Krankheiten und TEs beim Menschen)
- Etwa 50 % des menschlichen Genoms bestehen aus TE-DNA
- Nur wenige hundert aktive TE-Kopien sind in einem menschlichen Genom vorhanden
- hauptsächlich das Retrotransposon L1 und das Retroposon Alu
- 0,1 % der Mutationen beim Menschen werden durch TEs verursacht
- TE-induzierte Mutationen können entweder in der elterlichen Keimbahn oder in
den Körperzellen eines Individuums auftreten - Hämophilie wird häufig durch wiederkehrende L1-Mutationen im Faktor-VIII-Gen
verursacht (Kazazian et al., 1988, Nature 332:164-166) - L1-Insertionsmutationen wurden mit über 30 genetischen Erkrankungen des
Menschen in Verbindung gebracht
Was sind die möglichen Vorteile von Transposons?
Transposable Elemente:
* Erhöhen die genetische Diversität (haben Sequenzen mit der wir spielen können)
* Können als Promotoren fungieren
* Tragen “positive” Eigenschaften (Antibiotikaresistenz) (können DNA tranportien, für bakterien gut, für Wirte nicht)
* Experimentell: Transposonmutagenese unterstützt Suche nach Genen und
Genfunktionen
