Головна

МОБІЛЬНІ генетичні елементи

  1. Elements - електротехнічні елементи
  2. II. ЕЛЕМЕНТИ АНАЛІТИЧНОЇ ГЕОМЕТРІЇ.
  3. III.4.3) Види і елементи провини.
  4. Power Electronics - елементи силової електроніки
  5. XI. Пристосування ТА ІНШІ ЕЛЕМЕНТИ, властивості. Здібностей та обдарувань АРТИСТА
  6. Автогенераторного логічні елементи
  7. Генетичний процеси і статевий відбір

Мобільні генетичні елементи (стрибають гени) - ділянки ДНК, здатні до транспозиції, або випадковому переміщенню, з одного місця в інше: в межах однієї молекули ДНК, з однієї ДНК в іншу. Чи не здатні до самостійного реплікації. Розмножуються в складі бактеріальної хромосоми або плазмід. До рухомих генетичних елементів відносяться IS елементи, транспозони, інтегрони.

 
 

 Транспозиція забезпечується ферментом - транспозази. Ген, що кодує цей фермент, входить до складу всіх мобільних генетичних елементів. Транспозази володіє ендонуклеазной і лігазну функцією: вона розрізає ДНК по краях мобільного генетичного елемента (ендонуклеазная функція) і зшиває його з розривом ДНК в новому місці (лігазная функція). У деяких випадках транспозиція супроводжується подвоєнням мобільних генетичних елементів і переміщенням копії в інше місце.

 IS елементТранспозони
Мал. 3. Структура IS елементів і транспозони

Інсерційні послідовності, або IS елементи. Це різновид мобільних генетичних елементів, які не несуть в своєму складі структурні гени, а тільки гени, що відповідають за переміщення. Різноманіття IS елементів позначають цифровими індексами - IS1, IS 6010. Їх розмір менше, ніж транспозони, і становить від 700 до 1800 п.о., але описані IS елементи більш великих і дрібних розмірів - 5700 п.о. і 200 п.о. Центральну частину IS елемента займає ген, що кодує траспозазу; деякі IS елементи несуть промотори або репрессори генів, або їх частини. На обох кінцях IS елемента знаходяться повторювані послідовності, або паліндроми, розміром 10 - 40 п.о., за якими транспозази розпізнає його і вирізає. У геномі бактерій присутня, як правило, невелика кількість їх копій: в геномі E. coli IS1 зустрічається в 6 - l0 копіях, а IS2 - 5 копіях. Транспозиція відбувається двома шляхами: 1) консервативним: залишаючи одну ділянку IS елемент вбудовується в інший; 2) реплікативного: синтезується копія, яка вбудовується в іншу ділянку генома. Вбудовування, як правило, здійснюється в ділянках багатих А / Т.

Значення IS елементів.1) Беруть участь в мутаційної мінливості мікроорганізмів - Інсерція і делециях. Інсерція IS елементів в бактеріальну ДНК призводить до синтезу неповноцінного білка. При встановленні деяких IS елементів по обом їх кінців відбувається подвоєння невеликої ділянки хромосоми розміром 5 - 9 п.о. З меншою частотою (10-3-10-4) IS елементи призводять до ділок в прилеглих генах: залишаючи ДНК, IS4 вирізає ділянки хромосомальной ДНК по обом своїм кінців.

2. Чи є генетичними маркерами виду або роду бактерій. Деякі IS послідовності специфічні для певних видів мікроорганізмів, що дозволяє їх використовувати для видової ідентифікації бактерій.

3. Чи є місцем розпізнавання і вбудовування плазмід і генно-інженерних векторів. Плазміди і генно-інженерними вектори вбудовуватися в бактеріальну хромосому в області IS послідовностей.

4. Беруть участь в регуляції функцій генів - активації або репресії, так як несуть у своєму складі промотори або репрессори генів або їх компоненти. Наприклад, формування резистентності до метронідазолу у анаеробних мікроорганізмів пов'язане з активацією мовчазних nim A, B, C, D, E генів в результаті вбудовування IS елементів, що несуть промотори цих генів.

Транспозони. Це різновид мобільних генетичних елементів, які містять в своєму складі один або кілька структурних генів і гени, відповідальні за переміщення. Транспозони позначають Tn з числовим індексом, наприклад, Tn 4556. Їх розмір більше IS елементів і становить 2,500 - 7,000 п.о. На обох кінцях Tn знаходяться прямі або інвертовані повтори, за якими транспозази розпізнає їх і вирізає. Частота транспозиція Tn порівнянна з частотою мутацій. Залежно від структури виділяють два класи транспозони:

1. Збірні(Tn 5, 9, 10, 903 і 1681). Складаються з фенотипічного модуля (гени резистентності) і двох розташованих по краях IS елементів, орієнтованих в одному або протилежних напрямках. IS елементи забезпечують переміщення транспозони, але можуть залишати його і переміщатися самостійно.

Tn10, має по краях дві копії IS10, піддається переносу з частотою 10-7. Цей транспозон вбудовується, переважно, в ділянках з послідовністю GCTNAGC (при встановленні цю ділянку подвоюється), як правило, повністю безпомилково вирізається, але в деяких випадках в процесі ексцизію може захоплювати з бактеріальної хромосоми додатково 50 п.о.

2. Комплексні(Tn 1, 3, 4, 7, 501 і 551). Складаються з фенотипічного модуля (гени резистентності) і розташовуються по краях непрямих повторів розміром 30 - 40 п.о. Функціонують як єдине і неподільне ціле. Частота транспозиція комплексних транспозони становить 10-4 - 10-6. Більшість з них при встановленні проявляють сайт-специфічність: Tn7, наприклад, має тільки одну ділянку вбудовування в хромосому E. coli. Деякі транспозони (Tn3) забезпечують «імунітет» клітини до вбудовування ідентичних транспозони.

Бактеріофаг m, або мутатор, також відноситься до комплексних транспозони. Цей самий складно організований транспозон містить 38 000 п.о. і на його кінцях знаходяться інвертовані повтори розміром 11 п.о. Він не має певного сайту вбудовування в бактеріальну ДНК, в процесі вирізання з неї зазвичай захоплює ділянку розміром 10% свого розміру. Бактеріофаг m часто використовують в генетичних дослідженнях, так як в природних умовах він не входить до складу бактеріальних геномів і тому легко проводити його детекцию.

Перенесення транспозони здійснюється консервативним або реплікативного механізмом. Консервативний перенесення відбувається шляхом вирізання транспозона з однієї ділянки і транспозицией в інший без збільшення кількості копій, при цьому ділянка ДНК, звідки вирізається транспозон, втрачає свої функції. При реплікативного способі перенесення синтезована копія транспозона переміщається в нове місце, при цьому механізмі збільшується кількість копій.

Функції. Транспозони беруть участь в регуляції активності генів, інактівіруя їх або активуючи. Здійснюють горизонтальний перенос генів, наприклад, вірулентності або резистентності, обумовлюючи поширення стійкості до антибіотиків серед мікроорганізмів.

Інтегрони. Відповідають за сайт-специфічну рекомбінацію. Інтегрони - дрібні генетичні елементи, які містять промотор і ген тирозинового рекомбінази - int, яка розпізнає і забезпечує вбудовування в сайт att I бактеріальної хромосоми. Не містять гени, що відповідають за транспозицию. Здатні з'єднуватися з касетами генів, що кодують резистентність і інші ознаки, при цьому генетичні касети повинні містити забезпечують рухливість гени і елемент розміром 59 п.о.




Список скорочень | Схема 1. Пристрій генетичного апарату бактерій | трансформація | трансдукція | кон'югація | Механізм і результати кон'югації | МУТАЦІЇ | Схема 2. Класифікація мутацій | геноміка | генетична інженерія |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати