Мобильные генетические элементы (МГЭ)

Впервые обнаружила Барбара МакКлинток в 50-е гг. у кукурузы признак пятнистости.

КУКУРУЗА. Установлено что в геноме кукурузы присутствует 2-компонентная система:

1 – Ac – автономный активатор;

2 – Ds – диссоциатор – не может перемещаться без Ac.

Два механизма:

У кукурузы локус C обеспечивает пигментацию зерновки. В этот локус с определенной Вероятностью может встраиваться Ds -> зерновка не окрашена. Если на стадии развития будет исключен Ds -> зерновка окрашена. От стадии онтогенеза зависит размер пятна (чем раньше исключится Ds – тем больше пятно) и от дозы Ac (чем больше – тем больше размер пятна). Ds сам не перемещается, перемещается с помощью Ас.

Локус color находится в теломерном участке (концевой участок) 9-той хромосомы. Если теломерный участок исчезает, то образуются липкие концы и при расхождении молекула ДНК разрывается случайно. Ас может разрезать молекулу ДНК в области Ds. В результате теряется признак и возникают неокрашенные пятна на окрашенном участке. Ас имеет размер порядка 4, 5 т.п.н. Ds похож на Ас, но имеет делеции.

БАКТЕРИИ. У бактерии 2 типа МГЭ:

1) IS-элементы имеют инвертированные повторы на концах. В центре находится ген, обеспечивающий их перемещение. Ген детерминирует синтез транспозазы. Транспозаза делает надрезы строго по концам инвертированных повторов (размер повторов 17-22 п.н), делают ступенчатый надрез ДНК мишени, в результате чего происходит встраивание транспазона в мишень и по концам транспазона возникают прямые повторы (4-9 п.н).

2) Транспазоны – бывают 3 типов:

А) окаймлены IS-элементами с 2 сторон;

Б) окаймлены IS-модулями (только один из них активен), т.е. обеспечивает синтез транспозазы.

В) по концам небольшие инвертированные повторы, ген транспозиции перемещён в центр транспазоны.

Отличия от IS-элементов:

-наличие последовательности кроме генов транспозиции генов обеспечивающих фенотипические маркеры (устойчивость к антибиотикам, синтез токсинов, деградация ксенобиотиков);

-любой признак бактерий ограниченный IS-элементами или IS-модулями может перемещ-ся;

Критическим моментом является расстояние которое ограничивает ген. Размер транспазоны – 1-6 т.п.н. Tol-плазмиды (обеспечивают утилизацию талуола) окаймлены IS-элементами размер более 500 kB.

TnA устойчивость к ампицилину (вершина эволюции транспазонов).

МГЭ бактерии способны перемещаться двумя механизмами:

1) Репликативная транспозиция. Молекула донора и мишени временно объединены в коинтеграт, в котором данные последовательности окаймлены двумя копиями транспазона процесс исключения транспазона обеспечивает локализацию в исходном и новом месте.

2) Эксцизионная транспозиция осуществляется после копирования (донор представлен двумя копиями одна из них погибает) тогда транспазон вырезается и встраивается в молекулу мишень.

ГРИБЫ. У грибов сходная с кукурузой двухкомпонентная система. Наиболее изучены Ty-элементы (танспазоны дрожжей). Ту-элементы имеют длинные концевые повторы (лтр или дельта). В состав повторов входят энхансеры размером 6 т.п.н. Для таких транспазонов характерно изменение в геномах (roa-мутации). Встраиваются перед генами каньюгации и вызывают их сверхэкспрессию за счет наличия энхансеров.

ДРОЗОФИЛЫ. Хогнес и Георгиев и Гвоздёв в 1977 году использовали метод гибридизации ДНК – мобильные диспергированные гены МДГ. МДГ были причислены к мобильным генетическим элементам на основании разной локализации в клетках дрозофил разных линий одного вида. МДГ перемещаются за сёт обратной транскрипции, вырезания и вставки.

FB-палиндромы – последовательности, которые ограничены инвертированными повторами(оень длинные). Окраска глаз (белоглазие) связана с внедрением FB-палиндрома или МДГ.

Системы, связанные с обратным дисгенезом – тип изменений, который приводит к образованию целого ряда аномалий при определённый типах скрещивания.

РM-система и IR-система

Аномалии: абберации хромосом, генные мутации, нарушение расхождения хромосом в мейозе, стерильность самок и самцов, аномальное расщепление менделевских признаков.

РМ-система

При скрещивании Р-самцов и самок линии М. Если скрещивается самка Р и самец М, то обратного дисгенеза не наблюдается.

Р-элементы – МГЭ, которые локализованы у самцов. Размер 3-5 т.п.н., ограниены инвертированными повторами. Определяют синтез транспозаы и белка-репрессора, поэтому Р-элементы практически не перемещаются в геноме самца. Если он оплодотворит самку с М-цитотипом (у которой отсутствует Р-репрессор), то Р-элемент наинчёт мощно перемещаться в геноме самки. При этом возникают различные дефекты. Белок-репрессор накапливается в клетках, если Р-элемент находится там долгое время. Кроме Р-элементов начинают перемещаться МДГ. Возникают четвертичные мутанты. Мутационный взрыв - мощное перемещение МГЭ.

МЛЕКОПИТАЮЩИЕ. 5 типов МГЭ:

1. sine-shot (короткие 80-630 п.н.)

2. alu-последовательности

3. sine-line

4. ретротранспозоны (ретровирусы, которые теряют ген env, превращабтся в ретротранспозоны)

5. эндогенные ретровирусы

6. сборные (состоят из нескольких частей) SVA-элемнты состоят из alu-подобных и сайн-подобных последовательностей.