bewegliche genetische Elemente

1. “Cut & paste” (DNA-Zwischenprodukt)

2. Replikative Transposition (DNA-Zwischenprodukt)

3. Retrotransposons (RNA-Zwischenprodukt): Retroviren

• IS-Elemente

  • 800-2000 bp groß

  • Bakterien

• Ac/Dc (Activator / Dissociation) Elemente

  • Mais

• P-Elemente

  • Drosophila

• Tc1 / Mariner-Elemente

  • Pilze, Pflanzen, Tiere,…

• Tn-3-Elemente bei Bakterien

• Ty1 (Hefe)

• copia-Element (Drosophila)

• Telomer-spezifische Retroposons (Drosophila)

• SINES (Mensch)

  • short interspered repetitive element

  • 399bp lange Wiederholungen

  • 10-15% des Genoms

  • Nicht autonom

• LINES (Mensch)

  • long interspersed repetitive element

  • 6-7000 bp

  • 20% des Genoms

  • Autonom

IS-Element (Insertions-Sequenzen)

• bei Bakterien

• können an vielen zufälligen Positionen inserieren

  • erzeugt Mutation

  • Revertante bei präziser Exzision

• Exzision kann präzise oder ungenau sein

• nur Gene für Transposase

• Transpositionsfrequenz: 10% / Generation (alle 10 Teilungen Bewegung von 1 Element)

• IR: terminal inverted repeats

  • spiegelbildlich

  • terminal

  • IS-spezifisch und von Transposase erkannt

    • notwendig fürs Ansetzen

    • Schneidet alles dazwischen raus

• Target-site duplication: direct repeats

  • gleiche Wiederholung außen an den IR

  • in die gleiche Richtung

• Transposase-Gen

  • Transposase führt Transposition durch

cut&paste (nicht-replikativer Mechanismus)

• versetzter Schnitt an Integrationsstelle

  • sticky ends

• Einsetzen des IS-Elemenrs (IR und Transposon-Gen)

• Auffüllen der sticky ends und Ligation

  • durch Auffüllen entstehen die direct repeats

• bindet an IR-Sequenzen

  • Hydrolyse von Phosphodiesterbindung

  • Transesterreaktion

  • Saure AS der Transposase binden

• Biegen Sequenz bis die beiden IR-Sequenzen sich gegenüberliegen

• Ausgeschnitten

• 3’-OH-Enden des IS-Elementes nukleophiler Angriff an Zielsequenz

= zusammengesetztes mobiles Element aus 2 IS-Elementen

• zwei IS-Elemente in Nähe beieinander

• möglicherweise wird die erste IR-Sequenz des 1. IS-Elementes und die 2. IR-Sequenz des 2. IS-Elementes erkannt

• Beide Elemente mit Genen dazwischen rausgeschnitten

  • mit Resistenzgenen

• Plasmid mit Transposon

• Nur 3’-OH-Enden frei geschnitten

• Invasive 3’-OH-Enden greifen Ziel-DNA in anderem Plasmid an

• Transposon mit Rest-DNA inseriert

• Cointegrat mit zwei Transposons (repliziert)

• unpräzise Exzision

• Insertion in Leseraster

• Insertionen, Deletionen und Inversionen durch homologe Sequenzen

Ac-Element (activator)

• DR (direct-repeats)

• IR (inverted repeats)

• Exons und Introns

• Autonom

• Bei Integration Verlust der Transposition (stabiles Allel)

Ds-Element (dissoziation)

• enthält nicht mehr alle Exons für Transposase-Aktivität

• Nicht autonom

• Nur beweglich, wenn im gleichen Genom ein autonomes Element derselben Familie vorhanden ist und Transposase zur Verfügung stellt!

• Transposition nicht replikativ, häufig Chromosomenbrüche am usprünglichen Insertionsort

• Transgen-Plasmid

  • IR-Sequenzen

  • Transgen

  • Markergen (w+)

• Helfer-Plasmid

  • mutierte (nicht funktionelle) IR-Sequenzen

  • Transposase-Gen

    • für Transgen

• DR

• LTS (long terminal repeat)

• gag-Gen (gruppenspezifische Antigene)

• pol-Gen (Reverse Transkriptase)

  • RNA zu DNA umschreiben

• (Env-Gen) (Envelope)

• Nicht autonom wenn Gene fehlen

LINEs

• DR

• A/T-reiche Sequenz

• ORF1-Gen

  • RNA-Bindeprotein

• ORF2-Gen

  • Reverse Transkriptase

  • Endonuklease

• Autonom

SINEs

• wie LINEs, nur deutlich kürzer

• nicht autonom

45%