Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Investice do rozvoje vzdělávání

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.




MBIO1/Molekulární biologie 1





TRANSPOZÓNY Mobilní genetické elementy a jejich význam

Prof. RNDr. Milan Navrátil, CSc.




TRANSPOZÓNY

http://highered.mcgrawhill.com/sites/0072556781/student_view0/chapter13/animation_quiz_ 5.html

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

TRANSPOZÓNY

http://highered.mcgrawhill.com/sites/0072556781/student_view0/chapter13/animation_quiz_ 5.html


Transpozóny x crossing over Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Transpozóny • Úseky DNA schopné přenosu na jiné místo genomu autonomně či s pomocí příbuzných elementů (transpozice). • Způsobují změny genetické informace (inserční inaktivace, aktivace, modulace genové exprese, mutace). • Významně se podílejí na architektuře genomu - většina repetitivní DNA v genomech rostlin je tvořena transpozóny nebo sekvencemi jimi mobilizovanými. • U rostlin transpozóny nenesou geny, které přímo zvyšují fitness (na rozdíl od mnohých bakteriálních transpozónů).


Typy transpozónů •

Transpozóny kódující proteiny, které zajišťují - přenos DNA do jiného místa genomu - replikaci DNA a následný přenos kopie (transpozáza, resolváza)

•

Retrotranspozóny kódující reverzní transkriptázu, která vytváří DNA kopie RNA transkriptů, které se integrují do různých míst genomu.


Typy transpozónů

• Autonomní elementy – kódují gen, jehož produkt zajistí přenos/replikaci/rekombinaci. • Neautonomní elementy – nepřenášejí se (nekódují potřebné geny), ale mohou být mobilizovány jiným autonomním Tn.


Konzervativní x duplikativní transpozice






Autonomní x neautonomní traspozóny Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Objevení transpozónů Barbara McClintock (1902-1992)

Nobelova cena za Fyziologii a medicínu 1983

za objevení (poznání podstaty) mobilních genetických elementů kukuřice 1940-1950


Objevení transpozónů • • • • • •

Studium chromosomálních zlomů u kukuřice (genetické a cytogenetické markery). Zvýšený výskyt zlomů v určité oblasti – marker dissociation Ds. Poloha markeru nebyla stabilní, u některých linií (!) se přesouvala. Ds v genu pro barvu způsobil jeho inaktivaci. Vzácná reverze při vývoji semene u některých linií (!) Předpověď existence aktivátoru Ac – u zmiňovaných linií.


Transpozómy s invertovanými terminálními repeticemi (DNA transpozóny): - složitý proces transpozice (zlom, re-ligace), replikace - zdvojení krátké sekvence (2-8 bp) v místě začlenění = footprint


Transpozice Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Transpozice Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Bakteriální IS elememty transpozice Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Bakteriální Tn elememty transpozice Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Transpozice Mu elementu Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Transpozómy s invertovanými terminálními repeticemi (DNA transpozóny) - autonomní - transpozáza rozpoznávající invertované repetice - pravděpodobnost začlenění - klastrování - několik až několik set kopií v genomu př.: Ac, Spm, Mu (kukuřice), Tam (Antirrhinum), TphI (petunie), TagI (Arabidopsis) - mutované formy Ac/Ds (Ds1, Ds2), Spm/dSpm Stowaway, Tourist >10 000 kopií, každých 30kbp u kukuřice (inserce do TA bohatých sekvencí)


Retrotranspozóny •

Až milióny kopií, velké oblasti genomu (uváděno až 4080% genomu)

•

Velikost 1-13kbp

•

Replikace přes RNA intermediát (četné potomstvo), polycistronní RNA

•

LTR (long terminal repeat) - promotor, terminátor, přímý repeat

•

Krátké zdvojení cílové sekvence

•

Mutageneze (LTR)


Retropozice x retroviry Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Retropozice x retroviry Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Retropozóny D. melanogaster Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Geny retrovirů Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Retropozóny


Retropozóny


Retropozóny a pseudogeny


Retropozóny a pseudogeny


Retropozóny rostlin Ty1- copia group BARE-1, ječmen, 12,1 kbp, >50 000 kopií, transkript v listech a kalusu Opie –1, kukuřice, 8,7 kbp, >30 000 kopií, kořeny, listy, integrace do LTR PREM-2, kukuřice, 9,5 kbp, >10 000 kopií, mikrospory Tnt1, tabák, 5,3 kbp, >100, protoplasty, kořeny, po poranění, ataku patogenu, integrace do euchromatinu

Ty3 – gypsy group potenciální předci živočišných retrovirů, někdy env-like sekvence Athila, A.t., 10,5 kbp, >10000, paracentromerické oblasti Athila-1-1, A.t., 12 kbp, 730, env-like sekvence Cinful-1, kukuřice, 8,6 kbp, 20000, listy, env-like sek.


Hybridní dysgeneze Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Hybridní dysgeneze Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

Regulace aktivity transpozónů Retrotranspozóny    

obrovský potenciál měnit genovou funkci i strukturu genomu regulace vlatními mechanismy i hostitelem (většinou neaktivní – metylace, řízená aktivace vývojově, vnějšími podmínkami) koevoluce mechanismů regulujících transpozici, inserční specifitu, mutagenní potenciál význam: změny regulace genů, úloha při opravách DNA, centromery

DNA transpozóny  regulace aktivity podmínkami vnějšího prostředí:  Tam1 u hledíku (1000 x při 15°C)  Metylace


Regulace genové exprese transpozóny



zamezení či snížení transkripce



modulace časově a místně specifické exprese

 změny ve stabilitě transkriptu a postranskripčních úpravách (sestřih) 

změna struktury výsledného proteinu (i footprinty)


Změny na úrovni genomu  možná účast v multiplikaci genů  tvorba bez-intronových kopií genů  chromozómové přestavby (repetitivní sekvence) zlomy, inverze, delece, duplikace, translokace, …


Metylace transpozónů  Inaktivace – dočasná, trvalá, možná příčina vzniku metylačních mechanismů  U retrotranspozónů zřejmě společné rysy s umlčováním vícekopiových genů  Aktivita Ac a Spm odlišná v závislosti na typu gamety (změny v průběhu gametogeneze)  Nárůst metylace Spm a Mu s vývojem (listy), demetylace v časných fázích vývoje  Metylace nutná především při meioze – zachování integrity (x nelegitimnímu crossoveru)


Transpozice a zbarvení obilek


VSG proteiny trypanozóm Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání

VSGs proteiny u trypanozóm


Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Recommend Documents