TRANSPOSON: MGA URI AT KATANGIAN - GEOGRAFÍA - 2026

Ang mga elemento ng transposon o transposable ay mga fragment ng DNA na maaaring baguhin ang lokasyon nito sa genome. Ang kaganapan ng paglipat ay tinatawag na transposition at maaari silang lumipat mula sa isang posisyon patungo sa isa pa, sa loob ng parehong kromosoma, o baguhin ang chromosome. Naroroon sila sa lahat ng mga genom, at sa mga makabuluhang numero. Malawak silang pinag-aralan sa bakterya, lebadura, Drosophila, at mais.

Ang mga elementong ito ay nahahati sa dalawang grupo, na isinasaalang-alang ang mekanismo ng transposisyon ng elemento. Sa gayon, mayroon kaming mga retrotransposon na gumagamit ng isang RNA intermediate (ribonucleic acid), habang ang pangalawang pangkat ay gumagamit ng isang intermediate na DNA. Ang huli na pangkat ay ang sensus stricto transposon.

Ang "jumping gen" o transposon ay natuklasan sa mais (Zea mays). Pinagmulan: pixabay.com

Ang isang mas kamakailan at detalyadong pag-uuri ay gumagamit ng pangkalahatang istraktura ng mga elemento, ang pagkakaroon ng magkatulad na mga motibo, at ang pagkakakilanlan at pagkakapareho ng mga DNA at amino acid. Sa ganitong paraan, ang mga subclass, superfamilies, pamilya at subfamilies ng mga transposable na elemento ay tinukoy.

Makasaysayang pananaw

Salamat sa mga pagsisiyasat na isinagawa sa mais (Zea mays) ni Barbara McClintock noong kalagitnaan ng 1940s, ang tradisyunal na pagtingin na ang bawat gene ay may isang nakapirming lugar sa isang partikular na kromosoma, at isang nakapirming lugar sa genome, ay maaaring mabago.

Ang mga eksperimento na ito ay malinaw na ang ilang mga elemento ay may kakayahang baguhin ang posisyon, mula sa isang kromosoma hanggang sa iba pa.

Orihinal na, pinagsama ng McClintock ang salitang "mga elemento ng pagkontrol", dahil kinokontrol nila ang pagpapahayag ng gene kung saan sila ipinasok. Ang mga elemento ay tinawag na kalaunan, mga gen ng paglukso, mobile gen, mobile genetic elemento, at transposon.

Sa loob ng mahabang panahon, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi tinanggap ng lahat ng mga biologist, at ito ay ginagamot sa ilang pag-aalinlangan. Ngayon, ang mga elemento ng mobile ay ganap na tinatanggap.

Sa kasaysayan, ang mga transposon ay itinuturing na "makasarili" na mga segment ng DNA. Matapos ang 1980s, ang pananaw na ito ay nagsimulang magbago, dahil posible na matukoy ang mga pakikipag-ugnayan at ang epekto ng mga transposon sa genome, mula sa isang istruktura at pagganap na pananaw.

Para sa mga kadahilanang ito, kahit na ang kadaliang mapakilos ng elemento ay maaaring maging deleterious sa ilang mga kaso, maaari itong maging kapaki-pakinabang para sa mga populasyon ng mga organismo - magkakatulad sa isang "kapaki-pakinabang na parasito".

Pangkalahatang katangian

Ang mga Transposon ay mga hiwalay na piraso ng DNA na may kakayahang mapakilos sa loob ng isang genome (tinawag na "host" genome), na pangkalahatan ay lumilikha ng mga kopya ng sarili nito sa panahon ng proseso ng pagpapakilos. Ang pag-unawa sa mga transposon, ang kanilang mga katangian at ang kanilang papel sa genome, ay nagbago sa loob ng maraming taon.

Isinasaalang-alang ng ilang mga may-akda na ang isang "transposable element" ay isang termino ng payong upang magtalaga ng isang serye ng mga gene na may magkakaibang mga katangian. Karamihan sa mga ito ay mayroon lamang kinakailangang pagkakasunud-sunod para sa kanilang paglipat.

Kahit na silang lahat ay nagbabahagi ng katangian ng kakayahang lumipat sa paligid ng genome, ang ilan ay may kakayahang mag-iwan ng isang kopya ng kanilang mga sarili sa orihinal na lugar, na humahantong sa pagtaas ng mga transposable na elemento sa genome.

Karamihan

Ang pagkakasunud-sunod ng iba't ibang mga organismo (microorganism, halaman, hayop, bukod sa iba pa) ay ipinapakita na ang mga transposable na elemento ay umiiral sa halos lahat ng mga nabubuhay na nilalang.

Ang mga transposon ay sagana. Sa genomes ng vertebrates, sinakop nila ang 4 hanggang 60% ng lahat ng genetic material ng organismo, at sa amphibians at sa isang tiyak na pangkat ng mga isda, ang mga transposon ay sobrang magkakaibang. Mayroong matinding mga kaso, tulad ng mais, kung saan ang mga transposon ay bumubuo ng higit sa 80% ng genome ng mga halaman na ito.

Sa mga tao, ang mga transposable na elemento ay itinuturing na pinaka-masaganang sangkap sa genome, na may isang kasaganaan ng halos 50%. Sa kabila ng kanilang kamangha-manghang kasaganaan, ang papel na ginagampanan nila sa antas ng genetic ay hindi ganap na napaliwanagan.

Upang gawin itong kaihambing na pigura, isaalang-alang natin ang mga pagkakasunod-sunod ng coding DNA. Ang mga ito ay na-transcribe sa isang messenger RNA na sa wakas isinalin sa isang protina. Sa mga primata, ang coding DNA ay binubuo lamang ng 2% ng genome.

Mga uri ng mga transposon

Kadalasan, ang mga transposable na elemento ay inuri batay sa paraang lumipat sila sa genome. Kaya, mayroon kaming dalawang kategorya: mga elemento ng klase 1 at ang mga nasa klase 2.

Mga item sa Klase 1

Tinatawag din silang mga elemento ng RNA, dahil ang elemento ng DNA sa genome ay na-transcribe sa isang kopya ng RNA. Ang kopya ng RNA ay pagkatapos ay mai-convert muli sa isa pang DNA na ipinasok sa target na site ng genome ng host.

Kilala rin sila bilang mga retro-elemento, dahil ang kanilang paggalaw ay ibinibigay ng reverse flow ng genetic information, mula sa RNA hanggang DNA.

Ang bilang ng mga uri ng mga elemento na ito sa genome ay napakalaking. Halimbawa, ang mga pagkakasunud-sunod ng Alu sa genome ng tao.

Ang pagbabagong muli ay ng uri ng replika, iyon ay, ang pagkakasunud-sunod ay mananatiling buo pagkatapos ng kababalaghan.

Mga item sa Klase 2

Ang mga elemento ng klase 2 ay kilala bilang mga elemento ng DNA. Kasama sa kategoryang ito ang mga transposon na lumilipat sa kanilang sarili mula sa isang lugar patungo sa isa pa, nang hindi nangangailangan ng isang tagapamagitan.

Ang transposisyon ay maaaring maging sa uri ng replika, tulad ng kaso ng mga elemento ng klase ko, o maaari itong maging konserbatibo: ang elemento ay nahati sa kaganapan, kaya ang bilang ng mga transposable na elemento ay hindi tataas. Ang mga item na natuklasan ni Barbara McClintock ay kabilang sa klase 2.

Paano nakakaapekto sa host ang transposition?

Tulad ng nabanggit namin, ang mga transposon ay mga elemento na maaaring lumipat sa loob ng parehong kromosome, o tumalon sa ibang. Gayunpaman, dapat nating tanungin kung paano apektado ang fitness ng indibidwal dahil sa kaganapan ng transposisyon. Mahalagang ito ay nakasalalay sa rehiyon kung saan ang elemento ay nailipat.

Sa gayon, ang pagpapakilos ay maaaring positibo o negatibong nakakaapekto sa host, alinman sa pamamagitan ng hindi pag-aktibo ng isang gene, pagbabago ng expression ng gene, o pag-udyok sa iligal na recombination.

Kung ang fitness ng host ay nabawasan ng mabagal, magkakaroon ito ng epekto sa transposon, dahil ang kaligtasan ng organismo ay kritikal para sa pagpapatuloy nito.

Samakatuwid, posible na matukoy ang ilang mga diskarte sa host at sa transposon na makakatulong upang mabawasan ang negatibong epekto ng transposisyon, pagkamit ng isang balanse.

Halimbawa, ang ilang mga transposon ay may posibilidad na ipasok sa mga hindi tiyak na rehiyon ng genome. Kaya, ang epekto ng serye ay marahil minimal, tulad ng sa mga rehiyon ng heterochromatin.

Sa host side, ang mga diskarte ay kasama ang DNA methylation, na namamahala upang mabawasan ang expression ng transposable element. Gayundin, ang ilang nakakasagabal na mga RNA ay maaaring mag-ambag sa gawaing ito.

Mga epekto ng genetic

Ang transposisyon ay humahantong sa dalawang pangunahing mga genetic na epekto. Una sa lahat, nagiging sanhi sila ng mga mutasyon. Halimbawa, ang 10% ng lahat ng mga genetic mutations sa mouse ay ang resulta ng mga muling pagsasaayos ng retroelement, marami sa mga ito ang mga coding o regulasyon ng mga rehiyon.

Pangalawa, ang mga transposon ay nagtataguyod ng mga ilegal na kaganapan sa pag-recombinasyon, na nagreresulta sa muling pag-configure ng mga gene o buong kromosom, na sa pangkalahatan ay dala-dala ang mga pagtanggal ng genetic material. Tinatayang ang 0.3% ng mga sakit sa genetic sa mga tao (tulad ng minana na leukemias) ay bumangon sa ganitong paraan.

Ang pagbawas sa fitness fitness dahil sa hindi kanais-nais na mga mutasyon ay pinaniniwalaan na ang pangunahing dahilan kung bakit ang mga transposable na elemento ay hindi mas sagana kaysa sa mayroon na sila.

Mga function ng mga transposable na elemento

Ang mga Transposon ay orihinal na naisip na mga parasito genom na walang pag-andar sa kanilang mga host. Ngayon, salamat sa pagkakaroon ng data ng genomic, higit na nabigyan ng pansin ang kanilang mga posibleng pag-andar at sa papel ng mga transposon sa ebolusyon ng mga genom.

Ang ilang mga sunud-sunod na pagkakasunud-sunod ng regulasyon ay nakuha mula sa mga transposable na elemento at na-conserve sa iba't ibang mga linya ng vertebrate, bilang karagdagan sa pagiging responsable para sa maraming mga evolutionary novelty.

Papel sa ebolusyon ng mga genom

Ayon sa kamakailang pananaliksik, ang mga transposon ay may malaking epekto sa arkitektura at ebolusyon ng mga genom ng mga organikong nilalang.

Sa isang maliit na sukat, ang mga transposon ay may kakayahang mamagitan ng mga pagbabago sa mga pangkat ng pag-uugnay, bagaman maaari rin silang magkaroon ng mas maraming nauugnay na mga epekto tulad ng mga mumunti na pagbabago sa istruktura sa pagkakaiba-iba ng genomic, tulad ng mga pagtanggal, pagdoble, pag-iiba, pagkopya, at pag-translate.

Ang mga transposon ay itinuturing na napakahalagang mga kadahilanan na hugis ng laki ng mga genom at ang kanilang komposisyon sa mga eukaryotic organismo. Sa katunayan, mayroong isang linear correlation sa pagitan ng laki ng genome at ang nilalaman ng mga transposable na elemento.

Mga halimbawa

Ang mga Transposon ay maaari ring humantong sa agpang ebolusyon. Ang pinakamaliwanag na mga halimbawa ng kontribusyon ng mga transposon ay ang ebolusyon ng immune system at regulasyon ng transcriptional sa pamamagitan ng mga di-coding na mga elemento sa inunan at sa utak ng mga mammal.

Sa sistemang immune vertebrate, ang bawat isa sa mga malaking bilang ng mga antibodies ay ginawa sa pamamagitan ng isang gene na may tatlong mga pagkakasunud-sunod (V, D at J). Ang mga pagkakasunud-sunod na ito ay pisikal na pinaghiwalay sa genome, ngunit magkasama silang magkasama sa pagtugon ng immune sa pamamagitan ng isang mekanismo na kilala bilang VDJ recombination.

Sa huling bahagi ng 1990s, natagpuan ng isang pangkat ng mga mananaliksik na ang mga protina na responsable para sa VDJ junction ay na-encode ng mga gen ng RAG1 at RAG2. Ang mga ito ay kulang sa mga intron at maaaring maging sanhi ng paglilipat ng mga tiyak na pagkakasunud-sunod sa mga target ng DNA.

Ang kakulangan ng mga intron ay isang karaniwang tampok ng mga gene na nagmula sa pamamagitan ng retrotransposition ng messenger RNA. Ang mga may-akda ng pag-aaral na ito ay nagtalo na ang vertebrate immune system ay lumitaw salamat sa mga transposon na naglalaman ng mga ninuno ng mga RAG1 at RAG2 gen.

Tinatayang aabot sa 200,000 ang mga insertion na na-exapt sa linya ng mammalian.

Mga Sanggunian

1. Ayarpadikannan, S., & Kim, HS (2014). Ang epekto ng mga transposable na elemento sa ebolusyon ng genome at kawalang-tatag ng genetic at ang kanilang mga implikasyon sa iba't ibang mga sakit. Mga Genomics & informatics, 12 (3), 98-104.
2. Finnegan, DJ (1989). Eukaryotic transposable elemento at ebolusyon ng genome. Mga uso sa genetika, 5, 103-107.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Isang pagpapakilala sa genetic analysis. Macmillan.
4. Kidwell, MG, & Lisch, DR (2000). Transposable elemento at pag-host ng ebolusyon ng genome. Mga Uso sa Ecology & Ebolusyon, 15 (3), 95-99.
5. Kidwell, MG, & Lisch, DR (2001). Pang-unawa: mga transposable na elemento, parasito DNA, at ebolusyon ng genome. Ebolusyon, 55 (1), 1-24.
6. Kim, YJ, Lee, J., & Han, K. (2012). Transposable Element: Walang Higit pang 'Junk DNA'. Mga Genomics & informatics, 10 (4), 226-33.
7. Muñoz-López, M., & García-Pérez, JL (2010). Mga DNA transposon: likas na katangian at aplikasyon sa genomics. Kasalukuyang genomics, 11 (2), 115-28.
8. Sotero-Caio, CG, Platt, RN, Suh, A., & Ray, DA (2017). Ebolusyon at Diversity ng mga Transposable Element sa Vertebrate Genomes. Biome at ebolusyon ng Genome, 9 (1), 161-177.