Expo Transposones

8/3/2019 Expo Transposones

http://slidepdf.com/reader/full/expo-transposones 1/46

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE

GUERREROUNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICO

BIOLÓGICAS

BIOLOGIA MOLECULAR

´TRANSPOSICIONµ



ELEMENTOS TRANSPOSABLES:

L

Uno de los descubrimientos más relevantes de la genéticamolecular fue la existencia de genes móviles, llamados

ELEMENTOS DE DNA TRANSPONIBLE.

El descubrimiento se debe a Barbara McClintock en maíz durante

los 40´s: propuso que los cambios de color observados en los granos

del maíz durante la mitosis eran producidos por "elementos

controladores" que cambian de posición dentro del genoma.

Uno de los descubrimientos más relevantes de la genéticamolecular fue la existencia de genes móviles, llamados

ELEMENTOS DE DNA TRANSPONIBLE.

El descubrimiento se debe a Barbara McClintock en maíz durante

los 40´s: propuso que los cambios de color observados en los granos

del maíz durante la mitosis eran producidos por "elementos

controladores" que cambian de posición dentro del genoma.

En 1967 se descubrieron en procariotas como mutantes polares en

el operon lac de E. Coli, y confirmó la existencia de genes móviles.



Algunos elementos se transposan mediante intermediarios de

DNA (clase I), mientras que otros se transposan mediante

RNA (clase II o "retrotransposones").

Fragmentos de DNA que pueden cambiar su posición en el

genoma. Cuando cambian de posición y abandonan el lugar en el

que estaban, en ese sitio, se produce un deleción o pérdida de bases.

Los elementos transponibles que contienen genes adicionales, a parte

de los necesarios para la transposición se denominan

TRANSPOSONES. Dentro de esta categoría se incluyen los

transposones compuestos de procariotas, família Tn3 (importante por

la resistencia a antibióticos), elemento P de Drosophila, secuencias

Alu de mamíferos, retrotransposones,



CLASE I: MEDIANTE DNA

I.I PROCARIOTAS

Elementos IS (Is1, IS2, IS3, IS30,IS200, etc)

Transposones compuestos (Tn5, Tn10,

etc)

Transposones de la família Tn3

Bacteriófagos (Mu, lambda, P22, etc)Sistemas de inversión

I.II. EUCARIOTAS

Elementos controladores del Zea mays

(Ac, Mu, Sm, etc) Elementos P de

Drosophila

CLASE II: MEDIANTE RNA

II.II EUCARIOTAS

Superfamília vírica

Retrovirus, LINE, Ty, ...

Superfamília no vírica

SINE Alu y B1 de

mamíferos, pseudogenes procesados

CLASIFICACIÓN DE ELEMENTOS TRANSPONIBLES



ELEMENTOS IS

Los elementos de secuencias de inserción (IS) son segmentos de DNA

que pueden moverse de una posición cromosómica a otra del

mismo cromosoma o diferente.

Pueden inactivar genes

Pueden transferirse a otras bacterias mediante su transposición a

plásmidos o a virus



Fueron descubiertos por primera vez en E.Coli en el operon gal

y son los transposones más simples.

Tienen entre 700 y 1500 pb y se han encontrado en eubacterias

y arqueobacterias. También son frecuentes en bacteriófagos y

plásmidos.



ESTRUCTURA

Es variada.

Repeticiones invertidas en los extremos

Región codificante central: Transposasa (bajos niveles de expresión)

Extremos flanqueados por cortas repeticiones directas (5-11 pb).

Secuencia variable dependiente del sitio de inserción



Transposasa hace cortes romos en el ADN delos donantes y los cortes escalonados en el

ADN diana

Transposasa liga IS10 a 5 'de la

cadena sencilla de los extremos de

ADN diana

El DNA polimerasa extiende los extremos

cortados 3´y la ligasa une a extremo 3´ de

IS10 a extremos 5´



TRANPOSONES EN

PROCARIOTAS

CLASE I



TR ANSPOSONES COMPUESTOS

Transposones compuestos Constan de una regióncentral rodeada por dos IS, esta región central contienegenes bacterianos, frecuentemente loci de resistencia aantibióticos. Éstos son los más conocidos, pero tambiénhay muchos más.



EJEMPLOS

Tn5

contiene genes de

resistencia a: kanamicina,

estreptomicina

bleomicina

Tn3

contiene el gen

bacteriano de la ß-lactamasa que

confiere resistencia a

penicilina



Un aspecto muy estudiado de la

evolución de los transposones, por la

importancia médica y ambiental es la

formación de elementos de resistencia

múltiple a antibióticos. El uso

desmesurado de antibióticos en

sanidad humana y animal ha

aumentado muchísimo la presión

selectiva a favor de la resistencia.



Bacteriófago

s Ej. Mu

El profago se inserta dentro delgenoma de bacterias, pero no

como una combinaciónespecífica sino que se integra alazar por un mecanismotransposicional

Cuando Mu se reproduce lo hace

por transposición replicativa en la

que cada copia de Mu se inserta

en otra parte del cromosomabacteriano. Por lo tanto, es un

transposón que pasa de tener

genes que embalan su ADN como

genes que regulan su

transposición.

Presenta ciclo

lítico y

lisogénico



MAIZEn el maíz, los más conocidos pertenecen a las familias En/Spm

(enhancer/Supressor-mutator) y Ac (Activator).

Son transposones

relativamente sencillos,

no muy diferentes a los

de una IS bacteriana y

tienen repeticionesinvertidas en los

extremos

Hay elementos defectivos delas dos familias, conocidos

como dSpm y Ds. Estas copias

defectivas pueden ser

complementarias en trans por

sus patrones silvestres.

Algunos elementos defectivos

Ds pueden funcionar como

intrones, y por lo tanto, sereliminados del mRNA. Este

detalle probablemente los

emparienta con los intrones,

especialmente por los intrones

móviles descritos por Bernard

Dujon.



DROSHOPILA

ELEMENTOS PEn Drosophila , los transposones más intrigantes y útiles para losgenetistas son los elementos P, que fueron descubiertos comoresultado del estudio de la disgénesis híbrida. En estos cruces, lashembras tienen un citotipo M), y los machos un citotipo. Estériles: La progenie muestra un sorprendente fenotipo que se

manifiesta en la células germinales, incluyendo esterilidad, unalto nivel de mutación, y una alta frecuencia de aberracionescromosómicas y no disyunción. Esta progenie híbrida es

disgénica, o biológicamente deficiente. A la vez, el crucerecíproco de hembras P x machos M no produce digénesis.



La sólida explicación de la disgénesis híbrida es que los elementos P tienen a

la vez productos de transposasa y P-represores. La transposasa es responsable

de la movilización de los elementos P, mientras que el represor previene la

producción de la transposasa, bloqueando la transposición del elemento. En el

citotipo P, el número elevado de copias provoca una abundante producción delrepresor, así que los elementos P son movilizados. Por esta razón, en el cruce

de la disgénesis híbrida al no haber represor (citotipo M) se sintetiza mucha

transposasa, más que represor, y se moviliza por todo el genoma, entrando un

cierto número de copias del elemento P en el óvulo, causando daño que se

manifiesta en la disgénesis híbrida.

A parte de esto, los elementos P son la mayor herramienta para los

genética moderna de Drosophila, usados para etiquetar genes para

clonación e insertar genes transgénicamente.



Elementos copia-likeConstituyen como mínimo siete familias,, de tamaño entre 5 y 8.5 Kb. Aparecen de 10

a 100 posiciones y su estructura es similar a Ty de levaduras. Estos elementos pueden

causar una duplicación o inserción de un número característico de pb. Por ejemplo, lamutación w hite-apricot para el color de los ojos es causado por la inserción de unelemento de esta familia en el locus w hite.

Elementos FBEstos elementos tienen secuencias homólogas, pero también tienen secuencias

diferentes. También poseen repeticiones invertidas en los extremos. A veces, todo elelemento consiste en repeticiones invertidas, pero una secuencia central separa lasrepeticiones en otros elementos. En cada caso, los FB pueden "fold back" (plegarse)

sobre sí mismos, de ahí su nombre FB. Algunos FB pueden "saltar" del genoma ypromover reordenaciones cromosómicas, de hecho, varias mutaciones en Drosophilason causadas por inserciones de FB interrumpiendo la secuencia.



RETROTRANSPOSONES (CLASE II)Se presentan unicamente en eucariotas

Se transponen mediante R NA

Participa la TR ANSCR IPTASA INVER SA.



CATEGORIAS

Con LTR Sin LTR

LTR retrotransposones

Los retrotransposones LTR han LTRs directos que van desde ~ 100pb a más de 5 kb en retrotransposones .LTR se subdividen en tres

1.Ty1-Copia-como (Pseudoviridae)Estas son abundantes en las especies que van desde algasunicelulares a briofitas, gimnospermas y angiospermas.

2.TY3-gitana-como (Metaviridae)

Gypsy TY3-retrotransposones son también ampliamente distribuido,incluyendo tanto las gimnospermas y angiospermas.

3.Pao-BEL-como los grupos Retrotransposones Camino



No-LTR retrotransposones

Estos consisten en dos sub-tipos elementos nucleares largos

intercalados ( LINE ) y elementos nucleares cortosintercalados ( Sines ).

LINE elementos nucleares Largos intercalados son secuencias

largas de ADN ( > 5 kb ) que representan la transcripción

inversa de las moléculas de ARN inicialmente transcritopor la ARN polimerasa II en el RNAm.



Sines

son secuencias cortas de ADN ( <500 bases ) querepresentan la transcripción inversa de las moléculas de

ARN inicialmente transcrito por la ARN polimerasa III en tRNA, rRNA, y otros ARN nucleares pequeños.

no codifican una proteína de la transcriptasa inversafuncional y se basan en otros elementos móviles detransposicision se llaman secuencias A lu . Los elementos

Alu son 280 pares de bases, no contienen las secuencias decodificación, y pueden ser reconocidos por la enzima derestricción AluI (de ahí el nombre

Sines tiene un papel importante en la evolución de genes , la estructura y los niveles de



RETROVIRUS

Algunos retrovirus se comportan como

retrotransposones.

Contienen la transcriptasa inversa y la integrasa.



MECANISMOS DE LA

TRANSPOSICIÓN



PROCARIOTAS

REPLICATIVA

Una copia del elemento transponible se genera durante la

transposición. El resultado es que una copia aparece en un sitio

nuevo y otra permanece en el anterior.

La transposicion replicativa comprende dos tipos de activiadad

enzimatica:

Una transposasa: Que actua sobre los extremos del transposon

original.

Una resolvasa: Que actua sobre las copias duplicadas.



NO REPLICATIVA

de mecanismo requiere solo de una transposasa.

La transposision no replicativa,el elemento de

transposision setyraslada como una entidad fisica de

manera directa de un sitio a otro y se conserva . La

secuencia de insercion los transposones compuestos

Tn10 y Tn5 utilizan el siguiente mecanismo y que

comprende la liberacion del transposon del DNA donador flanqueador durante la trasnferencia. Este tipo

de mecanismo requiere solo de una transposasa.



CONSERVATIVA

a otra.

Describe otro tipo de episodio no replicativo donde se

escinde el elemento de un sitio donador y se inserta en

un sitio diana gracias a una serie de susesos donde se

conservan todos los enlaces nucleotidicos.

Los elementos que usan este mecanismo son grandes y

pueden mediar la transferencia no solo del elmento

mismo si no tambien del DNA donador de una bacteria

a otra.



EL GEN EGOÍSTA En 1976, el zoólogo Richard Dawkins publicó su teoría sobre

"genes egoístas", en la que postula que nuestro ADN hace uso de

nosotros, creando un mundo de salvaje competencia, tiranía,

explotación ilegal y trampas biológicas con la única finalidad de

prevalecer.



El egoísmo constituye unametáfora con la queDawkins explica que laprobabilidad de que un

gen prospere depende desu capacidad deadecuación al medio.

Los conceptostradicionales de

evolución sostienen quepara que un gen puedamantenerse dentro deuna población a travésde muchas generaciones,

debe ser "positivamenteseleccionado", es decir,debe conferir algunacaracterística quecontribuya a la

prevalencia de su linaje.



los transposones son el

mejor ejemplo de lo que

suele llamarse "genes

egoístas", ya que, a pesarde no conferir ventajas

adaptativas a los

organismos, se

distribuyen con rapidez

dentro del genoma. Engeneral, los genes

saltarines pueden

afectar la evolución yexpresión de los genes de

los organismos, así como

su estructura y función.



Todo nuevo gen que surja (por mutación,

reagrupación o inmigración), será penalizado

por la selección natural. Pero ocasionalmente,un nuevo gen logrará extenderse en el acervo

genético, habrá entonces un período de

inestabilidad transitoria que culminará en un

nuevo conjunto evolutivamente estable: así

ocurre la evolución.



VENTAJAS.

en el sistema inmunitario de vertebrados, los elementos

transponibles llamados genes de activación recombinante

(RAG) han dado origen a ciertos arreglos en los receptoresde antígenos, hecho de fundamental importancia para la

auto-defensa de los vertebrados.

Entre otras ventajas que los transposones confieren a losgenomas está la de ser una fuente importante de diversidad

genética.



REGULACION

El aumento del número de copias de un elemento móvil

puede originar un elevado número de mutaciones, por

esta razón puede ser una carga o un parásito

molecular. La autoeliminación de la transposición es un

requisito imprescindible para el éxito evolutivo del

elemento. Si produce un alto número de mutaciones

letales para el huésped pondría en peligro a su

supervivencia.



Muchos transposones, una vez que

se han integrado en un replicón, nopueden insertarse de nuevo en esemismo replicón, sino que han dehacerlo en otra molécula de ADN.

Los mecanismos de regulación son varios y

dependen de que elemento se trate.

Si ningún mecanismo limitara la transposición, el

número de copias de elementos transponibles

aumentaría de manera continua y el DNA huésped se

lesionaría debido a la alta tasa de mutaciones

resultante.



.

En los IS la traducción del mRNA es bloqueada por un RNA

antimensajero.

El promotor de la transposasa es inactivado por metilación

de adeninas, siendo activo cuando está hemimetilado.

La inactivación de una de las copias del transposóncompuesto y así la síntesis de la transposasa no puede

producir transposición desmesurada.

Las dianas de algunos transposones procariotas que se

esconden para la transcripción, la interferencia de la

transcripción evita la transposición a genes que se

transcriben a alta frecuencia.



Cuando un elemento transponible ingresa por

primera vez en una célula que no posee otras

copias de ese elemento, la transposición sedesarrolla en forma frecuente.

A medida que aumenta la cantidad de copias del elementotransponible, la frecuencia de transposición disminuye

hasta alcanzar un estado estable.

Esta regulación de la transposición implica que la

mayoría de las células tengan una cantidad

característica de copias de un elemento

transponible particular.



Limitación de la producción de la enzima transposasanecesaria para el movimiento.

En ciertos casos se regula la transcripción del gen de la

transposasa pero con mayor frecuencia se controla la

traducción del m R NA de esta enzima.

Hay otros mecanismos reguladores que no interfieren

sobre la transposasa; en cambio, estos mecanismos

inhiben la transposición en forma directa.



La transposición dentro de un gen produce una

mutación, generalmente con pérdida total de función.

En el maíz, la escisión de transposones es nacimiento

de nuevos alelos.

La misma actividad de la transposasa puede dar lugara delecciones e inversiones. Además, las copias de un

mismo transposón pueden servir de regiones homólogas

para la producción de translocaciones, duplicaciones y

delecciones por recombinación homóloga.

Los transposones es una fuente de polimorfismo, es

decir de variación, y por consiguiente, un motor decisivo

para la evolución.

Expo Transposones

Documents

Transcript of Expo Transposones