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7.11:

Trasposizione e ricombinazione

JoVE Core
Biologia Molecolare
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JoVE Core Biologia Molecolare
Overview of Transposition and Recombination

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La trasposizione è una forma specializzata di ricombinazione, in cui gli elementi genetici come i segmenti cromosomici vengono ricollocati da una posizione nel genoma ad un’altra;questi elementi mobili sono chiamati transposoni o geni di salto. Ogni transposone contiene una sequenza di codifica per un enzima chiamato transposasi oltre ad altri geni, e brevi sequenze affiancate che sono complementi inversi l’una dell’altra. Esistono tre tipi di trasposizione:nel primo tipo, noto come trasposizione non replicativa o conservativa, il gene codificante la transposasi produce l’enzima diamerico che scinde a brevi sequenze invertite che affiancano un DNA transposone.Le sequenze invertite, a questo punto, si riuniscono per formare un loop di DNA che può essere inserito in un cromosoma da bersaglio grazie a tagli mediati dalla trasposasi. Nel secondo tipo chiamato trasposizione replicativa, la trasposasi scinde sia i terminali di trasposone che il DNA bersaglio. Allora l’estremità 3 primi del transposone e del l’estremità 5 primi del DNA bersaglio sono covalentemente attaccate in una fase chiamata trasferimento del filamento.Si crea quindi un intermedio, dove i 5 primi del transposone sono ancora attaccati al DNA donatore. Le estremità non legate sono usate come primer dalla DNA polimerasi per replicare il transposone;questo intermedio è definito cointegrato. Gli enzimi chiamati resolvasi scindono l’intermedio nel sito di risoluzione interno generando donatore e DNA bersaglio ciascuno con una copia del transposone.Nel terzo tipo di trasposizione, l’elemento trasponibile è dapprima trascritto in un RNA intermedio noto come retrotrasposone. L’RNA viene copiato di nuovo in una sequenza di DNA mediante trascrizione inversa, e quindi inserito in un sito bersaglio. Nonostante i loro diversi meccanismi, tutti e tre questi processi possono alterare la struttura genomica e potenzialmente la funzione del DNA bersaglio.

7.11:

Trasposizione e ricombinazione

Transposons make up a significant part of genomes of various organisms. Therefore, it is believed that transposition played a major evolutionary role in speciation by changing genome sizes and modifying gene expression patterns. For example, in bacteria, transposition can lead to conferring antibiotic resistance. Movement of transposable elements within the genetic pool of pathogenic bacteria can aid in transfer of antibiotic-resistant genetic elements. In eukaryotes, transposons can carry out regulatory roles by controlling target gene expression under certain physiological conditions, such as stress. In fact, regulation of genes by transposons in response to stress has been widely studied in plants.

Plant genomes provide an excellent model for the study of transposition. The discovery of transposons was made by Barbara McClintock while she was looking into maize cells with broken chromosomes. She discovered that transposition of genetic elements from broken chromosomes causes the color variegation in maize.

Because of the deleterious effects of transposition, transposons rarely move. The frequency of transposition has been correlated with the sequence specifications and structural motifs at the donor and target sites. This low frequency of transposition implies that genetic selection is required to detect the outcomes of transposition. One such outcome, directly dependent on transposition frequency is the presence of white patches on the flowers of Snapdragon plants.

Suggested Reading

  1. Warren, Ian A., Magali Naville, Domitille Chalopin, Perrine Levin, Chloé Suzanne Berger, Delphine Galiana, and Jean-Nicolas Volff. "Evolutionary impact of transposable elements on genomic diversity and lineage-specific innovation in vertebrates." Chromosome research 23, no. 3 (2015): 505-531.
  2. Kapitonov, Vladimir V., and Jerzy Jurka. "A universal classification of eukaryotic transposable elements implemented in Repbase." Nature Reviews Genetics 9, no. 5 (2008): 411.
  3. McClintock, Barbara. "Mutable loci in maize." Carnegie Inst Wash Year Book 47 (1948): 155-169.