Повторяющиеся мобильные элементы

ДНК транспозоны / Ретротранспозоны
Автономные / Не автономные
Повторяющиеся Мобильные элементы

Мобильные элементы: ДНК транспозоны
Открытие
Барбара Мак-Клинток
Мозаичность початков кукурузы (Ac/Ds)
Активатор (Ac) / Диссоциирующий элемент (Ds)

Мобильные элементы: ДНК танспозоны
Ac (Активатор) – автономный мобильный элемент, включающий ORF белка «транспозазы» который делает возможной транспозицию. Транспозаза «взаимодействует и с Ds элементами.
Ds (Диссациатор) активность зависит от Ac: может перемещаться только когда Ac активен. Существует несколько типов Ds элементов.

Мобильные элементы: ДНК танспозоны
Как Ac и Ds приводят к мозаичности? Мутация – результат встраивания элемента в рамку считывания, вырезание элемента восстанавливает рамку считывания.
Наличие одинаковых Ac/Ds элементов может привести к некорректной рекомбинации по похожим последовательностям на разных хромосомах. Результат – хромосомные перестройки и аберрации.

Схема взаимодействия Ds/Ac и образования различных фенотипов через включение/выключение аллелей.

Мобильные элементы: ДНК танспозоны
Бактериальные транспозоны
Insertion Sequences (IS) – простые танспозоны
Обратный повтор
Транспозаза
повтор
повтор
Обратный повтор

Последствия встраивания IS элемента (Дупликация сайта встраивания)
Мобильные элементы: ДНК танспозоны

Консервативная / Репликативная транспозиция.
Консервативная транспозиция – вырезание и встраивание элемента
Репликативная транспозиция – копирование и встраивание
Мобильные элементы: ДНК танспозоны

Мобильные элементы: ДНК танспозоны
P элемент дрозофила

Гибридный дисгенезис

Мобильные элементы: ретротанспозоны
Жизненный цикл ретротранспозона
ретротанспозон

Мобильные элементы: ретротанспозоны
Ретровирусы – жизненный цикл

Мобильные элементы: ретротанспозоны
Ретровирусы – структура вируса

Мобильные элементы: ретротанспозоны
Ретровирусы – структура ретроэлемента

1. Автономные и не автономные элементы.
2. Длина 0,5-12 kb.
3. LTR (. Pol II промотор в LTR.
4. 3-6 рамок считывания.
5. Обратная транскрипция – в цитоплазме клетки, в вирусных компартментах.
Мобильные элементы: Ретровирусы

Мобильные элементы: автономные ретротанспозоны
Ретротранспозоны (LTR)

Мобильные элементы: Автономные ретротанспозоны
Copia элементы
5-8.5 kb в длинну
Long Terminal Repeats (LTR)
как минимум 7 разновидностей, каждая по 10-100 копий в геноме Дрозофилы

Мобильные элементы: Автономные ретротанспозоны
Демонстрация ретропозиции (через РНК):
Дрожжевая плазмида с активным Ty элементом в который встроен дополнительный интрон. Транспозиция возможна после вырезания интрона. Копия элемента интрона не имеет.

Мобильные элементы: ретропозоны
Основные ретропозоны в геноме млекопитающих: SINE и LINE
SINE: Short Interspersed Element
В геноме человека ~1 200 000 SINE
LINE: Long Interspersed Element
В геноме человека ~600 000 LINE

1. Автономные элементы.
2. Длина 1-6 kb.
3. Внутренний pol II промотор.
4. Как правило 2 рамки считывания. Одна из них – эндонуклеаза/обратная транскриптаза.
5. Обратная транскрипция – в ядре клетки синхронно с интеграцией
Мобильные элементы: LINE

Обратная транскрипция использует ДНК в сайте встраивания как праймер.
Мобильные элементы: LINE и SINE

Жизненный цикл LINE на примере L1

1. Не автономные элементы.
2. Длина 70-600 нуклеотидов.
3. Внутренний pol III промотор (A, B box).
4. «Компаньоны» LINE – используют жизненный цикл LINE для собственной ретропозиции.
Мобильные элементы: SINE

Мобильные элементы накапливаются в геномах. Они становятся структурными элементами. Какая часть генома состоит из мобильных элементов?
- у нематод ~10% генома;
- у рыб ~15% генома;
- у курицы ~23% генома;
- человека ~ 60% генома из них 57% - ретроэлементы.
У высших растений до 90% генома может состоять из ретроэлементов.
Накопление мобильных элементов в геномах

Большинство мобильных элементов не активны. Только некоторые из них увеличивают количество своих копий. Со временем копии накапливают мутации и становятся разными.
Накопление мобильных элементов в геномах