Презентация на тему "Мобильные генетические последовательности"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Мобильные генетические последовательности

  Выполнила Студентка 503 МБФ Хатанзеева Л.Ф.

• 
  Слайд 2
  

  МГЭ – это последовательности нуклеотидов, меняющие свою локализацию и копийность в геноме. МГЭ – это фрагмент двунитевой молекулы ДНК, часть генома организма-хозяина, способная к самовоспроизведению, независимо от воспроизведения остального генома

• 
  Слайд 3
  

  Попросту говоря, МГЭ могут перемещаться по геному, встраиваясь в определенные сайты встраивания молекул ДНК-мишеней и обеспечивая тем самым рекомбинацию между ДНК мобильного элемента и ДНК-мишенью.

• 
  Слайд 4
  

  Существует несколько классов мобильных элементов генома, отличающихся по строению и способу перемещения: Транспозоны, например, Tn5; Инсерционные элементы, например, IS1603; ДНК - транспозоны; Ретротранспозоны; Плазмиды, например, половой фактор кишечной палочки (F – плазмида) Бактериофаги, например, Mu, интегрирующиеся случайно в участки генома;

• 
  Слайд 5

  Инсерционные последовательности

  Инсерционные последовательности, инсерционные элементы, IS-элементы (insertionsequences, IS-elements) [лат. inserto — вставлять, вкладывать] — простейшие транспозоны, мобильные нуклеотидные последовательности генома прокариот длиной от 700 до 1500 п.н., которые содержат на концах инвертированные повторы (несколько десятков п.н.) и не содержат никаких генов, кроме тех, которые необходимы для их перемещения (транспозиции) по геному.

• 
  Слайд 6
  

  IS – элемент состоит из центральной части и концевых инвертированных повторов. Центральная часть кодирует белок транспозазу – ключевой белок транспозиции.

• 
  Слайд 7

  Механизм транспозиции

• 
  Слайд 8
  

  1 - МГЭ с центральной частью и инвертированными повторам; 2 – вырезанный транспозазой МГЭ; 3 – ступенчатый разрывы в сайте встраивания ДНК-мишени с образованием «липких концов», осуществляемые транспозазой; 4 – вшивание МГЭ в молекулу ДНК-мишени; 5 – достраивание прямых повторов ДНК-полимеразой и ДНК-лигазой.

• 
  Слайд 9

  транспозоны

   Транспозоны несут кроме транспозазы другие гены, не имеющие отношения к транспозиции (чаще всего гены устойчивости к антибиотикам).Собственно транспозоны можно в свою очередь разделить на следующие группы1)  Сложные транспозоны (семейство Tn3) – короткие ИП на концах, делают в ДНК-мишени ДПП из 5 п.н. и перемещаются по механизму репликативной транспозиции. 2) Составные транспозоны (Tn5, Tn9, Tn10) с длинными ИП, представляющими собой различные IS-элементы. Длина ДПП обычно 9 п.н.

• 
  Слайд 10
  
• 
  Слайд 11

  Транспозон Tn3 

  Транспозон Tn3 представляет семейство мобильных элементов с короткими ИП (35-50 п.н.), перемещающимися с помощью репликативной транспозиции и образующими ДПП (дуплицированными прямыми повторами) из 5 п.н. У самого Tn3 центральная часть содержит гены транспозазы, резолвазы и бета-лактамазы bla(обеспечивает устойчивость к антибиотикам пенициллинового ряда). Ген транспозазы tnA кодирует большой белок из примерно 1000 а.о., ген резолвазы tnR кодирует белок из 185 а.о. Гены транспозазы и резолвазы транскрибируются в противоположных направлениях с промоторов, расположенных в межгенном пространстве длиной 170 п.н. В межгенном пространстве находится и сайт res, по которому происходит разрешение коинтегратов. Транскрипции генов резолвазы и транспозазы конкурируют друг с другом, и ген резолвазы выступает как ген-регулятор гена транспозазы.К семейству Tn3 относятся Tn1, Tn1000 и др. 

• 
  Слайд 12
  

  Нерепликативная транспозиция заключается в вырезании элемента и его перемещении в новое место. При этом 2 молекулы транспозазы связываются с концами мобильного элемента и делают разрывы одновременно в обеих цепях ДНК на концах мобильного элемента и в ДНК-мишени. Далее транспозаза сводит вместе концы мобильного элемента и ДНК-мишень, 3-OH-концы элемента соединяются с 5-Р-концами ДНК-мишени, а между 3’-OH-концами ДНК-мишени и 5’-Р- концами элемента образуется брешь, которая заполняется с помощью репаративного синтеза ДНК, в результате чего на концах мобильного элемента возникают ДПП строго фиксированной длины. 

• 
  Слайд 13
  

   Перемещение транспозона. Концы транспозона (инвертированные повторы) показаны направленными навстречу стрелками. Дочерние нити ДНК после репликации изображены разными цветами. Внизу на схеме направленные навстречу стрелки указывают положение транспозона в районе "красной" двойной спирали. Синими стрелками изображен синтез комплементарных нитей

• 
  Слайд 14
  
• 
  Слайд 15

  ретротранспозоны

  У эукариот широко распространены ретротранспозоны, в транспозициях которых задействованы фермент обратная транскриптаза (ревертаза) и РНК-копия элемента в качестве интермедиата. Ретроэлементы подразделяются на 2  группы:1) Ретротранспозоны с длинными прямыми концевыми повторами (ДКП) (класс I.1 ). Их структура соответствует ДНК-копиям геномов ретровирусов позвоночных, которые также являются мобильными элементами. 2) Ретроэлементы (класс I.2 ), не содержащие повторов на концах (некоторые авторы используют для них название «ретропозоны»). 

• 
  Слайд 16
  

  У ретроэлементов с ДКП транспозиция происходит по схеме, включающей РНК-интермедиат. С геномной ДНК элемента транскрибируется РНК-копия, но уже с короткими концевыми повторами, с нее путем обратной транскрипции синтезируется ДНК-копия с ДКП, которая встраивается в новое место с помощью интегразы. Интеграция ретротранспозонов с ДКП происходит по механизму, идентичному с нерепликативной транспозицией у прокариот.

• 
  Слайд 17
  
• 
  Слайд 18
  

  Другая группа ретротранспозонов – элементы класса I.2 (ретропозоны). Их размер – тоже около 5-6 т.п.н., но на концах они не имеют повторов. На 3’-конце они содержат небольшую последовательность поли-A. Прямых повторов в ДНК-мишени они либо не образуют, либо делают не всегда, и, если делают, то нерегулярной длины. Ретротранспозоны класса II можно разделяют на 2 типа: LINE (longinterspersednuclearelements) и SINE (shortinterspersednuclearelements) – длиной 200-300 п.н., которые не кодируют никаких белков и не способны к самостоятельному перемещению, а перемещаются, по-видимому, за счет элементов LINE. 

• 
  Слайд 19
  

   Эндонуклеаза делает ступенчатые ОНР в ДНК-мишени и РНК-копия прикрепляется к концу ДНК-мишени в точке разрыва. На матрице РНК-копии с помощью обратной транскриптазы строится ее ДНК-копия. Свободная группа 3’-OH в точке разрыва используется как праймер для обратной транскриптазы. Потом РНК-копия удаляется с помощью РНКазы H, клеточная репаративная система достраивает вторую цепь ДНК, которая оказывается интегрирированной в реципиентную ДНК. При этом на концах встроенного элемента могут возникать ДПП различной длины. 

• 
  Слайд 20
  

  SINE-элементы не способны к самостоятельной транспозиции и используют соответствующий аппарат LINE. 

• 
  Слайд 21

  литература

   Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки: Пер. с англ. М.: Мир, 1994. Т. 1, ч. 2. С. 310-313, 318-324.  Льюин Б. Гены: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. С. 453-476, 490-492.