Question

Подвижные элементы генома.

Answer 1

5. Подвижные элементы генома. Структура, механизм перемещения и роль.КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДВИЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ИХ СТРУКТУРА И СПОСОБЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЯРазличают два основных класса подвижных элементов: транспозоны и ретротранспозоны. Такая классификация основана на молекулярных механизмах, с помощью которых перемещаются подвижные элементы. Транспозоны перемещаются с участием комплекса белков, обеспечивающего активность фермента транспозазы, которая узнает элемент и обеспечивает его перенос на новое место. Транспозоны ограничены с двух сторон так называемыми инвертированными повторами, то есть последовательностями, направленными навстречу друг другу. Инвертированные повторы необходимы для перемещения элемента, которое осуществляется благодаря их сближению друг с другом и узнаванию транспозазами. Инвертированные повторы сближаются и точно отрезаются от соседних участков ДНК хозяина. Вопросы, касающиеся проблемы узнавания ДНК белками, основанной на специфичном нековалентном взаимодействии аминокислотных остатков с нуклеотидами, были рассмотрены ранее. Успешному вырезанию элемента способствует дополнительная сверхспирализация двухнитевой спирали ДНК, обеспечивающая изгибы двойной спирали и сближение отдельных ее участков. Роль сверхспирализации в функционировании генетического аппарата рассмотрена в книге М.Д. Франк-Каменецкого, а также автором статьи. Вырезанный транспозон внедряется в район вносимого транспозазой разрыва в молекуле-мишени и сшивается с ДНК хозяина в новом месте. Разрыв и зашивание осуществляются транспозазой и вспомогательными белками. Транспозаза может кодироваться как самим подвижным элементом, который будет перемещаться, так и другой копией элемента, локализованной в том же геноме в отдалении.Итак, подвижность элементов становится возможной благодаря активности ферментов, которые способны точно вырезать элемент из хромосомы для того, чтобы затем вставить его в какое-то другое место генома. Брешь в ДНК, оставляемая после вырезания транспозона, может залечиваться - застраиваться с участием гомологичного участка, например сестринской, только что редуплицированной молекулы ДНК. Осуществляются комплементарные взаимодействия нитей (красная с желтой) в гомологичных участках ДНК, соседствующих с транспозоном, затем происходит достройка - синтез комплементарных нитей (синие пунктирные стрелки), после чего образовавшаяся структура разрезается (волнистые стрелки), а "синие" участки новосинтезированной ДНК, содержащие материал ДНК транспозона, сшиваются с "желтыми" или "красными" флангами. В итоге залечивается дырка на месте вырезанного транспозона, а число копий транспозона увеличивается на одну копию. Обратим внимание на то, что клетка способна залечивать любой двухнитевой разрыв, образовавшийся при облучении.  Может ли клетка справиться с такой важной задачей, если эти механизмы восстановления целостности хромосомы будут нарушены? Как мы увидим, в таком случае на помощь могут прийти ретротранспозоны.Здесь не рассматриваются транспозоны бактерий.

Answer 2

Подвижные элементы генома, также известные как транспозоны или мобильные генетические элементы, представляют собой фрагменты ДНК, способные перемещаться по геному и встраиваться в различные места ДНК последовательности. Они составляют значительную часть генома у различных организмов, включая бактерии, растения и животных.

Подвижные элементы классифицируются на две основные группы: ретротранспозоны и ДНК-транспозоны.

Ретротранспозоны представляют собой генетические элементы, которые перемещаются путем обратной транскрипции РНК в ДНК. Они содержат ген, кодирующий ревертазу, фермент, необходимый для обратной транскрипции. Ретротранспозоны могут перемещаться по геному, интегрируясь в новые места и создавая копии себя. Они играют важную роль в эволюции генома, так как могут влиять на экспрессию генов и структуру хромосом.

ДНК-транспозоны перемещаются путем вырезания и встраивания своей ДНК-последовательности в геном. Они могут быть самостоятельными элементами, содержащими все необходимые гены для перемещения, или могут вставляться в другие гены и использовать их механизмы для перемещения. ДНК-транспозоны также могут создавать копии себя, распространяясь по геному.

Подвижные элементы генома могут иметь различные эффекты на организм. Они могут вызывать мутации, вставляться в гены и изменять их экспрессию, а также участвовать в генетическом рекомбинации и эволюции генома. Они также могут быть использованы искусственно в генетической инженерии для вставки новых генов или модификации генома.

В целом, подвижные элементы генома являются важной составляющей генетической информации организма и играют важную роль в его эволюции и развитии.