Inovace studia molekulární a buněčné biologie Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
MBIO1/Molekulární biologie 1 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
TRANSPOZÓNY Mobilní genetické elementy a jejich význam Prof. RNDr. Milan Navrátil, CSc. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
TRANSPOZÓNY http://highered.mcgrawhill.com/sites/0072556781/student_view0/chapter13/animation_quiz_ 5.html
TRANSPOZÓNY http://highered.mcgrawhill.com/sites/0072556781/student_view0/chapter13/animation_quiz_ 5.html
Transpozóny x crossing over
Transpozóny Úseky DNA schopné přenosu na jiné místo genomu autonomně či s pomocí příbuzných elementů (transpozice). Způsobují změny genetické informace (inserční inaktivace, aktivace, modulace genové exprese, mutace). Významně se podílejí na architektuře genomu - většina repetitivní DNA v genomech rostlin je tvořena transpozóny nebo sekvencemi jimi mobilizovanými. U rostlin transpozóny nenesou geny, které přímo zvyšují fitness (na rozdíl od mnohých bakteriálních transpozónů).
Typy transpozónů Transpozóny kódující proteiny, které zajišťují - přenos DNA do jiného místa genomu - replikaci DNA a následný přenos kopie (transpozáza, resolváza) Retrotranspozóny kódující reverzní transkriptázu, která vytváří DNA kopie RNA transkriptů, které se integrují do různých míst genomu.
Typy transpozónů Autonomní elementy kódují gen, jehož produkt zajistí přenos/replikaci/rekombinaci. Neautonomní elementy nepřenášejí se (nekódují potřebné geny), ale mohou být mobilizovány jiným autonomním Tn.
Konzervativní x duplikativní transpozice
Konzervativní x duplikativní transpozice
Konzervativní x duplikativní transpozice
Autonomní x neautonomní traspozóny
Objevení transpozónů Barbara McClintock (1902-1992) Nobelova cena za Fyziologii a medicínu 1983 za objevení (poznání podstaty) mobilních genetických elementů kukuřice 1940-1950
Objevení transpozónů Studium chromosomálních zlomů u kukuřice (genetické a cytogenetické markery). Zvýšený výskyt zlomů v určité oblasti marker dissociation Ds. Poloha markeru nebyla stabilní, u některých linií (!) se přesouvala. Ds v genu pro barvu způsobil jeho inaktivaci. Vzácná reverze při vývoji semene u některých linií (!) Předpověď existence aktivátoru Ac u zmiňovaných linií.
Transpozómy s invertovanými terminálními repeticemi (DNA transpozóny): - složitý proces transpozice (zlom, re-ligace), replikace - zdvojení krátké sekvence (2-8 bp) v místě začlenění = footprint
Transpozice
Transpozice
Bakteriální IS elememty transpozice
Bakteriální Tn elememty transpozice
Transpozice Mu elementu
Transpozómy s invertovanými terminálními repeticemi (DNA transpozóny) - autonomní - transpozáza rozpoznávající invertované repetice - pravděpodobnost začlenění - klastrování - několik až několik set kopií v genomu př.: Ac, Spm, Mu (kukuřice), Tam (Antirrhinum), TphI (petunie), TagI (Arabidopsis) - mutované formy Ac/Ds (Ds1, Ds2), Spm/dSpm Stowaway, Tourist >10 000 kopií, každých 30kbp u kukuřice (inserce do TA bohatých sekvencí)
Retrotranspozóny Až milióny kopií, velké oblasti genomu (uváděno až 40-80% genomu) Velikost 1-13kbp Replikace přes RNA intermediát (četné potomstvo), polycistronní RNA LTR (long terminal repeat) - promotor, terminátor, přímý repeat Krátké zdvojení cílové sekvence Mutageneze (LTR)
Retropozice x retroviry
Retropozice x retroviry
Retropozóny D. melanogaster
Geny retrovirů
Retropozóny
Retropozóny
Retropozóny a pseudogeny
Retropozóny a pseudogeny
Ty1- copia group Retropozóny rostlin BARE-1, ječmen, 12,1 kbp, >50 000 kopií, transkript v listech a kalusu Opie 1, kukuřice, 8,7 kbp, >30 000 kopií, kořeny, listy, integrace do LTR PREM-2, kukuřice, 9,5 kbp, >10 000 kopií, mikrospory Tnt1, tabák, 5,3 kbp, >100, protoplasty, kořeny, po poranění, ataku patogenu, integrace do euchromatinu Ty3 gypsy group potenciální předci živočišných retrovirů, někdy env-like sekvence Athila, A.t., 10,5 kbp, >10000, paracentromerické oblasti Athila-1-1, A.t., 12 kbp, 730, env-like sekvence Cinful-1, kukuřice, 8,6 kbp, 20000, listy, env-like sek.
Hybridní dysgeneze
Hybridní dysgeneze
Regulace aktivity transpozónů Retrotranspozóny obrovský potenciál měnit genovou funkci i strukturu genomu regulace vlatními mechanismy i hostitelem (většinou neaktivní metylace, řízená aktivace vývojově, vnějšími podmínkami) koevoluce mechanismů regulujících transpozici, inserční specifitu, mutagenní potenciál význam: změny regulace genů, úloha při opravách DNA, centromery DNA transpozóny regulace aktivity podmínkami vnějšího prostředí: Tam1 u hledíku (1000 x při 15 C) Metylace
Regulace genové exprese transpozóny zamezení či snížení transkripce modulace časově a místně specifické exprese změny ve stabilitě transkriptu a postranskripčních úpravách (sestřih) změna struktury výsledného proteinu (i footprinty)
Změny na úrovni genomu možná účast v multiplikaci genů tvorba bez-intronových kopií genů chromozómové přestavby (repetitivní sekvence) zlomy, inverze, delece, duplikace, translokace,
Metylace transpozónů Inaktivace dočasná, trvalá, možná příčina vzniku metylačních mechanismů U retrotranspozónů zřejmě společné rysy s umlčováním vícekopiových genů Aktivita Ac a Spm odlišná v závislosti na typu gamety (změny v průběhu gametogeneze) Nárůst metylace Spm a Mu s vývojem (listy), demetylace v časných fázích vývoje Metylace nutná především při meioze zachování integrity (x nelegitimnímu crossoveru)
Transpozice a zbarvení obilek
VSG proteiny trypanozóm
VSGs proteiny u trypanozóm