TAREA TRANSPOSICION

Transposón

Transposón bacteriano Un transposón o elemento genético transponible es una secuencia de ADN que puede moverse de manera autosuficiente a diferentes partes del genoma de una célula, un fenómeno conocido como transposición. En este proceso, se pueden causar mutaciones y cambio en la cantidad de ADN del genoma. Anteriormente fueron conocidos como "genes saltarines" y son ejemplos de elementos genéticos móviles.[1]

El transposón modifica el ADN de sus inmediaciones, ya sea arrastrando un gen codificador de un cromosoma a otro, rompiéndolo por la mitad o haciendo que desaparezca del todo. En algunas especies, la mayor parte del ADN basura (hasta un 50% del total del genoma) corresponde a transposones.

A diferencia de los provirus, los transposones se integran en el ADN celular en lugares bien determinados. Su existencia fue propuesta por Barbara McClintock en el maíz, sin embargo, su existencia no se demostró hasta mucho más tarde en bacterias. Por ello fue laureada con el Premio Nobel en 1983.

[editar] ClasificaciónExiste una amplia diversidad de elementos genéticos móviles y pueden ser clasificados en base a su contenido y su estrategia y mecanismo de transposición.

[editar] Según contenidoTransposón simple, secuencia de inserción o elemento de inserción (IS): contienen una secuencia central con información para la transposasa, una enzima necesaria para la transposición, y en los extremos una secuencia repetida en orden inverso. Esta secuencia repetida en orden inverso no es necesariamente idéntica, aunque muy parecida. Cuando un transposón simple se integra en un determinado punto del ADN aparece una repetición directa de la secuencia diana (5-12 pb).

Transposón compuesto (Tn): contienen un elemento de inserción (IS) en cada extremo en orden directo o inverso y una región central con la transposasa que además suele contener información de otro tipo. Por ejemplo, los factores de transferencia de resistencia (RTF), poseen información en la zona central para resistencia a antibióticos como el cloranfenicol, la kanamicina, la tetraciclina, dándole una ventaja selectiva a las bacterias que lo posean.

[editar] Según estrategia de transposiciónClase I o retrotransposones: se mueven en el genoma siendo transcritos a ARN y después en ADN por retrotranscriptasa. A su vez, se clasifican en los de origen retroviral (retrotransposones con LTR) y de origen no retroviral (retrotransposones sin LTR).

Clase II o DNA transposones: se mueven directamente de una posición a otra en el genoma usando una transcriptasa para copiar y pegarse en otro locus del mismo.

Clase III o MITE, por sus siglas en inglés "Miniature Inverted-repeats Transposable Elements".[2]

[editar] Según mecanismo de transposición

Esquema explicativo de la transposición conservativa. Mediante el enzima transposasa, se corta el transposón del genoma original (que queda despojado de él) y se inserta en un nuevo genoma diana, en una secuencia específica reconocida por el enzima.Transposición conservativa: el transposón sale de la sede donadora que queda vacía y se incorpora en una nueva sede (sede receptora). No aumenta el número de copias del transposón en el interior de la célula.

Se expresa la transposasa, y realiza dos cortes de doble cadena a la misma altura en el genoma donante, dejando aislado el transposón. A continuación localiza una secuencia diana (pongamos, ATGCA) en el genoma aceptor, y realiza un corte cohesivo. Tras eso une los extremos a los del transposón aislado, y la ADN Polimerasa de la célula rellena las zonas de cadena sencilla dejadas en la secuencia señal tras el corte cohesivo. Debido a esto, la secuencia señal queda duplicada. Queda, sin embargo, un hueco en el genoma donante, que puede ser letal si no se repara. Realmente, en este caso se habla más de recombinación que de transposición.

Esquema explicativo de la transposición no conservativa. A diferencia de la conservativa, inicialmente no se integra solo el transposón, sino que se forma un híbrido con todo el genoma donante. Según el modo de resolución del enzima resolvasa, podrá dar lugar a una transposición replicativa (genoma donante y receptor obtienen una copia del transposón) o no replicativa (solo se la queda el aceptor, y el donante queda sin él).Transposición no conservativa: en este caso la transposasa realiza un corte cohesivo no solo en la secuencia diana, sino también en el genoma donante, dejando un corte a cada lado del transposón. A continuación integra todo el genoma donante con el aceptor, mediante un curioso mecanismo que forma un intermediario llamado “estructura entrecruzada”. Esta estructura es resuelta por un segundo enzima, la resolvasa, que según cómo lo resuelva dará lugar a una de las siguientes transposiciones:

Transposición no replicativa: el genoma donante se libera, dejando el integrón en el genoma receptor. Al igual que en la transposición conservativa, queda un hueco en el genoma donante, que puede ser letal si no se repara.

Transposición replicativa: se produce una replicación desde los extremos 3’ del genoma aceptor, lo que acaba por duplicar el transposón, y produciendo un genoma mixto llamado “cointegrado”. A continuación la resolvasa rompe el cointegrado mediante una recombinación recíproca, que une los extremos del ADN aceptor original (ahora con una de las copias del integrón) y libera el genoma donante de nuevo con su transposón.

Transposición

1. Elementos móviles

Concepto: Segmentos de DNA con capacidad para moverse por el genoma

Transposición: Cambio de posición de un elemento móvil en el genoma

Función: solamente autoperpetuarse.

Representación en el genoma: 25-50% en mamíferos:

Sus duplicaciones hacen que su representatividad en el genoma aumente

Muchos de ellos han perdido su capacidad de moverse

Movimiento guiado por enzimas

2 categorías de elementos móviles:

DNA transposones Durante el proceso de transposición se mantienen siempre como DNA

Retrotransposones Durante el proceso de transposición pasan por una forma de RNA

Retrotransposones similares a retrovirus

Retrotrasnsposones no similares a retrovirus

2. DNA transposones

Presentes tanto en procariotas como en eucariotas

Elementos IS (insertion sequence) bacterianos

Más de 20 tipos distintos

Movimiento poco frecuente (1/100.000 a 1/10.000.000 por generación)

Pueden inactivar genes

Pueden transferirse a otras bacterias mediante su transposición a plásmidos o a virus

Estructura de los elementos IS

Repeticiones invertidas en los extremos

Región codificante central: Transposasa (bajos niveles de expresión)

Extremos flanqueados por cortas repeticiones directas (5-11 pb). Secuencia variable dependiente del sitio de inserción

Mecanismo de transposición

Similar a cortar y pegar en el ordenador:

Cortar el elemento (extremos romos)

Cortar el DNA en el sitio de integración (Extremos protuberantes)

Ligar el elemento en el nuevo sitio (3’ del IS al 5’ del DNA aceptor)

Rellenar y cerrar nick: DNA polimerasa y ligasa de la Bacteria (generación de repeticiones directas)

El cromosoma queda roto en el sitio original:

Reparación homóloga: no mutación

Reparación no homóloga: mutación

Transposición replicativa: no se pierde la localización original.

3. Retrotransposones similares a retrovirus

Presentes en el genoma de todos los eucariotas

Muy frecuentes en levaduras y en Drosophila y algo menos frecuentes en mamíferos (8% genoma humano)

Mecanismo de integración similar al de los retrovirus

La mayoría de los retrotransposones derivan de retrovirus

Estructura

Secuencias LTR en los extremos (Long Terminal Repeats) (250-600 pb)

Región central codificante: Transcriptasa inversa (reversa) e Integrasa. (Los retrovirus también portan la información genética para producir las proteínas de la cápside)

Mecanismo de transposición

Transcripción del DNA: copia en RNA del retrotransposón

Dirigida por el LTR izquierdo

Procesamiento y traducción del RNA

En el caso de Retrovirus encapsidación y salida de la célula

Copiado del RNA en DNA: Retrotranscriptasa

Se regeneran las dos copias del LTR

Integración en el genoma: Integrasa

4. Retrotransposones no similares a retrovirus

Carecen de LTRs

Muy abundantes en mamíferos

Dos tipos

LINES (Long INterspersed Elements) 6 Kb aproximadamente

SINES (Short INterspersed Elements) 300 pb aproximadamente

Frecuencias de transposición: 1 transposición en cada 8 individuos:

40 % corresponden a LINES

60 % corresponden a SINES (de estos el 90% a elementos Alu)

LINES

Tres familias en el genoma humano: L1, L2 y L3

Actualmente sólo L1 es capaz de transponerse

Repetidos 900.000 veces en el genoma humano (21%)

La mayoría de ellos están incompletos (tamaño medio 900 pb)

Solo el 0.01% de ellos está completo (60 a 100 elementos en total en humanos) y por tanto presenta capacidad para moverse

Estructura:

Región central codifica para 2 prots:

ORF 1: Proteína de unión al RNA

ORF 2: Proteína similar a retrotranscriptasas y con actividad endonucleasa

Región izquierda rica en A/T

Flanqueado por dos repeticiones directas

Mecanismo de transposición

Transcripción por RNA pol II celular a partir de un promotor situado a su izquierda: Copia del retrotransposón en forma de RNA

Procesamiento del RNA y traducción

Asociación de las proteínas ORF 1 y ORF 2 al RNAVuelta al núcleo

Integración

SINES

13% del genoma humano

Los más frecuentes son los elementos Alu

100 – 400 pb

No codifican para proteínas

Contienen secuencias ricas en A/T similares a las de los LINES

Transcritos por la RNA polimerasa III

Probablemente sus movimientos son debidos a la actividad de las proteínas ORF 1 Y ORF 2 de los LINES

5. Importancia evolutiva de los elementos móviles

Aunque su única función es auto-perpetuarse, tienen una gran importancia en el proceso evolutivo

Causantes de muchas mutaciones espontáneas:

50% de las de Drosophila

10% de las de Ratones

0.1% - 0.2 % de las de humanos

Implicados en procesos de duplicación de genes: recombinación homóloga de elementos localizados en distintos sitios en el cromosoma

Implicados en procesos de generación de nuevos genes por combinación de nuevos exones (Exon Shuffling)

Por procesos de recombinación homóloga

Por procesos de transposición

Implicados en alteraciones en los patrones de expresión de genes: movimientos por el genoma de secuencias reguladoras de la transcripción (enhancers)