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Springend gen
Transposon-gefleckte Körner bei Mais

EIN springendes Gen (springendes Gen) oder transposon ist ein stück DNA auf einen Chromosom, das im Genom kann die Plätze wechseln und wurde erstmals 1951 in der Mais-Genom und später in anderen Organismen, wie z Fruchtfliege. Das erste isolierte Springgen stammt aus dem Löwenmaul.

Das DNA-Stück, das auf beiden Seiten von kleinen, gegenüberliegenden Nukleotidstücken begrenzt wird, kann ein oder mehrere Gene enthalten. Die gegenüberliegenden Nukleotidstücke enthalten keine weitere genetische Information und werden auch als Insertionssequenz, Insertionselement, Insertosom oder Insertionssegment (IS) bezeichnet.

Beim Springen kann es sein Mutationen und die DNA-Menge kann zunehmen oder abnehmen.

Es gibt drei Arten von Springgenen:

  • DNATransposons, die direkt Plätze im Genom verändern können
  • Retrovirale Retrotransposons, wo zuerst a RNA- es muss eine Transkription gemacht werden, von der dann mit dem Enzym "reverse Transkriptase" wird wieder in DNA umgewandelt und auf die gleiche Weise wie ein DNA-Transposon eingefügt
  • Nicht-retroviral Retrotransposonswobei ein Transkript aus dem Transposon hergestellt wird und wobei das Transkript beim Einbau eine direkte Matrize für die reverse Transkriptase ist.

Beim Menschen sind nur noch die nicht-viralen Retrotransposons aktiv, die für 0,2% der Mutationen verantwortlich sind.

Springende Gene sind sehr nützlich in genetische Veränderung zur Veränderung der DNA in einem Organismus. Springende Gene werden häufig als Mutagene in Pflanzen verwendet, die Fruchtfliege und mit Bakterien zum Studium der Funktionen von Genen.

Operation

Ein springendes Gen benötigt das Enzym Transposase, das oft vom springenden Gen selbst hergestellt wird. Die Enden des springenden Gens enthalten die gleichen Nukleotide, jedoch in umgekehrter Reihenfolge (TIR = Terminal Invertierte Wiederholung). Das Enzym Transposase bindet an beide Enden des springenden Gens und an die Stelle, an der das Gen hin soll. An dieser Stelle wird das Chromosom durchtrennt. Das Chromosom ist an der Spaltstelle „klebrig“ geworden und das springende Gen steckt dazwischen.

Ein vollständig autonomes Transposon-Gen sieht so aus: 5'-TIR-Transposase-TIR-3'. Es gibt auch nicht-autonome Elemente mit nur einem Teil der Transposase (5'-TIR-sase-TIR-3') oder gar keinem Enzym (MILBE: 5'-TIR-TIR-3').

Beispiele

Das erste Springgen wurde 1951 weitergegeben Barbara McClintock entdeckt in Mais. 1983 erhielt sie den 1983 Nobelpreis. Sie entdeckte Einfügungen, Löschungen und Translokationen, die durch springende Gene geschaffen wurden. Diese spiegelten sich unter anderem in der Farbe der Maiskörner wieder. Etwa 50 % des Maisgenoms bestehen aus springenden Genen.[Quelle?]

Springende Gene in der Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) heißen P-Elemente. Diese Gene sind erst seit den 1950er Jahren in der Fruchtfliege vorhanden.[Quelle?] Künstlich hergestellte P-Elemente können verwendet werden, um Gene in die Fruchtfliege einzubringen, indem sie in den Embryo injiziert werden.

Springende Gene in Bakterien haben normalerweise ein zusätzliches Gen zusätzlich zum Gen zur Herstellung von Transposase, normalerweise mit antibiotischer Aktivität. Springende Gene können aus der genomischen DNA zum Plasmide und umgekehrt. Dadurch können multiresistente Stämme problemlos standhalten Antibiotika stammen.

Krankheiten

Springende Gene sind Mutagene. Sie können das Genom ihrer Wirtszelle schädigen durch:

  • sich in einem funktionellen Gen festsetzen, was zum Funktionsverlust führt,
  • Hinterlassen eines Lochs nach dem Verlassen, das wahrscheinlich nicht richtig repariert werden kann,
  • Verhinderung der richtigen Chromosomenpaarung während der Meiose durch mehrere Kopien hintereinander, wodurch ungleichmäßige Kreuzungen gemacht.

Zu den Krankheiten, die durch springende Gene verursacht werden, gehören:

Evolution der Springgene

Springgene kommen in fast allen Organismen vor und müssen daher einen gemeinsamen Vorfahren gehabt haben oder mehrfach entstanden sein.

Springende Gene werden wie eine Spezies Parasiten im Genom von zellbildenden Organismen gesehen. Sie können verglichen werden mit Viren. Viren und springende Gene haben Ähnlichkeiten in ihrer Genomstruktur und biochemischen Aktivitäten.[Quelle?]

Um sich vor springenden Genen zu schützen, können Bakterien Gene aus ihrem Genom entfernen. Höhere Organismen wie die Eukaryoten haben die RNA-Interferenzmechanismus zur Unterdrückung von Springgenen.

Quellen