Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

05-Μεταθετά στοιχεία στα ευκαρυωτικά γονιδιώματα - Ρετροτρανσποζόνια.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "05-Μεταθετά στοιχεία στα ευκαρυωτικά γονιδιώματα - Ρετροτρανσποζόνια."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 05-Μεταθετά στοιχεία στα ευκαρυωτικά γονιδιώματα - Ρετροτρανσποζόνια

2 Ευκαρυωτικά μεταθετά στοιχεία Τάξη Ι: η μετάθεσή τους απαιτεί ενδιάμεσο μόριο RNA Τάξη Ι: η μετάθεσή τους απαιτεί ενδιάμεσο μόριο RNA Τάξη ΙΙ: η μετάθεσή τους απαιτεί μόνο DNA και ο μηχανισμός μοιάζει με τον μηχανισμό αποκοπής και επικόλλησης των προκαρυωτών Τάξη ΙΙ: η μετάθεσή τους απαιτεί μόνο DNA και ο μηχανισμός μοιάζει με τον μηχανισμό αποκοπής και επικόλλησης των προκαρυωτών

3 Μεταθετά τάξης ΙΙ: hAT hobo της Drosophila melanogaster hobo της Drosophila melanogaster Ac στον αραβόσιτο Ac στον αραβόσιτο Tam3 στο σκυλάκι Tam3 στο σκυλάκι

4 Η μετάθεση του Hermes στη Musca domestica θυμίζει Tn5

5 Ο σχηματισμός των αντισωμάτων θυμίζει μετάθεση Hermes Το ανοσοποιητικό σύστημα των θηλαστικών είναι σε θέση να παράγει έναν απεριόριστο αριθμό αντισωμάτων Το ανοσοποιητικό σύστημα των θηλαστικών είναι σε θέση να παράγει έναν απεριόριστο αριθμό αντισωμάτων Αυτό επιτυγχάνεται με ένα προγραμματισμένο ανασυνδυασμό των πρόδρομων γονιδίων των ανοσοσφαιρινών σε ειδικές θέσεις ώστε να προκύπτουν μέχρι και διαφορετικά αντισώματα Αυτό επιτυγχάνεται με ένα προγραμματισμένο ανασυνδυασμό των πρόδρομων γονιδίων των ανοσοσφαιρινών σε ειδικές θέσεις ώστε να προκύπτουν μέχρι και διαφορετικά αντισώματα

6 Οργάνωση και ανακατάταξη των V, D και J στο γονίδιο της βαριάς αλυσίδας των ανοσοσφαιρινών Οργάνωση και ανακατάταξη των V, D και J στο γονίδιο της βαριάς αλυσίδας των ανοσοσφαιρινών

7 Υπάρχουν τρία επίπεδα ποικιλότητας: Υπάρχουν τρία επίπεδα ποικιλότητας: Ποικιλότητα στους συνδυασμούς V, D, J που χρησιμοποιούνται Ποικιλότητα στους συνδυασμούς V, D, J που χρησιμοποιούνται Ποικιλότητα στις συνδέσεις των V, D και J, αφού η διεργασία που ενώνει τα κωδικά τους τμήματα είναι ανακριβής Ποικιλότητα στις συνδέσεις των V, D και J, αφού η διεργασία που ενώνει τα κωδικά τους τμήματα είναι ανακριβής Ποικιλότητα στο ζευγάρωμα των βαριών και ελαφριών αλυσίδων Ποικιλότητα στο ζευγάρωμα των βαριών και ελαφριών αλυσίδων

8 Ο ανασυνδυασμός των V, D και J γίνεται μέσω προγραμματισμένων δίκλωνων ρήξεων Τα τμήματα V, D και J έχουν σε κάθε άκρο τους μια αλληλουχία σήματος ανασυνδυασμού (RSS, Recombination Signal Sequence) Τα τμήματα V, D και J έχουν σε κάθε άκρο τους μια αλληλουχία σήματος ανασυνδυασμού (RSS, Recombination Signal Sequence)

9 Οι αλληλουχίες RSS είναι στόχοι δύο ενζύμων που τις διασπούν με καθορισμένο τρόπο a)Τα ένζυμα RAG1 και RAG2 προσδένονται σε RSS και δημιουργούν μια μονόκλωνη εγκοπή b)Το σύμπλοκο RAG1/RAG2/RSS ζευγαρώνει με ένα άλλο RSS και προκαλεί ακόμη μία εγκοπή στον απέναντι κλώνο, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μιας δίκλωνης ρήξης c)Τα άκρα της κωδικής αλληλουχίας σχηματίζουν δομή φουρκέτας μέσω της διάσπασης και εξακολουθούν να συνδέονται με το σύμπλοκο RAG1/RAG2 ενώ τα άκρα RSS συμμετέχουν σε ένα σύμπλοκο μετά την εγκοπή d)Οι φουρκέτες ανοίγουν μέσω της δράσης μιας νουκλεάσης, ενώ παράγοντες σύνδεσης μη ομόλογων άκρων ενώνουν τα άκρα D και J μεταξύ τους, καθώς και τα δύο άκρα RSS μεταξύ τους

10 Το ξύπνημα της Ωραίας Κοιμωμένης Σε αντίθεση με τη δροσόφιλα και παρά το γεγονός ότι ~5% του ανθρώπινου γονιδιώματος περιλαμβάνει αλληλουχίες τρανσποζονίων DNA, κανένα από αυτά δεν έχει ενεργοποιηθεί τα τελευταία 50 εκατομμύρια χρόνια. Σε αντίθεση με τη δροσόφιλα και παρά το γεγονός ότι ~5% του ανθρώπινου γονιδιώματος περιλαμβάνει αλληλουχίες τρανσποζονίων DNA, κανένα από αυτά δεν έχει ενεργοποιηθεί τα τελευταία 50 εκατομμύρια χρόνια. Απενεργοποίηση μέσω μεταλλάξεων Απενεργοποίηση μέσω μεταλλάξεων

11 Είναι δυνατόν να "ξυπνήσει" ένα ανενεργό μεταθετό για χρήση σε μεταλλαξιγένεση σπονδυλωτών; Είναι δυνατόν να "ξυπνήσει" ένα ανενεργό μεταθετό για χρήση σε μεταλλαξιγένεση σπονδυλωτών; Η οικογένεια DNA μεταθετών Tc1/mariner συναντάται σε πολλούς διαφορετικούς οργανισμούς → χρήσιμο σε πειράματα μεταλλαξιγένεσης Η οικογένεια DNA μεταθετών Tc1/mariner συναντάται σε πολλούς διαφορετικούς οργανισμούς → χρήσιμο σε πειράματα μεταλλαξιγένεσης Τα αντίστοιχα στοιχεία του σολομού φαίνεται να είναι τα πιο προσφάτως απενεργοποιημένα Τα αντίστοιχα στοιχεία του σολομού φαίνεται να είναι τα πιο προσφάτως απενεργοποιημένα

12 Το ενεργό μεταθετό στοιχείο Sleeping Beauty ανακατασκευάστηκε από ανενεργά μεταθετά στοιχεία. Consensus 12 μεταθετών από 8 είδη: μη λειτουργικό

13 Οι περισσότερες μορφές καρκίνου οφείλονται σε μεταλλαγές που πραγματοποιούνται σε σωματικά κύτταρα Οι περισσότερες μορφές καρκίνου οφείλονται σε μεταλλαγές που πραγματοποιούνται σε σωματικά κύτταρα Η πειραματική επαγωγή καρκίνου μέσω μεταλλαξιγένεσης σε σωματικά κύτταρα με την ελεγχόμενη χρήση ενός γνωστού τρανσποζονίου θα ήταν ένας χρήσιμος τρόπος για να αποκαλυφθούν γονίδια τα οποία είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη των όγκων Η πειραματική επαγωγή καρκίνου μέσω μεταλλαξιγένεσης σε σωματικά κύτταρα με την ελεγχόμενη χρήση ενός γνωστού τρανσποζονίου θα ήταν ένας χρήσιμος τρόπος για να αποκαλυφθούν γονίδια τα οποία είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη των όγκων Μέσω Sleeping Beauty αποκαλύφθηκαν γονίδια: Μέσω Sleeping Beauty αποκαλύφθηκαν γονίδια: απουσία των οποίων αναπτυσσόταν καρκίνος απουσία των οποίων αναπτυσσόταν καρκίνος η υπερ-έκφραση των οποίων προκαλούσε καρκίνο η υπερ-έκφραση των οποίων προκαλούσε καρκίνο

14 Sleeping beauty επαγώμενες μεταλλάξεις: ενεργοποίηση/απενεργοποίηση γονιδίων Η μεταλλαξιγένεση μέσω SB μπορεί να ταυτοποιήσει νέα υποψήφια ογκογονίδια στον ποντικό. Σε αντίθεση με την επιμόλυνση με ρετροϊούς, η μετάθεση της SB μπορεί να κατευθυνθεί ελεγχόμενα σε οποιοδήποτε ιστό και έτσι, δυνητικά, να επάγει πολλούς διαφορετικούς τύπους όγκων.

15 Ρετρομετάθεση

16 Η μετάθεση στην οποία εμπλέκεται υποχρεωτικά η σύνθεση ενός ενδιάμεσου μορίου RNA είναι ένα φαινόμενο που απαντάται αποκλειστικά στους ευκαρυώτες

17 Εικόνα 17.1 Οι αναπαραγωγικοί κύκλοι των ρετροϊών και των ρετροποζονίων περιλαμβάνουν εναλλαγή ανάμεσα στο στάδιο όπου γίνεται αντίστροφη μεταγραφή από RNA σε DNA και στο στάδιο όπου γίνεται μεταγραφή από DNA σε RNA. Μόνο οι ρετροϊοί μπορούν να σχηματίσουν μολυσματικά σωμάτια. Τα ρετροποζόνια περιορίζονται σε έναν ενδοκυτταρικό κύκλο.

18 Σύγκριση ρετροτρανσποζονίου LTR και ρετροϊικού DNA (α) Ρετροτρανσποζόνιο LTR: Ένα τυπικό ρετροτρανσποζόνιο LTR φέρει ευθείες επαναλήψεις μήκους περίπου 300 έως 500 bp (κίτρινα βέλη) εκατέρωθεν της περιοχής που περιέχει τα γονίδια gag και pol. Το γονίδιο gag κωδικοποιεί για μία δομική πρωτεΐνη, γνωστή ως αντιγόνο ειδικής ομάδας, η οποία αλληλεπιδρά με το RNA σχηματίζοντας ένα ιοειδές σωμάτιο. Το γονίδιο pol κωδικοποιεί για ένα πολυπεπτίδιο μεγάλου μήκους, από τη διάσπαση του οποίου θα προκύψει μία αντίστροφη μεταγραφάση, μία ιντεγκράση και μία πρωτεάση. (β) Ρετροϊικό DNA: Μία κύρια διαφορά ανάμεσα στα ρετροτρανσποζόνια LTR και στα ρετροϊικά DNA είναι ότι τα ρετροϊικά DNA διαθέτουν γονίδια env, ενώ τα περισσότερα ρετροτρανσποζόνια όχι. Το προϊόν του γονιδίου env, μία πρωτεΐνη του φακέλου, είναι απαραίτητο για τη δημιουργία ενός μολυσματικού ιικού σωματίου.

19 Ο βιολογικός κύκλος των ρετροϊών περιλαμβάνει γεγονότα που μοιάζουν με μετάθεση Αποτέλεσμα της μετάθεσης είναι η δημιουργία μικρών επαναλήψεων στο DNA-στόχο. Αποτέλεσμα της μετάθεσης είναι η δημιουργία μικρών επαναλήψεων στο DNA-στόχο. Αν ο ρετροϊός ενσωματωθεί στη γαμετική σειρά (germline) τότε παραμένει στο γονιδίωμα ως ενδογενής προϊός (όπως ο λυσιγονικός βακτηριοφάγος). Αν ο ρετροϊός ενσωματωθεί στη γαμετική σειρά (germline) τότε παραμένει στο γονιδίωμα ως ενδογενής προϊός (όπως ο λυσιγονικός βακτηριοφάγος). Κυτταρικές αλληλουχίες μπορούν να ανασυνδυαστούν με ρετροϊικές αλληλουχίες με αποτέλεσμα τη μετάθεσή τους και την ενσωμάτωσή τους σε νέες θέσεις στο γονιδίωμα. Κυτταρικές αλληλουχίες μπορούν να ανασυνδυαστούν με ρετροϊικές αλληλουχίες με αποτέλεσμα τη μετάθεσή τους και την ενσωμάτωσή τους σε νέες θέσεις στο γονιδίωμα. Κυτταρικές αλληλουχίες που μετατίθενται από ένα ρετροϊό σε νέες θέσεις μπορούν να αλλάξουν τις ιδιότητες του κυττάρου που έχει μολυνθεί από τον ιό. Κυτταρικές αλληλουχίες που μετατίθενται από ένα ρετροϊό σε νέες θέσεις μπορούν να αλλάξουν τις ιδιότητες του κυττάρου που έχει μολυνθεί από τον ιό.

20 Genes VIII - Ακαδημαϊκές Εκδόσεις 2004 Εικόνα 17.2 Ο βιολογικός κύκλος του ρετροϊού περιλαμβάνει αντίστροφη μεταγραφή του RNA γονιδιώματος σε δίκλωνο DNA, το οποίο εισάγεται στο γονιδίωμα του ξενιστή ώστε να μεταγραφεί σε RNA.

21 Το ένζυμο που ευθύνεται για τη δημιουργία του αντιγράφου DNA από το RNA είναι η αντίστροφη μεταγραφάση. Το ένζυμο που ευθύνεται για τη δημιουργία του αντιγράφου DNA από το RNA είναι η αντίστροφη μεταγραφάση. Το ένζυμο που ευθύνεται για την ενσωμάτωση λέγεται ιντεγράση. Το ένζυμο που ευθύνεται για την ενσωμάτωση λέγεται ιντεγράση. Σε κάθε ιοσωμάτιο συσκευάζονται δύο αντίγραφα του γονιδιώματος RNA, καθιστώντας το ουσιαστικά διπλοειδές. Σε κάθε ιοσωμάτιο συσκευάζονται δύο αντίγραφα του γονιδιώματος RNA, καθιστώντας το ουσιαστικά διπλοειδές. Όταν ένα κύτταρο μολυνθεί από δύο διαφορετικούς αλλά συγγενικούς ιούς, είναι δυνατόν να δημιουργηθούν ετεροζυγωτικά ιοσωμάτια που φέρουν ένα γονιδίωμα από κάθε τύπο ιού. Όταν ένα κύτταρο μολυνθεί από δύο διαφορετικούς αλλά συγγενικούς ιούς, είναι δυνατόν να δημιουργηθούν ετεροζυγωτικά ιοσωμάτια που φέρουν ένα γονιδίωμα από κάθε τύπο ιού.

22 Τα γονίδια των ρετροϊών

23 Εικόνα 17.3 Τα γονίδια του ρετροϊού παράγουν πολυπρωτεΐνες που μετατρέπονται σε συγκεκριμένα προϊόντα μετά από επεξεργασία.

24 Όταν τα πλαίσια ανάγνωσης των gag και pol είναι σε συνεχή σειρά και στο ίδιο αναγνωστικό πλαίσιο, τότε η καταστολή του τερματισμού της μετάφρασης από ένα Glu-tRNA που αναγνωρίζει το κωδικόνιο λήξης επιτρέπει τη σύνθεση μιας πολυπρωτεΐνης Gag-Pol. Όταν τα πλαίσια ανάγνωσης των gag και pol είναι σε συνεχή σειρά και στο ίδιο αναγνωστικό πλαίσιο, τότε η καταστολή του τερματισμού της μετάφρασης από ένα Glu-tRNA που αναγνωρίζει το κωδικόνιο λήξης επιτρέπει τη σύνθεση μιας πολυπρωτεΐνης Gag-Pol. Όταν τα gag και pol βρίσκονται σε διαφορετικά πλαίσια ανάγνωσης, η παραγωγή της πολυπρωτεΐνης Gag-Pol γίνεται με μετατόπιση του αναγνωστικού πλαισίου από το ριβόσωμα. Όταν τα gag και pol βρίσκονται σε διαφορετικά πλαίσια ανάγνωσης, η παραγωγή της πολυπρωτεΐνης Gag-Pol γίνεται με μετατόπιση του αναγνωστικού πλαισίου από το ριβόσωμα. Η αναγνωστική διέλευση που παράγει Gag-Pol έχει απόδοση ~5% σε σχέση με την παραγωγή της Gag. To αποτέλεσμα είναι ότι η Gag ξεπερνά ποσοτικά την Gag-Pol κατά ~20 φορές. Η αναγνωστική διέλευση που παράγει Gag-Pol έχει απόδοση ~5% σε σχέση με την παραγωγή της Gag. To αποτέλεσμα είναι ότι η Gag ξεπερνά ποσοτικά την Gag-Pol κατά ~20 φορές. Η λειτουργία της πρωτεάσης μπορεί να είναι μέρος της Gag ή της Pol ή, κάποιες φορές, να αποτελεί ανεξάρτητο αναγνωστικό πλαίσιο. Η λειτουργία της πρωτεάσης μπορεί να είναι μέρος της Gag ή της Pol ή, κάποιες φορές, να αποτελεί ανεξάρτητο αναγνωστικό πλαίσιο.

25 Genes VIII - Ακαδημαϊκές Εκδόσεις 2004 Εικόνα 17.4 Οι ρετροϊοί (εδώ απεικονίζεται ο HIV) εκβλαστάνουν από την κυτταροπλασματική μεμβράνη ενός μολυσμένου κυττάρου. Η φωτογραφία είναι ευγενική προσφορά του Matthew Gonda.

26 Η σύνθεση του ιικού DNA

27 Genes VIII - Ακαδημαϊκές Εκδόσεις 2004 Εικόνα 17.5 Το RNA των ρετροϊών τερματίζει σε ομόρροπες επαναλήψεις (R), το ελεύθερο γραμμικό DNA σε LTR και ο προϊός σε LTR, που έχουν βραχυνθεί κατά δύο βάσεις.

28 Genes VIII - Ακαδημαϊκές Εκδόσεις 2004 Εικόνα 17.6 Ο αρνητικός κλώνος του DNA σχηματίζεται με αλλαγή μήτρας κατά την αντίστροφη μεταγραφή. του ξενιστή χάρη στην ενεργότητα RNase Η της αντίστροφης μεταγραφάσης

29 Genes VIII - Ακαδημαϊκές Εκδόσεις 2004 Εικόνα 17.7 Η σύνθεση της θετικής αλυσίδας του DNA απαιτεί ένα δεύτερο άλμα.

30 Πότε μπορεί να συμβεί ανασυνδυασμός στους ρετροϊούς; Θυμηθείτε: σε κάθε ιοσωμάτιο συσκευάζονται δύο αντίγραφα του γονιδιώματος RNA. Θυμηθείτε: σε κάθε ιοσωμάτιο συσκευάζονται δύο αντίγραφα του γονιδιώματος RNA. Κατά τη σύνθεση της αρνητικής αλυσίδας (μεταπήδηση από τον ένα κλώνο στον άλλο). Κατά τη σύνθεση της αρνητικής αλυσίδας (μεταπήδηση από τον ένα κλώνο στον άλλο). Κατά τη σύνθεση της θετικής αλυσίδας (λιγότερο συνηθισμένο). Κατά τη σύνθεση της θετικής αλυσίδας (λιγότερο συνηθισμένο).

31 Κάθε LTR φέρει έναν υποκινητή που εντοπίζεται στην περιοχή U3. Ο υποκινητής στην αριστερή LTR ευθύνεται για την έναρξη της μεταγραφής του προϊού. Κάθε LTR φέρει έναν υποκινητή που εντοπίζεται στην περιοχή U3. Ο υποκινητής στην αριστερή LTR ευθύνεται για την έναρξη της μεταγραφής του προϊού. Κάποιες φορές ο προϊός επιτυγχάνει την ενεργοποίηση γονιδίων του ξενιστή που κείνται γειτονικά της θέσης ενσωμάτωσης του προϊού: Κάποιες φορές ο προϊός επιτυγχάνει την ενεργοποίηση γονιδίων του ξενιστή που κείνται γειτονικά της θέσης ενσωμάτωσης του προϊού: Είτε μέσω του υποκινητή στη δεξιά LTR. Είτε μέσω του υποκινητή στη δεξιά LTR. Είτε μέσω ενισχυτή (enhancer) σε LTR. Είτε μέσω ενισχυτή (enhancer) σε LTR.

32 Όταν το ιικό DNA ενσωματωθεί σε ένα κύτταρο της γαμετικής σειράς (germline) κληρονομείται πλέον ως ένας "ενδογενής προϊός" (endogenous provirus) του οργανισμού. Όταν το ιικό DNA ενσωματωθεί σε ένα κύτταρο της γαμετικής σειράς (germline) κληρονομείται πλέον ως ένας "ενδογενής προϊός" (endogenous provirus) του οργανισμού. Οι ενδογενείς προϊοί συνήθως δεν εκφράζονται, αλλά μερικές φορές ενεργοποιούνται από εξωτερικά γεγονότα, όπως μια μόλυνση από έναν άλλο ιό. Οι ενδογενείς προϊοί συνήθως δεν εκφράζονται, αλλά μερικές φορές ενεργοποιούνται από εξωτερικά γεγονότα, όπως μια μόλυνση από έναν άλλο ιό.

33 Ελαττωματικοί ιοί

34 Genes VIII - Ακαδημαϊκές Εκδόσεις 2004 Εικόνα Στους μετασχηματιστικούς ιούς, που είναι ελαττωματικοί ως προς την αντιγραφή, ένα τμήμα της αλληλουχίας του ιού έχει αντικατασταθεί από μια κυτταρική αλληλουχία. Ο ελαττωματικός ιός μπορεί να αντιγραφεί με τη βοήθεια ενός βοηθητικού ιού που φέρει τις λειτουργίες άγριου τύπου.

35 Πώς ενσωματώνονται τα γονίδια onc στους ρετροϊούς; c-onc έχουν ιντρόνια c-onc έχουν ιντρόνια v-onc δεν έχουν ιντρόνια v-onc δεν έχουν ιντρόνια Μοντέλο;; Μοντέλο;;

36 Genes VIII - Ακαδημαϊκές Εκδόσεις 2004 Εικόνα Ελαττωματικοί ως προς την αντιγραφή ιοί δημιουργούνται μέσω ενσωμάτωσης και επακόλουθης δημιουργίας ελλείμματος στο ιικό γονιδίωμα. Έτσι, προκύπτει ένα υβριδικό μετάγραφο με αλληλουχίες προερχόμενες από τον ιό και το κύτταρο, το οποίο συσκευάζεται μαζί με ένα φυσιολογικό γονιδίωμα του ιού. Για να σχηματιστεί το γονιδίωμα ενός ελαττωματικού ως προς την αντιγραφή ιού, είναι αναγκαίο να γίνει μη ομόλογος ανασυνδυασμός. Ο ανασυνδυασμός συμβαίνει με διάφορους τρόπους και με μεγάλη συχνότητα κατά τη διάρκεια του μολυσματικού κύκλου του ρετροϊού.

37 Εικόνα Τα ρετροποζόνια διαιρούνται στην ιική υπεροικογένεια (τα μέλη της οποίας μοιάζουν με ρετροϊούς), στα LINΕS και στη μη ιική υπεροικογένεια (τα μέλη της οποίας δε φέρουν κωδικές αλληλουχίες). Δεν περνούν από μια ανεξάρτητη μολυσματική μορφή Προκύπτουν από μετάγραφα της RNA πολυμεράσης ΙΙ Δεν κωδικοποιούν πρωτεΐνες με λειτουργίες μετάθεσης: μη αυτόνομα

38 Genes VIII - Ακαδημαϊκές Εκδόσεις 2004 Εικόνα Τα ρετροποζόνια που έχουν στενή συγγένεια με τους ρετροϊούς έχουν παρόμοια οργάνωση με αυτούς. Αντίθετα, το μόνο κοινό των LINΕS με τους ρετροϊούς είναι η παρουσία της ενεργότητας αντίστροφης μεταγραφάσης.

39 Εικόνα Τέσσερα είδη μεταθετών στοιχείων αποτελούν σχεδόν το μισό ανθρώπινο γονιδίωμα. Το γονιδίωμα του ποντικού περιέχει πολλούς ενεργούς ρετροϊούς με ικανότητα οριζόντιας μόλυνσης. Το γονιδίωμα του ανθρώπου δεν περιέχει ενεργούς ρετροϊούς: έπαψαν να είναι ενεργοί ~50 εκατ. χρόνια πριν.

40 Figure 1. Repetitive sequences in the human genome. Rodić N, Burns KH (2013) Long Interspersed Element–1 (LINE-1): Passenger or Driver in Human Neoplasms?. PLoS Genet 9(3): e doi: /journal.pgen

41 Figure 2. DNA methylation and related mechanisms inhibit LINE-1 (L1) expression, and hypomethylation of DNA allows the L1 retrotransposon “life cycle” to proceed. Rodić N, Burns KH (2013) Long Interspersed Element–1 (LINE-1): Passenger or Driver in Human Neoplasms?. PLoS Genet 9(3): e doi: /journal.pgen

42 Στα περισσότερα γονιδιώματα συναντώνται πολυάριθμα μεταθετά στοιχεία Τα ποσοστά των διαφορετικών οικογενειών μεταθετών στοιχείων σε διάφορους οργανισμούς.

43 Τα μεταθετά στοιχεία συνιστούν ένα μεγάλο ποσοστό του γονιδιώματος.

44 Alu Ρετροστοιχεία Τα ρετροστοιχεία Alu αποτελούν περίπου το 11% του ανθρώπινου γονιδιώματος Τα ρετροστοιχεία Alu αποτελούν περίπου το 11% του ανθρώπινου γονιδιώματος Το όνομα προέρχεται από την ιδιότητά τους να πέπτονται από το περιοριστικό ένζυμο που προέρχεται από τον Arthrobacter luteus (Alu: AGCT). Το όνομα προέρχεται από την ιδιότητά τους να πέπτονται από το περιοριστικό ένζυμο που προέρχεται από τον Arthrobacter luteus (Alu: AGCT). Τα ρετροστοιχεία Alu ανήκουν στην οικογένεια των SINEs. Τα ρετροστοιχεία Alu ανήκουν στην οικογένεια των SINEs. Τα Alus έχουν μήκος περίπου 300 bp και περιέχουν αριστερά και δεξιά μονομερή. Τα Alus έχουν μήκος περίπου 300 bp και περιέχουν αριστερά και δεξιά μονομερή. Τα Alus εμπλέκονται σε ανασυνδυασμούς με άλλα Alus καθώς και των γειτονικών τους περιοχών. Τα Alus εμπλέκονται σε ανασυνδυασμούς με άλλα Alus καθώς και των γειτονικών τους περιοχών. Τα Alus δεν κωδικοποιούν την αντίστροφη μεταγραφάση και επομένως είναι μη-αυτόνομα στοιχεία. Για την ενεργοποίησή τους η αντίστροφη μεταγραφάση πρέπει να δοθεί από ένα LINE. Τα Alus δεν κωδικοποιούν την αντίστροφη μεταγραφάση και επομένως είναι μη-αυτόνομα στοιχεία. Για την ενεργοποίησή τους η αντίστροφη μεταγραφάση πρέπει να δοθεί από ένα LINE.

45 The Alu fossil record Οι αλληλουχίες Alu στα ανθρωποειδή σχηματίζουν ένα αρχείο απολιθωμάτων που είναι εύκολο να αναλυθεί. Διότι το αποτέλεσμα της εισόδου μιας αλληλουχίας Alu έχει μια χαρακτηριστική υπογραφή που διαβάζεται εύκολα και καταγράφεται πιστά από γενιά σε γενιά. Έτσι, η μελέτη των αλληλουχιών Alu αποκαλύπτει λεπτομέρειες καταγωγής διότι άτομα που μοιράζονται μια συγκεκριμένη αλληλουχία Alu θα έχουν αναγκαστικά ένα κοινό πρόγονο. Οι αλληλουχίες Alu στα ανθρωποειδή σχηματίζουν ένα αρχείο απολιθωμάτων που είναι εύκολο να αναλυθεί. Διότι το αποτέλεσμα της εισόδου μιας αλληλουχίας Alu έχει μια χαρακτηριστική υπογραφή που διαβάζεται εύκολα και καταγράφεται πιστά από γενιά σε γενιά. Έτσι, η μελέτη των αλληλουχιών Alu αποκαλύπτει λεπτομέρειες καταγωγής διότι άτομα που μοιράζονται μια συγκεκριμένη αλληλουχία Alu θα έχουν αναγκαστικά ένα κοινό πρόγονο. Οι περισσότερες αλληλουχίες Alu μπορούν να βρεθούν στις αντίστοιχες θέσεις στα γονιδιώματα άλλων ανθρωποειδών. Όμως, σχεδόν 2000 από αυτές είναι μοναδικές στους ανθρώπους. Οι περισσότερες αλληλουχίες Alu μπορούν να βρεθούν στις αντίστοιχες θέσεις στα γονιδιώματα άλλων ανθρωποειδών. Όμως, σχεδόν 2000 από αυτές είναι μοναδικές στους ανθρώπους.

46 Τα τρανσποζόνια προκαλούν αναδιατάξεις στο DNA

47 Εικόνα 16.9 Ο αμοιβαίος ανασυνδυασμός ανάμεσα σε ομόρροπες επαναλήψεις εξαλείφει το υλικό ανάμεσά τους. Κάθε προϊόν του ανασυνδυασμού έχει ένα αντίγραφο της ομόρροπης επανάληψης.

48 Genes VIII - Ακαδημαϊκές Εκδόσεις 2004 Εικόνα Ο αμοιβαίος ανασυνδυασμός ανάμεσα σε ανάστροφες επαναλήψεις αναστρέφει την περιοχή ανάμεσά τους.

49 Τα Alus εμπλέκονται σε ανθρώπινες παθήσεις Οι εισαγωγές των στοιχείων Alu συχνά διασπούν γονίδια και ως αποτέλεσμα καταλήγουν σε κληρονομήσιμες ασθένειες. Οι εισαγωγές των στοιχείων Alu συχνά διασπούν γονίδια και ως αποτέλεσμα καταλήγουν σε κληρονομήσιμες ασθένειες. Η πρώτη αναφορά ανασυνδυασμού με βάση στοιχεία Alu ο οποίος επέφερε μια επικρατή, κληρονομίσημη προδιάθεση για καρκίνο ήταν μια αναφορά του 1995 για hereditary nonpolyposis colorectal cancer [Nystrom-Lahti]. Η πρώτη αναφορά ανασυνδυασμού με βάση στοιχεία Alu ο οποίος επέφερε μια επικρατή, κληρονομίσημη προδιάθεση για καρκίνο ήταν μια αναφορά του 1995 για hereditary nonpolyposis colorectal cancer [Nystrom-Lahti]. Οι επόμενες ασθένειες του ανθρώπου έχουν συνδεθεί με εισαγωγές στοιχείων Alu: Οι επόμενες ασθένειες του ανθρώπου έχουν συνδεθεί με εισαγωγές στοιχείων Alu: Καρκίνος του στήθους Καρκίνος του στήθους Σάρκωμα του Ewing Σάρκωμα του Ewing Οικογενειακή υπερχοληστερολαιμία Οικογενειακή υπερχοληστερολαιμία Αιμοφιλία Αιμοφιλία Neurofibromatosis Neurofibromatosis Diabetes mellitus type II Diabetes mellitus type II

50 ΕΙΚΟΝΑ 7.15: ΕΙΚΟΝΑ 7.15: Ο ανασυνδυασμός ανάμεσα στα στοιχεία Alu προκαλεί μεταλλαγές στο γονίδιο που κωδικοποιεί τον υποδοχέα της λιποπρωτεΐνης χαμηλής πυκνότητας (LDLR). Προσδένεται η LDL αλλά δεν εισέρχεται στο κύτταρο, με αποτέλεσμα τη συσσώρευση χοληστερόλης στο αίμα Έλλειψη διαμεμβρανικής επικράτειας του LDLR με αποτέλεσμα την εξαγωγή του από το κύτταρο Στον LDLR προσ- δένεται η LDL που διακινεί τη χοληστε- ρόλη στο αίμα.

51 Τα μεταθετά στοιχεία είναι δυνατόν να προκαλέσουν μεταλλάξεις

52 Στον άνθρωπο έχουν χαρακτηριστεί νέες ενθέσεις ρετροτρανσποζονίων σε ~50 μεμονωμένες περιπτώσεις 34 διαφορετικών ασθενειών. Στον άνθρωπο έχουν χαρακτηριστεί νέες ενθέσεις ρετροτρανσποζονίων σε ~50 μεμονωμένες περιπτώσεις 34 διαφορετικών ασθενειών. Αιμοφιλία Αιμοφιλία Μυϊκή δυστροφία Μυϊκή δυστροφία β-θαλασσαιμία β-θαλασσαιμία Οξεία ολική ανοσοανεπάρκεια Οξεία ολική ανοσοανεπάρκεια Σύμφωνα με τις τρέχουσες εκτιμήσεις, 1 στις 600 μεταλλαγές στον άνθρωπο οφείλονται σε ενθέσεις ρετροτρασνποζονίων Σύμφωνα με τις τρέχουσες εκτιμήσεις, 1 στις 600 μεταλλαγές στον άνθρωπο οφείλονται σε ενθέσεις ρετροτρασνποζονίων

53 ΕΙΚΟΝΑ 7.11: ΕΙΚΟΝΑ 7.11: Η ένθεση ενός στοιχείου L1 στο γονίδιο της αιμοφιλίας Α (παράγοντα VΙΙΙ) προκαλεί την αδρανοποίησή του.

54 Τα μεταθετά στοιχεία επηρεάζουν τη γονιδιακή έκφραση Παράδειγμα 1: Μεταφορά από ρετρο- τρανσποζόνια γειτονικών τους αλληλουχιών Παράδειγμα 1: Μεταφορά από ρετρο- τρανσποζόνια γειτονικών τους αλληλουχιών Παράδειγμα 2: Doc1420 Παράδειγμα 2: Doc1420 Παράδειγμα 3: Accord in Cyp6g1 Παράδειγμα 3: Accord in Cyp6g1

55 Doc % των πληθυσμών της D. melanogaster έχουν ένθεση του LINE ρετρομεταθετού Doc1420 στο γονίδιο CHKov1 (μάλλον κινάση της χολίνης) 80% των πληθυσμών της D. melanogaster έχουν ένθεση του LINE ρετρομεταθετού Doc1420 στο γονίδιο CHKov1 (μάλλον κινάση της χολίνης) Η αρχική ένθεση έγινε πριν από ~90000 χρόνια, αλλά τα τελευταία χρόνια επήλθε απότομη εξάπλωση ( → πρόσφατο εξελικτικό πλεονέκτημα) Η αρχική ένθεση έγινε πριν από ~90000 χρόνια, αλλά τα τελευταία χρόνια επήλθε απότομη εξάπλωση ( → πρόσφατο εξελικτικό πλεονέκτημα) Η ένθεση στο εξόνιο 2 του CHKov1 παράγει μια νέα σειρά μη λειτουργικών μεταγράφων Η ένθεση στο εξόνιο 2 του CHKov1 παράγει μια νέα σειρά μη λειτουργικών μεταγράφων

56 Ρόλος στην ανθεκτικότητα σε ΟΡs? Δημιουργία δύο στελεχών Drosophila: Δημιουργία δύο στελεχών Drosophila: Ένα με ένθεση Doc1420 Ένα με ένθεση Doc1420 Το άλλο όχι Το άλλο όχι Έκθεση σε ΟPs Έκθεση σε ΟPs Το πρώτο στέλεχος παρουσίασε μεγαλύτερη επιβίωση στην έκθεση (81% επιβίωση σε διαγνωστική συγκέντρωση OP) Το πρώτο στέλεχος παρουσίασε μεγαλύτερη επιβίωση στην έκθεση (81% επιβίωση σε διαγνωστική συγκέντρωση OP) Το δεύτερο μικρότερη επιβίωση (32%) Το δεύτερο μικρότερη επιβίωση (32%)

57 Accord Για την κατανόηση των μοριακών μηχανισμών ανθεκτικότητας στο DDT έγινε σύγκριση (με μικρο- συστοιχίες) ανθεκτικών και μη ανθεκτικών στελεχών D. melanogaster ως προς την έκφραση ~90 γονιδίων Για την κατανόηση των μοριακών μηχανισμών ανθεκτικότητας στο DDT έγινε σύγκριση (με μικρο- συστοιχίες) ανθεκτικών και μη ανθεκτικών στελεχών D. melanogaster ως προς την έκφραση ~90 γονιδίων Όλα τα ανθεκτικά παρουσίαζαν υπερέκφραση του Cyp6g1 Όλα τα ανθεκτικά παρουσίαζαν υπερέκφραση του Cyp6g1 Ανοδικά του Cyp6g1 είναι ενσωματωμένο το LTR ρετρομεταθετό Accord Ανοδικά του Cyp6g1 είναι ενσωματωμένο το LTR ρετρομεταθετό Accord Καθοδηγούμενη από ισχυρό υποκινητή/ενισχυτή στο LTR του Accord αυξάνεται η μεταγραφή και η έκφραση του γειτονικού Cyp6g1 Καθοδηγούμενη από ισχυρό υποκινητή/ενισχυτή στο LTR του Accord αυξάνεται η μεταγραφή και η έκφραση του γειτονικού Cyp6g1

58 Μελετήστε: Μελετήστε: Genes VIII : Genes VIII : 17.1 έως έως έως έως Tropp: Tropp: Chapter 11.2 Chapter 11.2


Κατέβασμα ppt "05-Μεταθετά στοιχεία στα ευκαρυωτικά γονιδιώματα - Ρετροτρανσποζόνια."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google