TRANSPOZITIA ELEMENTE GENETICE MOBILE JUMPING GENES TRANSPOSABLE GENETIC ELEMENTS (TGE) Dr. Carmen Costache

Planul cursului TGE – Definitie TGE – clasificare Transpozitia Nespecifica/Situs-specifica Transpozoni Clasificare, exemple Integroni Retroni Rolul materialului extracromozomial

TGE Segmente mobile de ADN Responsabile de transpozitie Dependente de un replicon Lipsite de fgm“ori” La capete au ITR (inverted terminal repeats) Structura de atasare 5-9 bp

TGE - clasificare 1) Transpozoni (Tn) 2) Integroni Zone de ADN care primesc fgm de ADN, gene 3) Retropozoni (retroni) Fragmente mobilizabile de ADN Transcrise prin ARN Au ADN reverse transcriptaza. ARN-ADN hibrid reverse transcriptase

Transpozitia Mutarea TGE Pe aceasi molecula ADN in pozitii diferite Intre molecule de ADN diferite Cromozom bacterian  plasmida Cromozom bacterian  bacteriofag

Transpozitie Nespecifica / Site specifica ilegitima / legitima ITR scurte Zona tinta de atasare: oriunde Transpozon inserat in zone diferite ale moleculei de ADN. ITR lungi Zona tinta de atasare: specifica transpozon inserat doar in zone specifice ale moleculei de ADN, Recombinare situs specifica.

Transpozoni (Tn): 3 clase Clasa I : “Cut & Paste” (nereplicativa) Tn Simpli = Secvente de insertie -IS Tn compusi Clasa II : “Copy & Paste” (replicativa) Gena transpozaza cointegrat-rezolvaza 2 IS Gene de rezistenta antibiotice Clasa III : “Copy & Paste”(replicativa) Bacteriofagii mutatori

Clasa I : Secvente de insertie -IS 800-1400 bp IS = ITR + gena transpozaza + ITR Secvente de nucleotide identice sau f.asemanatoare Implicate in integrarea in ADN receptor. Efect: mutatie

Clasa I: Transpozoni Compusi Domenii: 1 – la fiecare capat ITR 2 – gena transpozaza 3 – gene structurale Rezistenta la antibiotice "r" Kanamicinä, Cloramfenicol,  Lactamine, Sulfamide Factori de patogenitate e.g.: toxine - enterotoxină

Exemple de Transpozoni de rezistenta la antibiotice Kanamicina = K Tn Chlormafenicol = Tn 9 β-lactamine: Amp transposon: AmpR Tetraciclina: Tc transposon: TcR

Transpozoni Clasa II Plasmidele R = colectie de Tn cu gene “r” Copy & Paste = transpozitie replicativa E: cointegrat-rezolvaza fuziunea a 2 plasmide, una dintre acestea deţinănd un transpozon Replicare 2 plasmide separate Fiecare are transpozon Cu gene de rezistenta Plasmidele R = colectie de Tn cu gene “r”

Transpozoni Clasa III = bacteriofag mutator (Mu) Capacitate mare de transpozitie replicativa. ~ 100 copii => mutatii cu frecventa ridicata Inactivarea genei Activarea genei alaturate Deletii Insertii

Integroni Casetele de gene => Secventa de ADN stabila achizitioneaza Tn (gene “r”) Pe plasmide Pe cromozom Integreaza in casete gene de rezistenta pentru diferite tipuri de antibiotice Prin recombinare site-specifica 3 tipuri de integraze Casetele de gene cu gene de R la AB exista autonom in citoplasma. Casetele de gene => Mecanism pentru Rezistenta multipla la antibiotice,

Mechanisms of antibiotic resistance

Retronii (retropozoni) secvente de ADN care codifica o revers transcriptaza HIV = structura de retropozon (si alte retrovirusuri) Asociate frecvent cu ADN profag Exista la multe bacterii

Efectele revers transcriptiei Introducerea unui ADN “modificat” Defecte punctiforme dar potential semnificative Responsabile pentru schimbari importante in genomul prokariot Generarea multor copii de secvente de ADN modificat Cresc frecventa mutatiilor spontane

HIV si alte retrovirusuri Au structura de retroni. RT = revers transcriptaza LTR = long terminal repeats (repetari terminale lungi)

ROLUL MATERIALULUL GENETIC EXTRACROMOZOMIAL variabilitatea caracterelor bacteriene, proprietăţi noi: patogenitatea bacteriană, modificarea structurii antigenice, dobândirea unor proprietăţi metabolice, rezistenţa la antibiotice/alţi factori antibacterieni 20

PATOGENITATE BACTERIANĂ A. Toxine bacteriene 1. Codificate de bacteriofagii temperaţi: toxina difterică codificată de bacteriofagul  tox, la bacilul difteric eritrotoxina - toxina scarlatinoasă, la streptococul  hemolitic fibrinolizina stafilococică enterotoxina stafilococică toxina Shiga-like, la bacilul coli 2. Codificate de plasmide: toxina exfoliativă a stafilococilor toxina bacilului cărbunos toxina bacilului tetanic hemolizina bacilului coli enterotoxina tulpinilor enterotoxigene de E. coli 21

PATOGENITATE BACTERIANĂ B. Adezine bacteriene - plasmide, aderare specifică de epitelii, mucoase, prin pili de aderare: tulpinile enteropatogene ale bacilului coli aderä prin pili de mucoasa duodenojejunală, tulpinile uropatogene ale bacilului coli, aderă de mucoasa urinară. C. Invazivitate bacteriană - plasmide, capacitatea de invazie şi de colonizare a epiteliilor: ex. invazia epiteliului colic de către bacilul dizenteric tulpini enteroinvazive de E. coli (EIEC). 22

REZISTENŢA LA ACŢIUNEA UNOR FACTORI DE MEDIU Plasmidele capacitatea de rezistenţă în diverse condiţii de mediu: Rezistenţă la antibiotice există peste 60 plasmide cu gene de rezistenţă la  lactamine; Rezistenţă la săruri de metale grele Plumb, mercur, argint, arsen - utilizate ca antiseptice, Rezistenţa la detergenţi; la radiaţii; la bacteriofagi; la colicine 23