DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR
BIOLOGÍA MOLECULAR
Licenciatura en Quimica
Especialidad: Química Médica
Tema 6. 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).
