jueves, 13 de septiembre de 2012

Transposones de clase I

Los transposones son elementos genéticos móviles. Es decir, son elementos genéticos que se pueden escindir del lugar del genoma en el que se encuentran y luego integrarse en otro lugar del mismo genoma. ¿Cómo lo hacen?, ¿Actúan como si tuviesen vida?. No. También aquí hay una maquinaria que reconoce dónde acaba y dónde empieza un transposón, lo separa y lo integra en otro lugar.

Diferenciamos dos tipos de transposones según al tipo de molécula que pertenece la secuencia transponible:

- Transposones de clase I: son los transposones de ADN.
- Transposones de clase II: son los transposones de ARN.

Explicaremos más detalladamente el proceso de escisión e integración de cada tipo

Transposones de clase I
Los transposones pueden contener un único gen o más de uno, pero tanto si hay uno sólo como si hay más, la proteína que han de codificar y no puede faltar es la transposasa. El resto son genes adicionales. La enzima transposasa, codificada por el transposón en sí, es la que lo escinde y lo integra.


La escisión puede ser no replicativa (1) o replicativa (2).

(1) La transposición no replicativa tiene lugar en transposones procariotas que contienen un único gen (transposones IS). En este tipo de transposición la transposasa reconoce los extremos porque son secuencias iguales pero invertidas, corta y lo libera. Con lo cual, el ADN de la célula queda roto. Es decir, es una transposición en la cual el huésped es el que ha de reparar el ADN que ha quedado dañado por rotura.

En la integración, la transposasa provoca una duplicación del ADN del huésped que rodea los extremos del transposón. Esto es debido a que, para integrar el transposón, la transposasa corta las cadenas de ADN a diferentes alturas.


Esto hace que el espacio que queda entre el transposón i el resto del ADN se deba volver a sintetizar copiando la cadena complementaria.

La secuencia terminal repetida directamente ("flanking direct repeats") se llama secuencia diana.


Debido a que el huésped (suponiendo que sea haploide) ha de poder reparar su ADN, por selección natural, se han seleccionado aquellos transposones que sólo saltan cuando la célula se está replicando. ¿Por qué? Porque en ese momento aunque salte un trozo de las dos cadenas está la otra copia -antes de la bipartición tenemos una célula con ADN duplicado- y así el huésped puede utilizar su maquinaria para copiar el trozo que falta evitando su muerte y por tanto la "muerte" del transposón.

La transposición no replicativa también tiene lugar en los transposones compuestos (Tn). Un transposón compuesto está formado por dos transposones IS que han saltado juntos unidos entre sí por un trozo del genoma del huésped debido a un error de la transposasa. Aquí, la transposasa deja una copia del transposón en su sitio con lo cual el huésped no ha de reparar después de un salto. Por tanto, tanto la célula madre como la célula hija acabarán teniendo el transposón.


Los transposones compuestos son importantes por la región de ADN huésped que contienen. Ya que, en esta región del genoma del huésped que se escinde, puede haber un gen de resistencia a un antibiótico y, si este transposón va a parar a un plásmido y es transmitido a otras bacterias se inicia así la aparición de una cepa resistente.


(2) La transposición replicativa tiene lugar en los transposones simples. Los transposones simples son transposones que codifican para dos enzimas: la transposasa y la resolvasa. Además, suelen llevarse consigo ADN del huésped también.

En la transposición replicativa, la transposasa reconoce las secuencias repetidas e invertidas del transposón y hace un corte en una cadena y un corte en la otra. No separa el transposón haciendo dobles cortes. La transposasa utilizando los extremos libres no separados del ADN del huésped, traslada todo a la zona receptora (otra parte del ADN del huésped o un plásmido), corta y liga allí los extremos del transposón que estaban sueltos. 



Como la maquinaria del huésped detecta que hay un espacio con cadena simple en vez de doble, envía a la DNA polimerasa a sintetizar el ADN que falta copiando así de nuevo el transposón. Después de la actuación de la DNA polimerasa se forma una estructura llamada cointegrado formada por la fusión de diferentes partes del ADN del huésped (supongamos que entre el cromosoma de una bacteria y su plásmido). El cointegrado es resuelto por la resolvasa. Enzima que, digamos, reestablece el orden.


Así pues, por la acción de los transposones, el genoma del huésped va incrementando. Cada vez que los genes de un transposón se expresan se aumenta la cantidad de ADN. Como ya hemos dicho, los transposones más eficientes biológicamente son aquellos transposones menos eficientes bioquímicamente hablando. Aquellos que se expresan poco y cuando lo hacen la transposasa sólo se activa cuando la célula está replicando. 

Esto es un claro caso de coevolución huésped-parásito, ya que los transposones son "peligrosos" tanto por no reparación del genoma en ser escindidos como la inserción en un lugar vital que no debe ser separado.
¿Qué lugar puede ser vital en un genoma?
Si un transposón se inserta "en medio" -se rompe la pauta de lectura- de un gen vital y esta inserción implica un cese en la expresión, por ausencia de las proteínas para las que codificaba, la célula morirá. Con lo cual es vital que ese lugar se mantenga intacto.


En otras ocasiones, la inserción se da en un lugar no vital. Y, por ello, como en este ejemplo, tenemos diferentes fenotipos -"morfologías"- viables según si la expresión del gen ha sido total o parcialmente mermada.

A pesar de no afectar a la viabilidad de las células, un individuo con inserciones en genes nunca podrá ser igual que un individuo sin ellas.



La potencial fragilidad de ser haploide es uno de los motivos por los cuales está seleccionado a favor ser diploide (tener dos o más conjuntos de cromosomas. Genes por duplicado. El de la madre y el del padre) ya que si un transposón o una mutación afecta a un gen que se encuentra en un cromosoma, aún tenemos el otro para compensar.


http://www.youtube.com/watch?v=_Ol492CLkdY


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