Transposon

Transposoner är bara en av flera typer av rörliga genetiska element. Transposoner i sig är av två typer beroende på deras mekanism, som antingen kan vara "kopiera och klistra" (klass I) eller "klippa och klistra" (klass II).

Klass I (retrotransposoner): De kopierar sig själva i två steg, först från DNA till RNA genom transkription, sedan från RNA tillbaka till DNA genom omvänd transkription. DNA-kopian infogas sedan i genomet på en ny plats. Retrotransposoner beter sig mycket likartat som retrovirus, t.ex. hiv.

Klass II (DNA-transposoner): Däremot involverar inte transponeringsmekanismerna för klipp och klistra-transponering i klass II-transposonerna någon RNA-intermediär.

Transposoner är mutagena organismer. De kan skada arvsmassan i sin värdcell på olika sätt:

• Ett transposon eller retroposon som infogas i en funktionell gen kommer sannolikt att inaktivera genen.
• När ett transposon lämnar en gen kommer den resulterande luckan förmodligen inte att repareras korrekt.
• Flera kopior av samma sekvens, t.ex. Alu-sekvenser, kan hindra exakt kromosomal parning under mitos och meios, vilket resulterar i ojämna korsningar, en av huvudorsakerna till kromosomdubblering.

Transposoner kan bära med sig accessoriska gener, t.ex. gener för antibiotikaresistens. De kan användas för att föra in en gen i en organisms DNA. Detta har gjorts med fruktflugor (Drosophila melanogaster) genom att sätta in transposonen i embryot.

• De första transposonerna upptäcktes i majs (Zea mays) av Barbara McClintock 1948, vilket gav henne Nobelpriset 1983. Hon noterade kromosomförändringar som orsakades av dessa transposoner. Omkring 50 % av majsens totala arvsmassa består av transposoner. Ac/Ds-systemet som McClintock beskrev är transposoner av klass II.
• En familj av transposoner i fruktflugan Drosophila melanogaster kallas P-element. De verkar ha dykt upp hos arten först i mitten av 1900-talet. Inom 50 år har de spridit sig i alla populationer av arten. Konstgjorda P-element används för att föra in gener i Drosophila genom att injicera embryot.
• Den vanligaste formen av transposon hos människor är Alu-sekvensen. Den är ungefär 300 baser lång och kan finnas mellan 300 000 och en miljon gånger i det mänskliga genomet.
• Mariner-liknande element är en annan framträdande klass av transposoner som finns hos flera arter, inklusive människor. Mariner-transposonet upptäcktes först av Jacobson och Hartl i Drosophila. Detta transposabla element av klass II är känt för sin märkliga förmåga att överföras horisontellt hos många arter. Det finns uppskattningsvis 14 000 kopior av Mariner i människans arvsmassa som omfattar 2,6 miljoner baspar.

Transposoner finns i många livsformer. De kan ha uppstått oberoende av varandra många gånger, eller kanske bara en gång och sedan spridits till andra riken genom horisontell genöverföring.

Även om vissa transposoner kan ge sina värdar fördelar, betraktas de flesta som själviska DNA-parasiter. På detta sätt liknar de virus. Olika virus och transposoner har också gemensamma drag i sina genomstrukturer och biokemiska förmågor, vilket leder till spekulationer om att de har en gemensam förfader.

Överdriven transposonaktivitet kan förstöra ett genom, vilket är dödligt. Många organismer har utvecklat mekanismer för att hämma dem. Bakterier kan använda sig av gendeletion för att ta bort transposoner och virus från sina genomer medan eukaryota organismer använder RNA-interferens (RNAi) för att hämma transposonaktiviteten.

I ryggradsdjurens celler kodar nästan alla de över 100 000 DNA-transposonerna i ett genom för inaktiva polypeptider. Hos människor är alla klass I-liknande transposoner inaktiva. Den första DNA-transposon som användes som ett verktyg för genetiska ändamål, Sleeping Beauty transposonsystemet, var en transposon som återuppstod efter en lång evolutionär sömn.

Roll i immunsystemet

Transposoner kan ha tagits i bruk av ryggradsdjurens immunsystem som ett sätt att skapa en mångfald av antikroppar: V(D)J-rekombinationssystemet fungerar genom en mekanism som liknar transposonernas. Detta är ett system med tre gener som omorganiseras i produktionen av lymfocyter från ryggradsdjur. Systemet kodar på olika sätt för proteiner som matchar antigener från bakterier, virus, parasiter, dysfunktionella celler som tumörceller och pollen.

Den slutliga DNA-sekvensen, och därmed antikroppens sekvens, är mycket varierande, även när samma två V-, D- eller J-segment är sammanfogade. Denna stora variation gör att VDJ-rekombination kan generera antikroppar även mot mikrober som varken organismen eller dess förfäder någonsin tidigare har stött på.