Transposição

Tipos

Os transposons são apenas um dos vários tipos de elementos genéticos móveis. Os próprios Transposons são de dois tipos de acordo com seu mecanismo, que podem ser "copiar e colar" (classe I) ou "cortar e colar" (classe II).

Classe I (Retrotransposições): Eles se copiam em duas etapas, primeiro do DNA para o RNA por transcrição, depois do RNA de volta para o DNA por transcrição reversa. A cópia do DNA é então inserida no genoma em uma nova posição. Os retrotranspostões se comportam de forma muito semelhante aos retrovírus, como o HIV.

Classe II (transpositores de DNA): Por outro lado, os mecanismos de transposição de classe II não envolvem um RNA intermediário.

Uma transposição de DNA bacteriano

Como causas de doenças

Os transposons são mutagênicos. Eles podem danificar o genoma de sua célula hospedeira de diferentes maneiras:

• Um transpositor ou um retropositor que se insere em um gene funcional muito provavelmente desabilitará esse gene.
• Após uma transposição deixar um gene, a lacuna resultante provavelmente não será reparada corretamente.
• Cópias múltiplas da mesma seqüência, como as seqüências de Alu podem impedir o emparelhamento cromossômico preciso durante a mitose e a meiose, resultando em crossovers desiguais, uma das principais razões para a duplicação cromossômica.

Use

Os transposons podem carregar genes acessórios, tais como genes de resistência a antibióticos. Eles podem ser usados para colocar um gene no DNA de um organismo. Isto foi feito com moscas da fruta (Drosophila melanogaster), colocando o transposon no embrião.

Exemplos

• As primeiras transposições foram descobertas no milho (Zea mays), por Barbara McClintock em 1948, pelo qual ela recebeu um Prêmio Nobel em 1983. Ela notou mutações cromossômicas causadas por estes transposons. Cerca de 50% do genoma total do milho consiste de transposons. O sistema Ac/Ds descrito por McClintock são transposons de classe II.
• Uma família de transposons na mosca da fruta Drosophila melanogaster são chamados de elementos P. Eles parecem ter aparecido pela primeira vez na espécie apenas em meados do século XX. Em 50 anos, eles se espalharam por todas as populações da espécie. Os elementos artificiais P são usados para inserir genes na Drosophila, injetando o embrião.
• A forma mais comum de transposição em humanos é a seqüência de Alu. Ela tem aproximadamente 300 bases e pode ser encontrada entre 300.000 e um milhão de vezes no genoma humano.
• Os elementos tipo marinheiro são outra classe proeminente de transpositores encontrados em várias espécies, incluindo os humanos. O transposão Mariner foi descoberto pela primeira vez por Jacobson e Hartl em Drosophila. Este elemento transponível Classe II é conhecido por sua habilidade incomum de ser transmitido horizontalmente em muitas espécies. Estima-se que existam 14 mil exemplares de Mariner no genoma humano, compreendendo 2,6 milhões de pares de bases.

Evolução

Os transposons são encontrados em muitas formas de vida. Eles podem ter surgido independentemente muitas vezes, ou talvez apenas uma vez e depois se espalharam para outros reinos através da transferência horizontal de genes.

Embora alguns transposons possam conferir benefícios aos seus anfitriões, a maioria é considerada como parasitas de DNA egoístas. Desta forma, eles são semelhantes aos vírus. Vários vírus e transposons também compartilham características em suas estruturas genômicas e habilidades bioquímicas, levando à especulação de que eles compartilham um ancestral comum.

A atividade excessiva de transposição pode destruir um genoma, o que é letal. Muitos organismos desenvolveram mecanismos para inibi-los. As bactérias podem usar a eliminação de genes para remover transposons e vírus de seus genomas enquanto os organismos eucarióticos usam a interferência do RNAi (RNAi) para inibir a atividade de transposon.

Em células animais vertebradas, quase todas as mais de 100.000 transposições de DNA em um código de genoma para polipéptidos inativos. Em humanos, todos os transpondedores de classe I são inativos. O primeiro transpositor de DNA usado como ferramenta para fins genéticos, o sistema de transpositor de Bela Adormecida, foi um transpositor que foi ressuscitado de um longo sono evolutivo.

Papel no sistema imunológico

Os transposons podem ter sido cooptados pelo sistema imunológico de vertebrados como um meio de produzir diversidade de anticorpos: O sistema de recombinação V(D)J opera por um mecanismo semelhante ao dos transposons. Este é um sistema de três genes que se rearranjam na produção de linfócitos de vertebrados. O sistema codifica diversamente as proteínas para combinar antígenos de bactérias, vírus, parasitas, células disfuncionais, como células tumorais, e pólens.

A seqüência final do DNA, e portanto a seqüência do anticorpo, é altamente variável, mesmo quando os mesmos dois segmentos V, D, ou J estão unidos. Esta grande diversidade permite que a recombinação VDJ gere anticorpos mesmo para micróbios que nem o organismo nem seus ancestrais jamais encontraram anteriormente.