Transposons: tipos e características

O transpos ou elementos transponiveis são fragmentos de ADN que pode alterar a sua localização no genoma. O evento de movimento é chamado de transposição e pode ser feito de uma posição para outra, dentro do mesmo cromossomo, ou alterar o cromossomo.Eles estão presentes em todos os genomas e em uma quantidade significativa. Eles têm sido amplamente estudados em bactérias, leveduras, Drosophila e milho.

Esses elementos são divididos em dois grupos, levando em consideração o mecanismo de transposição do elemento. Assim, temos retrotransposons que usam um intermediário de RNA (ácido ribonucleico), enquanto o segundo grupo usa um intermediário de DNA . Este último grupo são os transposons sensus stricto.

Transposons: tipos e características 1

Os “genes saltadores” ou transposons foram descobertos no milho (Zea mays).Fonte: pixabay.com

Uma classificação mais recente e detalhada usa a estrutura geral dos elementos, a existência de motivos semelhantes e a identidade e semelhanças do DNA e aminoácidos. Dessa forma, subclasses, superfamílias, famílias e subfamílias de elementos transponíveis são definidas.

Perspectiva histórica

Graças à pesquisa realizada sobre milho ( Zea mays ) por Barbara McClintock em meados da década de 1940, a visão tradicional de que cada gene tinha um lugar fixo em um cromossomo específico e fixo no genoma poderia ser modificado.

Essas experiências deixaram claro que certos elementos tinham a capacidade de mudar de posição, de um cromossomo para outro.

Originalmente, McClintock cunhou o termo “elementos de controle”, pois controlavam a expressão do gene em que estavam inseridos. Então, os elementos foram chamados de genes saltadores, genes móveis, elementos genéticos móveis e transposons.

Durante muito tempo, esse fenômeno não foi aceito por todos os biólogos e foi tratado com certo ceticismo. Hoje, os elementos móveis são totalmente aceitos.

Historicamente, os transposons eram considerados segmentos de DNA “egoístas”. A partir dos anos 80, essa perspectiva começou a mudar, pois foi possível identificar as interações e o impacto dos transposons no genoma, do ponto de vista estrutural e funcional.

Por esses motivos, embora a mobilidade do elemento possa ser prejudicial em certos casos, eles podem ser vantajosos para populações de organismos – análogos a um “parasita útil”.

Características gerais

Os transposons são fragmentos discretos de DNA que têm a capacidade de se mobilizar dentro de um genoma (chamado genoma “hospedeiro”), geralmente criando cópias de si mesmos durante o processo de mobilização. A compreensão dos transposons, suas características e seu papel no genoma, mudou ao longo dos anos.

Alguns autores consideram que “elemento transponivel” é um termo genérico para designar uma série de genes com características diversas. A maioria destes possui apenas a sequência necessária para sua transposição.

Relacionado:  Latifúndio: características, no México, Colômbia e Espanha

Embora todos compartilhem a característica de poder se mover pelo genoma, alguns são capazes de deixar uma cópia de si mesmos no site original, levando ao aumento de elementos transponíveis no genoma.

Abundância

O seqüenciamento de diferentes organismos (microorganismos, plantas, animais, entre outros) mostrou que elementos transponíveis existem virtualmente em todos os seres vivos .

Os transposons são abundantes. Nos genomas dos vertebrados , eles ocupam de 4 a 60% de todo o material genético do corpo, e em anfíbios e em um determinado grupo de peixes, os transposons são extremamente diversos. Existem casos extremos, como o milho, em que os transposons constituem mais de 80% do genoma dessas plantas.

Nos seres humanos, os elementos transponíveis são considerados os componentes mais abundantes no genoma, com uma abundância de quase 50%. Apesar de sua notável abundância, o papel que desempenham no nível genético não foi totalmente elucidado.

Para fazer essa figura comparativa, vamos levar em consideração as seqüências de DNA codificadoras. Estes são transcritos para um RNA mensageiro que, finalmente, se traduz em uma proteína. Nos primatas, o DNA codificador cobre apenas 2% do genoma.

Tipos de transposons

Geralmente, os elementos transponíveis são classificados de acordo com a maneira como se movem pelo genoma. Assim, temos duas categorias: os elementos da classe 1 e os da classe 2.

Elementos da classe 1

Eles também são chamados de elementos de RNA, porque o elemento de DNA no genoma é transcrito em uma cópia de RNA. Em seguida, a cópia do RNA é convertida novamente em outro DNA que é inserido no local branco do genoma do hospedeiro.

Eles também são conhecidos como retroelementos, pois seu movimento é dado pelo fluxo inverso de informações genéticas, do RNA para o DNA.

O número de tais elementos no genoma é enorme. Por exemplo, sequências de Alu no genoma humano.

A transposição é do tipo replicativa, ou seja, a sequência permanece intacta após o fenômeno.

Elementos da classe 2

Os elementos da classe 2 são conhecidos como elementos do DNA. Essa categoria inclui transposons que se movem sozinhos de um lugar para outro, sem a necessidade de um intermediário.

A transposição pode ser do tipo replicativa, como no caso de elementos da classe I, ou conservadora: o elemento é clivado no evento, portanto o número de elementos transponíveis não aumenta. Os elementos descobertos por Barbara McClintock pertenciam à classe 2.

Relacionado:  Dessensibilização sistemática: técnica, distúrbios e exemplos

Como a transposição afeta o host?

Como mencionamos, os transposons são elementos que podem se mover dentro do mesmo cromossomo ou pular para um diferente. No entanto, devemos perguntar como a aptidão do indivíduo é afetada devido ao evento de transposição. Isso depende essencialmente da região onde o elemento é transposto.

Assim, a mobilização pode afetar positiva ou negativamente o hospedeiro, inativando um gene, modulando a expressão gênica ou induzindo recombinação ilegítima.

Se a aptidão do hospedeiro for drasticamente reduzida, esse fato terá efeitos no transposão, uma vez que a sobrevivência do organismo é fundamental para sua perpetuação.

Portanto, certas estratégias foram identificadas no hospedeiro e no transposão que ajudam a reduzir o efeito negativo da transposição, alcançando um equilíbrio.

Por exemplo, alguns transposons precisam ser inseridos em regiões que não são essenciais no genoma. Assim, o impacto serial provavelmente é mínimo, como nas regiões heterocromatinas.

No lado do hospedeiro, as estratégias incluem a metilação do DNA, que reduz a expressão do elemento transponivel. Além disso, algum RNA de interferência pode contribuir para este trabalho.

Efeitos genéticos

A transposição leva a dois efeitos genéticos fundamentais. Primeiro, eles causam mutações. Por exemplo, 10% de todas as mutações genéticas no mouse são o resultado de transposições de retroelementos, muitos deles são regiões codificadoras ou reguladoras.

Segundo, os transposons promovem eventos ilegítimos de recombinação, resultando na reconfiguração de genes ou cromossomos inteiros, que geralmente carregam deleções de material genético. Estima-se que 0,3% dos distúrbios genéticos em humanos (como leucemia hereditária) tenham surgido dessa maneira.

Acredita-se que a redução da aptidão do hospedeiro devido a mutações deletérias seja a principal razão pela qual os elementos transponíveis não são mais abundantes do que já são.

Funções de elementos transponíveis

Originalmente, pensava-se que os transposons eram parasitas do genoma que não tinham função em seus hospedeiros. Hoje, graças à disponibilidade de dados genômicos, mais atenção foi dada às suas possíveis funções e ao papel dos transposons na evolução dos genomas.

Algumas seqüências regulatórias putativas foram derivadas de elementos transponíveis e foram conservadas em várias linhagens de vertebrados, além de serem responsáveis ​​por vários desenvolvimentos evolutivos.

Papel na evolução dos genomas

Segundo pesquisas recentes, os transposons tiveram um impacto significativo na arquitetura e evolução dos genomas de seres orgânicos.

Em pequena escala, os transposons são capazes de mediar mudanças nos grupos de ligação, embora também possam ter efeitos mais relevantes, como mudanças estruturais consideráveis ​​na variação genômica, como deleções, duplicações, inversões, duplicações e translocações.

Relacionado:  José Zorrilla: biografia e obras

Os transposons são considerados fatores muito importantes que moldaram o tamanho dos genomas e sua composição em organismos eucarióticos . De fato, existe uma correlação linear entre o tamanho do genoma e o conteúdo dos elementos transponíveis.

Exemplos

Os transposons também podem levar à evolução adaptativa. Os exemplos mais claros da contribuição dos transposons é a evolução do sistema imunológico e a regulação da transcrição através de elementos não codificadores na placenta e no cérebro de mamíferos.

No sistema imunológico dos vertebrados, cada um dos grandes números de anticorpos é produzido por meio de um gene com três seqüências (V, D e J). Essas sequências são fisicamente separadas no genoma, mas se reúnem durante a resposta imune por meio de um mecanismo conhecido como recombinação VDJ.

No final dos anos 90, um grupo de pesquisadores descobriu que as proteínas responsáveis ​​pela ligação ao VDJ eram codificadas com os genes RAG1 e RAG2. Estes não possuíam íntrons e poderiam causar a transposição de seqüências específicas em alvos de DNA.

A falta de íntrons é uma característica comum dos genes derivados da retrotransposição de um RNA mensageiro. Os autores deste estudo a hipótese de que o sistema imunitário dos vertebrados emergiu através transposão contendo o antepassado do genes RAG1 e RAG2.

Estima-se que cerca de 200.000 inserções tenham sido exploradas na linhagem de mamíferos.

Referências

  1. Ayarpadikannan, S., & Kim, HS (2014). O impacto de elementos transponíveis na evolução do genoma e instabilidade genética e suas implicações em várias doenças.Genômica e informática , 12 (3), 98-104.
  2. Finnegan, DJ (1989). Elementos transponíveis eucarióticos e evolução do genoma.Tendências em genética , 5 , 103-107.
  3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT e Miller, JH (2005).Uma introdução à análise genética . Macmillan
  4. Kidwell, MG, e Lisch, DR (2000). Elementos transponíveis e evolução do genoma do hospedeiro.Trends in Ecology & Evolution , 15 (3), 95-99.
  5. Kidwell, MG, & Lisch, DR (2001). Perspectiva: elementos transponíveis, DNA parasitário e evolução do genoma.Evolução , 55 (1), 1-24.
  6. Kim, YJ, Lee, J. e Han, K. (2012). Elementos transponíveis: não há mais ‘DNA lixo’.Genômica e informática , 10 (4), 226-33.
  7. Muñoz-López, M. & García-Pérez, JL (2010). Transposons de DNA: natureza e aplicações em genômica.Genomics atual , 11 (2), 115-28.
  8. Sotero-Caio, CG, Platt, RN, Suh, A. e Ray, DA (2017). Evolução e diversidade de elementos transponíveis em genomas de vertebrados.Biologia e evolução do genoma , 9 (1), 161-177.

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies