ترانسپوزون‌ها

تاریخچه ترانسپوزون‌ها

ترانسپوزون‌ها: اولین ترانسپوزون‌ها در سال ۱۹۴۰ توسط باربارا مک کلینتوک در ذرت کشف شد. ایشان اعلام نمودند که این عوامل باعث ایجاد انواع موتاسیون‌ها از نوع حذف و اضافه و جابه جایی‌ها در ژنوم موجودات می‌شوند. از جمله مهم‌ترین اثرات موتاسیونی ترانسپوزون‌ها وقوع موتاسیون‌های تغییر دهنده رنگ در زمان توسعه بافت‌های سوماتیکی در بافت‌های دانه ذرت بوده که ممکن است این موتاسیون‌ها با انتقال به نسل‌های بعدی منجر به ایجاد ذرت‌هایی با رنگ متفاوت گردند.

از زمان کشف ترانسپوزون‌ها ۴۰ سال طول کشید تا دانشمندان بتوانند این پدیده را به نحوی مورد قبول تشریح نمایند. که نهایتا ایشان در سال ۱۹۸۳ موفق به کسب جایزه نوبل گردید. از جمله کاربردهای این عناصر ایجاد نوترکیبی در ژنوم موجودات بوده. و مشخص شده که پدیده برخورد اگزون‌ها (Exon shuffling) توسط این عناصر صورت گرفته است. این عناصر از این طریق می‌توانند ژن‌های جدیدی را طی پروسه تکامل ایجاد نمایند. از این عناصر در بررسی مولکولی مانند بررسی تنوع ژنتیکی و یافتن ژن‌های جدید استفاده می‌شود.

ترنسپوزیشن (Transposition)

کروموزوم‌های پروکاریوتی، ویروس‌ها و یوکاریوتی حاوی قطعاتی از DNA هستند که می‌توانند حرکت کرده و به مکان‌های متقاوتی از کروموزوم مهاجرت کنند که به این حرکت ترنسپوزیشن (Transposition) می‌گویند و نقش مهمی در تولید ترکیبات جدید ژنی بازی می‌کند. ترانسپوزون‌ها واحدهای ژنتیکی هستند که می‌توانند در ژنوم موجود زنده جابجا شوند.

ترنسپوزیشن-در-ترانسپوزون ها

ترانسپوزون چیست

ترانسپوزون‌ها به نام DNA خودخواه (Selfish DNA) یا به درد نخور (Junk DNA) معروف هستند. خودخواه به این دلیل که نسخه‌های زیادی از خود تکثیر می‌کنند و به درد نخور، به این دلیل که به میزبانشان منفعت خاصی نمی‌رسانند. عناصر متحرکی که مستقیما توسط DNA جابجا می‌شوند ترانسپوزون نامیده می‌شوند. DNA ترانسپوزون‌های یوکاریوتی خود را از یک جایگاه در ژنوم برش داده، آن را ترک کرده و به جایگاه دیگری حرکت می‌کنند.

ترانسپوزون‌ها

تقسیم بندی ترانسپوزون‌ها از نظر نوع انتقال

۱- عناصری که به صورت DNA قابل انتقال می‌باشند. معروف به عناصر نوع ۲ هستند. و کمتر از ۶۰۰ جفت باز دارند و تعداد کپی آن‌ها زیاد است.

۲- عناصری که به واسطه یک RNA حد واسط منتقل می‌شوند که به آن‌ها عناصر نوع ۱ رتروتراسپوزون‌ها گفته می‌شود. حاوی توالی‌های معکوس در دو انتها هستند و معروف به رتروترانسپوزون‌های ویروسی. همچنین دارای دم پلی آدنین (رتروترانسپوزون‌های غیر ویروسی) هستند.

ویژگی ترانسپوزون‌ها

اولین و مهمترین ویژگی آن‌ها وجود توالی‌های تکراری معکوس در دو سر ترانسپوزون هاست. این موضوع را به دو صورت می‌توان توضیح داد که توالی سر «۵ یک رشته همانند سر» ۵ رشته‌ی دیگر است. تصور می‌شود این توالی‌ها در مکانیسم ورود و خروج ترانسپوزون‌ها به داخل ژنوم دخالت می‌کنند.

۵GAGC————-GCTC 3

۳CTCG————-CGAG 5

جشنواره پاییزه

جشنواره فروش بذر های خاص و کمیاب با بیش از ۱۲۰۰ رقم تنوع

همین الآن خرید کنید

دومین ویژگی آن‌ها وجود ORF‌هایی است که آنزیمی به نام ترانسپوزاز را کد می‌کنند. که این ORF‌ها برای جابجایی لازم است. همه ترانسپوزون‌ها لزوما این ناحیه را ندارند. ترانسپوزون‌هایی که ویژگی دوم را ندارند، برای جابجا شدن در ژنوم نیاز به وجود ترانسپوزون‌های دیگری روی همان کروموزوم دارند.
سومین ویژگی که لزوما در همه ترانسپوزون ها مشاهده نمی‌شود وجود ژن کدکننده (ORF) است. این ژن‌های کدکننده، محصولاتی را کد می‌کنند که در جابجایی نقشی ندارند. مثلا ژن مقاومت به آنتی بیوتیک‌ها در باکتری ها.

ویژگی-ترانسپوزون‌ها

اثرات جابجایی ترانسپوزون‌ها

۱- ورود یه قطعه DNA وسط یک ژن، چهارچوب خواندن آن را تغییر می‌دهد و جهش در ژن مورد نظر ما رخ خواهد داد. خروج مجدد این واحد متحرک می‌تواند ژن را مجددا فعال کند. نمونه این مورد در یک پسر مبتلا به هموفیلی مشاهده شد که مادری هموزیگوس سالم داشت. این با یافته‌های ژنتیک کلاسیک غیر عادی بود.

اما بعدا مشاهده شد که در ژن فاکتور VIII این پسر بچه قطعه‌ی وارد شده اضافی وجود دارد، که ژن را غیر فعال کرده است. یعنی جهش‌های عادی در این ژن مشاهده نشد. در واقع لحظه تشکیل گامت در بدن مادر این قطعه، وارد این ژن شده و این موضوع سالم بودن مادر رو توجیه می‌کند.

۲- وقتی ترانسپوزون حاوی یک ژن مفید باشد، مثلا ژن مقاومت به آنتی بیوتیک و در یک منطقه غیر کدکننده‌ی ژنوم وارد شود، نه تنها برای موجود مضر نیست، بلکه ویژگی‌های جدید به جاندار اضافه می‌نماید.

۳- ورود ترانسپوزون باعث غیر فعال شدن ژن یعنی‌عدم تولید محصول ژن می‌شود. اما این غیرفعال شدن کشنده یا مضر برای موجود نیست. بلکه باعث یک تغییر فنوتیپی و در نتیجه ایجاد یک آلل جدید می‌شود. این همان موردی است که مندل به نحو مناسبی در توجیه آمیزش‌های نخودفرنگی‌ها بهره جست.

نمونه این حالت در مورد چروکیده و صاف بودن فنوتیپ دانه نخود فرنگی مشاهده می‌شود. در واقع فنوتیپ چروکیده به دلیل‌عدم توانایی گیاه در تولید آنزیمی است که باعث انشعاب دار شدن نشاسته می‌شود و این یعنی‌عدم سنتز درست نشاسته و تجمع ساکارز=افزایش فشار اسمزی=افزایش جذب آب در دانه=چروکیده شدن دانه به دلیل از دست دادن آب بیشتر نسبت به دانه‌های سالم بعد از بلوغ.

مکانیسم افزایش تعداد کپی ترانسپوزون DNA

اگر یک ترانسپوزون DNA‌ای طی فاز S از ناحیه همانندسازی شده‌ی کروموزوم به ناحیه‌ای که هنوز همانندسازی نشده با مکانیسم برش و اتصال جابه جا شود، پس از تکمیل همانندسازی، یکی از دو کروموزوم دختری یک ترانسپوزون الحاقی در خود خواهد داشت.