트랜스포존 또는 전이 될 게놈에서 그 위치를 변경할 수있는 DNA의 단편이다. 움직이는 이벤트를 전치라고하며, 동일한 염색체 내에서 한 위치에서 다른 위치로 이동하거나 염색체를 변경할 수 있습니다. 그들은 모든 게놈에 상당수의 존재합니다. 그들은 박테리아, 효모, 초파리 및 옥수수에서 광범위하게 연구되었습니다.
이러한 요소는 요소의 전치 메커니즘을 고려하여 두 그룹으로 나뉩니다. 따라서 우리는 RNA 중간체 (리보 핵산)를 사용하는 레트로 트랜스포존을 가지고있는 반면 두 번째 그룹은 DNA 중간체를 사용합니다. 후자의 그룹은 sensus stricto transposons입니다.
"점프 유전자"또는 트랜스포존은 옥수수 (Zea mays)에서 발견되었습니다. 출처 : pixabay.com
보다 최근의 상세한 분류는 요소의 일반적인 구조, 유사한 모티프의 존재, DNA와 아미노산의 동일성과 유사성을 사용합니다. 이러한 방식으로 전치 할 수있는 요소의 하위 클래스, 수퍼 패밀리, 패밀리 및 하위 패밀리가 정의됩니다.
역사적 관점
Barbara McClintock이 1940 년대 중반에 옥수수 (Zea mays)에서 수행 한 조사 덕분에 각 유전자가 특정 염색체에 고정 된 위치를 가지며 게놈에서 고정 된 위치를 갖는다는 전통적인 견해가 변형 될 수있었습니다.
이 실험은 특정 요소가 한 염색체에서 다른 염색체로 위치를 변경할 수있는 능력이 있음을 분명히했습니다.
원래 McClintock은 그들이 삽입 된 유전자의 발현을 제어했기 때문에 "제어 요소"라는 용어를 만들었습니다. 이 요소는 나중에 점핑 유전자, 이동 유전자, 이동 유전 요소 및 트랜스포존이라고 불렀습니다.
오랫동안이 현상은 모든 생물 학자들에게 받아 들여지지 않았고 약간의 회의론으로 다루어졌습니다. 오늘날 모바일 요소는 완전히 수용됩니다.
역사적으로 트랜스포존은 "이기적인"DNA 조각으로 간주되었습니다. 1980 년대 이후 구조적 및 기능적 관점에서 트랜스포존이 게놈에 미치는 영향과 상호 작용을 확인할 수 있었기 때문에 이러한 관점이 바뀌기 시작했습니다.
이러한 이유로 요소의 이동성은 특정 경우에 해로울 수 있지만 "유용한 기생충"과 유사한 유기체 집단에 유리할 수 있습니다.
일반적 특성
트랜스포존은 게놈 ( "숙주"게놈이라고 함) 내에서 동원 할 수있는 능력을 가진 별개의 DNA 조각으로, 일반적으로 동원 과정 중에 자신의 복제본을 생성합니다. 트랜스포존에 대한 이해, 그 특성 및 게놈에서의 역할은 수년에 걸쳐 변화했습니다.
일부 저자는 "전이 가능한 요소"가 다양한 특성을 가진 일련의 유전자를 지정하는 포괄적 인 용어라고 생각합니다. 이들 중 대부분은 조옮김에 필요한 순서 만 가지고 있습니다.
그들은 모두 게놈 주위를 이동할 수있는 특성을 공유하지만 일부는 원래 위치에 자신의 사본을 남길 수있어 게놈에서 전이 가능한 요소가 증가합니다.
풍부
다른 유기체 (미생물, 식물, 동물 등)의 시퀀싱은 사실상 모든 생명체에 전이 요소가 존재한다는 것을 보여줍니다.
트랜스포존은 풍부합니다. 척추 동물의 게놈에서 그들은 유기체의 모든 유전 물질의 4 ~ 60 %를 차지하며 양서류와 특정 물고기 그룹에서는 트랜스포존이 매우 다양합니다. 옥수수와 같은 극단적 인 경우가 있는데, 트랜스포존이이 식물 게놈의 80 % 이상을 차지합니다.
인간에서 전이 요소는 게놈에서 가장 풍부한 구성 요소로 간주되며 거의 50 %가 풍부합니다. 그들의 놀라운 풍부함에도 불구하고 그들이 유전 적 수준에서하는 역할은 완전히 밝혀지지 않았습니다.
이 비교 그림을 만들기 위해 코딩 DNA 서열을 고려해 봅시다. 이들은 최종적으로 단백질로 번역되는 메신저 RNA로 전사됩니다. 영장류에서 코딩 DNA는 게놈의 2 % 만 차지합니다.
트랜스포존의 유형
일반적으로 전이 요소는 게놈을 통해 이동하는 방식에 따라 분류됩니다. 따라서 클래스 1의 요소와 클래스 2의 요소의 두 가지 범주가 있습니다.
클래스 1 항목
게놈의 DNA 요소가 RNA의 사본으로 전사되기 때문에 RNA 요소라고도합니다. 그런 다음 RNA 사본은 숙주 게놈의 표적 부위에 삽입되는 다른 DNA로 다시 변환됩니다.
그들은 RNA에서 DNA 로의 유전 정보의 역 흐름에 의해 움직임이 주어지기 때문에 레트로 요소라고도합니다.
게놈에서 이러한 유형의 요소의 수는 엄청납니다. 예를 들어, 인간 게놈의 Alu 서열.
재 배열은 복제 유형입니다. 즉, 시퀀스는 현상 후에도 그대로 유지됩니다.
클래스 2 항목
클래스 2의 요소는 DNA 요소로 알려져 있습니다. 이 범주에는 중개자없이 한 곳에서 다른 곳으로 스스로 이동하는 트랜스포존이 포함됩니다.
조옮김은 클래스 I 요소의 경우와 같이 복제 유형일 수도 있고 보수적 일 수도 있습니다. 요소가 이벤트에서 분할되므로 전치 할 수있는 요소의 수가 증가하지 않습니다. Barbara McClintock이 발견 한 항목은 2 등급에 속합니다.
전치가 호스트에 어떤 영향을 줍니까?
앞서 언급했듯이 트랜스포존은 동일한 염색체 내에서 이동하거나 다른 염색체로 이동할 수있는 요소입니다. 그러나 우리는 전치 사건으로 인해 개인의 체력이 어떻게 영향을 받는지 물어봐야합니다. 이것은 본질적으로 요소가 전치되는 영역에 따라 다릅니다.
따라서 동원은 유전자를 비활성화하거나, 유전자 발현을 조절하거나, 불법적 인 재조합을 유도함으로써 숙주에 긍정적 또는 부정적으로 영향을 미칠 수 있습니다.
숙주의 적합성이 급격히 감소하면 유기체의 생존이 영속을 위해 중요하기 때문에 트랜스포존에 영향을 미칠 것입니다.
따라서 전치의 부정적인 영향을 줄이고 균형을 이루는 데 도움이되는 호스트와 트랜스포존에서 특정 전략을 식별 할 수있었습니다.
예를 들어, 일부 트랜스포존은 게놈의 중요하지 않은 영역에 삽입되는 경향이 있습니다. 따라서, 계열 영향은 아마도 헤테로 크로 마틴 영역에서와 같이 미미할 것입니다.
숙주 측에서 전략에는 DNA 메틸화가 포함되며, 이는 전이 요소의 발현을 감소시킵니다. 또한 일부 간섭 RNA가이 작업에 기여할 수 있습니다.
유전 적 효과
전위는 두 가지 근본적인 유전 적 효과로 이어집니다. 우선, 그들은 돌연변이를 일으 킵니다. 예를 들어, 마우스의 모든 유전 적 돌연변이의 10 %는 역 요소 재배 열의 결과이며, 이들 중 많은 부분이 코딩 또는 규제 영역입니다.
둘째, 트랜스포존은 불법적 인 재조합 사건을 촉진하여 유전자 또는 전체 염색체의 재구성을 초래하며 일반적으로 유전 물질의 삭제를 동반합니다. 인간의 유전 적 장애 (예 : 유전성 백혈병)의 0.3 %가 이러한 방식으로 발생한 것으로 추정됩니다.
해로운 돌연변이로 인한 숙주 체력의 감소는 전이 요소가 이미 존재하는 것보다 더 풍부하지 않은 주된 이유라고 믿어집니다.
전치 요소의 기능
트랜스포존은 원래 숙주에서 기능이없는 기생충 게놈으로 생각되었습니다. 오늘날 게놈 데이터의 가용성 덕분에 가능한 기능과 게놈 진화에서 트랜스포존의 역할에 더 많은 관심을 기울였습니다.
일부 추정되는 조절 서열은 전이 요소에서 파생되었으며 여러 가지 진화론 적 참신함을 담당하는 것 외에도 다양한 척추 동물 계통에서 보존되었습니다.
게놈 진화에서의 역할
최근 연구에 따르면 트랜스포존은 유기체 게놈의 구조와 진화에 중요한 영향을 미쳤습니다.
작은 규모에서 트랜스포존은 연결 그룹의 변화를 매개 할 수 있지만 삭제, 복제, 반전, 복제 및 전좌와 같은 게놈 변이의 상당한 구조적 변화와 같은 더 관련성있는 효과를 가질 수도 있습니다.
트랜스포존은 진핵 생물에서 게놈의 크기와 그 구성을 형성하는 매우 중요한 요소로 간주됩니다. 사실, 게놈의 크기와 전이 할 수있는 요소의 내용 사이에는 선형 상관 관계가 있습니다.
예
트랜스포존은 또한 적응 진화로 이어질 수 있습니다. 트랜스포존의 기여에 대한 가장 명확한 예는 태반과 포유류의 뇌에서 비 암호화 요소를 통한 면역 체계의 진화와 전사 조절입니다.
척추 동물 면역계에서 각각의 많은 수의 항체는 세 가지 서열 (V, D 및 J)을 가진 유전자에 의해 생성됩니다. 이 서열은 게놈에서 물리적으로 분리되어 있지만 VDJ 재조합으로 알려진 메커니즘을 통해 면역 반응 중에 함께 모입니다.
1990 년대 후반에 한 연구진은 VDJ 접합을 담당하는 단백질이 RAG1 및 RAG2 유전자에 의해 암호화된다는 사실을 발견했습니다. 이들은 인트론이 부족하여 특정 서열을 DNA 표적으로 전이시킬 수 있습니다.
인트론의 부족은 메신저 RNA의 역전이에 의해 파생 된 유전자의 일반적인 특징입니다. 이 연구의 저자는 척추 동물 면역 체계가 RAG1과 RAG2 유전자의 조상을 포함하는 트랜스포존 덕분에 발생했다고 주장했습니다.
포유류 혈통에서 약 200,000 개의 삽입이 확장 된 것으로 추정됩니다.
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