Các yếu tố di truyền vận động ở prokaryote

Các yếu tố di truyền vận động Transposable genetic elements ở prokaryote Trình tự xen đoạn là một đoạn DNA của vi khuẩn di chuyển từ một vị trí trên nhiễm sắc thể đến vị trí mới trên c

Các yếu tố di truyền vận động

(Transposable genetic

elements) ở prokaryote

Trình tự xen đoạn là một đoạn DNA của

vi khuẩn di chuyển từ một vị trí trên

nhiễm sắc thể đến vị trí mới trên cùng

nhiễm sắc thể hoặc trên nhiễm sắc thể

khác Khi xen vào giữa gene, yếu tố IS làm gián đoạn trình tự mã hóa và làm bất hoạt sự biểu hiện của gene Một số

trường hợp, có tín hiệu kết thúc phiên

mã và dịch mã, yếu tố IS làm cản trở sự biểu hiện ở sau promotor trong cùng operon

Yếu tố IS được tìm thấy đầu tiên ở

operon galcủa E coli, chia làm bốn

nhóm: IS1, IS2, IS3 và IS4 Chúng có thể phân bố rãi rác trên nhiễm sắc thể chính của vi khuẩn và trên các plasmid Ví dụ yếu tố IS1 có khoảng 5-8 bản sao trên

nhiễm sắc thể với chiều dài 768 bp

Tất cả các yếu tố IS đều chứa đoạn DNA

mã hóa cho protein, được gọi là

transposase, là enzyme cần thiết cho sự

di chuyển của yếu tố IS từ một vị trí trên nhiễm sắc thể đến vị trí khác Đoạn gene này nằm giữa 2 đoạn lặp lại đảo ngược (inverted repeat - IR) ngắn Ví dụ yếu tố IS1 có khoảng 5-8 bản sao trên nhiễm

sắc thể với chiều dài 768 bp, đoạn lặp lại đảo ngược có kích thước 18-23 bp, yếu

tố IS2 có 5 bản sao và các yếu tố IS khác Yếu tố IS là những vùng của các trình tự

xác định, chúng là những vị trí xảy ra

trao đổi chéo Ví dụ: Sự tái tổ hợp của

plasmid và nhiễm sắc thể của E colitạo

ra những chủng Hfr xảy ra qua trao đổi

chéo đơn giữa yếu tố IS trên plasmid và

yếu tố IS trên nhiễm sắc thể

Một vài trình tự xen vào và kích thước

của chúng

Trình

tự xen

vào

Số bản sao trong

E coli

Chiều dài (bp)

Đoạn lặp lại đảo ngược (bp)

5-8 bản sao trên

IS1 nhiễm sắc thể 768 18-23

IS2

5 bản sao trên nhiễm sắc thể,

1 bản sao trên plasmid

1327

32-41

IS3

5 bản sao trên nhiễm sắc thể,

2 bản sao trên plasmid

1400

32-38

IS4 1-2 bản sao trên

nhiễm sắc thể,

1400 16-18

IS5

Chưa biết

1250

Ngắn

1.1 Gene nhảy của prokaryote

Các yếu tố IS riêng lẻ không chỉ có khả năng tự di chuyển mà khi hai yếu tố này nằm đủ gần nhau thì chúng có thể vận

động như một đơn vị hoàn chỉnh và

mang theo các gene nằm giữa chúng Cấu trúc phức tạp này được gọi là transposon

Có hai kiểu transposon ở vi khuẩn:

Đặc trưng về cấu trúc của transposon hỗn hợp (composite transposon) và

transsposon đơn giản (simple transposon)

Transposon hỗn hợp (composite

transposon) chứa nhiều gene nằm giữa 2 trình tự IS gần nhau, có hướng ngược

nhau tạo ra tình tự lặp lại đảo ngược

(inverted repeat - IR) Một trong 2 yếu tố

IS mã hóa cho transposase xúc tác cho sự chuyển vị của cả transposon Chẳng hạn Tn10 là transposon hỗn hợp mang gene

mã hóa cho tính kháng kháng sinh tetracyline Gene này nằm giữa hai yếu

tố IS10 có hướng ngược nhau

Transposon đơn giản (simple transposon)

ở giữa các trình tự IR, nhưng những

trình tự này ngắn (<50 bp) và không

mã hóa cho transposase Sự chuyển vị của chúng không phải là kết quả của sự liên kết với yếu tố IS Các transposon

đơn giản mã hóa transposase riêng thêm vào để mang các gene của vi khuẩn Tn3

là một transposon đơn giản

Transposon hỗn hợp và transposon đơn giản đều chứa các gene thêm vào liên quan đến chức năng mới ở tế bào vi

khuẩn Cả hai loại này thường được gọi chung là transposon Transposon dài hơn yếu tố IS, thường chứa vài kb), chúng

chứa các gene mã hóa cho protein thêm vào

1.2 Cơ chế của sự chuyển vị

Đầu tiên, transposase cắt vết hình chữ chi qua 5 cặp base (khác với sự cắt của

enzyme restriction endonuclease) ở vi trí DNA mục tiêu (target site DNA) Tiếp theo là sự hội nhập của transposon qua trung gian của transposase, transposon

xen vào giữa các đầu mút của chữ chi

Đầu lồi ra của sợi đơn được sử dụng như

là khuôn để tổng hợp sợi bổ sung thứ hai

Sự gắn vào tạo sự sao chép 5 cặp base, được gọi là sự sao chép điểm mục tiêu

(target site duplication)

Hầu hết các yếu tố di động của

prokaryote đều sử dụng một trong 2 cơ

chế chuyển vị: là sao chép (replicative)

và bảo thủ (conservative) hay không sao chép Trong con đường sao chép (như ở Tn3), một bản sao mới của yếu tố di

động tạo ra khi chuyển vị, kết quả là một bản sao ở vị trí mới và bản sao còn lại ở

vị trí cũ Trong con đường bảo thủ (như ở trường hợp Tn10) không có sự sao

chép Thay vào đó, yếu tố được cắt

ra từ nhiễm sắc thể hoặc plasmid và

được gắn vào vị trí mới Con đường này còn được gọi là con đường "cắt và dán" (cut and paste)

Sự nhân đôi đoạn trình tự DNA

ngắn ở điếm xen vào (insertion site)