Elementos genticos Transponveis TRANSPOSONS Elisabete Jos Vicente ICBUSP

Elementos genéticos Transponíveis TRANSPOSONS Elisabete José Vicente ICB/USP bevicent@usp. br, 3091 7350

Elementos genéticos Transponíveis TRANSPOSONS A maioria dos genes tem uma posição fixa no cromossomo Nos anos 1940 foram identificados seqüências de DNA que alteram, suas posições. Elementos Transponíveis

Descoberta dos Transposons Experiência clássica de Bárbara Mac. Clintock Born June , 1902 16 - Hartford, Connecticut Died September 2 , 1992 -Huntington, New York Notable Nobel Prize in Physiology prizes or Medicine (1983) 1940: resultados que desafiavam a genética Clássica

? - Controlling elements - Cassettes - jumping genes - roving genes - mobile genetic elements - transposons - TRANSPOSABLE GENETIC ELEMENTS

? - TRANSPOSIÇÃO: Transferência de um segmento de DNA de uma posição para outra REARRANJOS ESTRUTURAIS - O que é transposto? - um gene; - um pequeno número de genes ligados; -qualquer entidade genética deste tamanho. “ELEMENTO GENÉTICO”

ELEMENTOS GENÉTICOS TRANSPONIVEIS (TRANSPOSABLE GENETIC ELEMENTS) São capazes de se mover para uma nova posição No mesmo replicon (mesmo cromossomo ou plasmídio) Ir para Outro replicon

Elementos genéticos transponíveis Em bactérias Em eucariotos - - Classe I – retrotransposons: - Elementos com LTR - Elementos LINEs - Elementos SINEs Elementos IS - Transposons Simples - Transposons Compostos - Classe II: transposons de DNA

Sequencias de Inserção - IS são pequenos transposons bacterianos que carregam apenas os genes que codificam as proteínas necessárias para sua própria transposição. São os constituintes normais de plasmídeos, de transposons e de cromossomos bacterianos.

Sequencias de Inserção - IS Como os elementos IS foram descobertos ?

IS 1

IS 1

IR IR 5´-CTGACTCTT AAGAGACAG-3´ 3´-GACTGAGAA TTCTCTGTC-5´ NNNNN nn. . . nn NNNNNN nn. . . nn NNNNNN IS 50 5´-ACATTAACC ACATTAACC -3´ 3´-TGTAATTGG TGTAATTGG -5´ Alvo duplicado Estrutura de um IS

Transposon - Tn (RTF: Resistance-transfer factor)

Transposon simples ¨ = IS grandão ¨ Tn 3

Transposon simples Tn 3 Transposon composto Tn 9 Tn 10

Alguns Transposons de Bactérias Transposon Marcador Tn 1 Ampicillin Tn 2 Ampicillin Tn 3 Ampicillin Tn 4 Ampicillin Tn 5 Comprimento (bp) 4. 957 “Inverted repeat” 38 20. 500 Short Kanamycin 5. 400 1500 Tn 6 Kanamycin 4. 200 Not detectable Tn 9 Chloramphenicol 2. 638 18/23 Tn 10 Tetracycline 9. 300 1400 Tn 951 lac 16. 600 curto Tn 1681 Enterotoxina termoestável 2. 088 768 (IS 1)

Mecanismos de Transposição

Tn 3

Transposição Replicativa Ex. Tn 3

Transposição Conservativa Ex. Tn 10

Papel dos elementos transponíveis na evolução dos plasmídeos resistentes a múltiplos antibióticos

Plasmídeo F de E. coli

Possibilidades de inserção do plasmídeo F no genoma de E. coli IS Resultado Ocorrência normal de elementos IS no genoma de E. coli Tamanho (bp) IR (bp) IS 1 58 copies on chromosome 768 18/23 IS 2 5 on chromosome; 1 on F 1327 32/41 IS 3 5 on chromosome; 2 on F 1400 32/38 IS 4 1 or 2 copies on chromosome 1400 16/18 IS 5 Unknown 1250 Short g-d (TN 1000) 1 or more on chromosome; 1 on F 5700 35 p. SC 101 segment On plasmid p. SC 101 200 30/36

Bacteriófago: Fago mu

Fago mu

Alguns Determinantes Genéticos de origem plasmidiana Característica Exemplos de Plasmídeo Fertilidade F, R 1, Col Produção de Bacteriocina Col E 1 Resistência a Metais pesados R 6 Produção de Enterotoxina Ent Decomposição de cânfora Cam Tumorigenicidade em plantas T 1 (de Agrobacterium tumefaciens)

Alguns Transposons de Eucariotos - Classe I – retrotransposons: - Elementos com LTR - Elementos LINEs - Elementos SINEs - Classe II: transposons de DNA

Retrotransposon e os Retrovírus Semelhanças de estruturas

Retrovírus Retrotransposon e os Retrovírus

Retrovírus início

Levedura Transposons de Levedura (transposons of yeast - Ty): Famílias Ty 1 - Ty 5 São chamados retrotransposons LTR Transcriptase inversa LTR

Levedura Demonstração de ser um retrotransposon: Ocorre processamento de intron clonado em seu interior Ty 1

Levedura Fonte: Ro. TH, 2000. Estrutura e organização de Ty 1. (Os “LTRs” de Ty 1 apresentam características semelhantes aos domínios de “LTR” retrovirais: Os chamado U 3 (único na posição 3’do m. RNA), R (terminação repetida do transcrito) e U 5 (terminação ao final 5’ do m. RNA); “PBS” é o sítio de ligação do iniciador t. RNA e “PPT 1 e PPT 2” prováveis seqüências de polipurinas usadas para síntese da fita de DNA (+) durante a transcrição inversa. (A seqüência completa do Ty 1 (5, 7 Kb) produzido pela transcrição do Ty 1 que existe entre duas regiões R dos “LTRs”. (Organização genômica e domínio de proteicos codificados por TYA e TYB: (p 1 e p 3 proteínas produzidas após a tradução. A clivagem proteolítica de p 3 libera PR, IN e RT-RH, e p 1 libera p 2. (Abreviaturas: CA, capsídeo; PR, protease; IN, integrase; RT, transcriptase inversa e RH, Rnase. H.

Levedura Representação esquemática do ciclo de vida do elemento Ty. Os passos da reação de retrotransposição incluem transcrição dos elementos Ty genômicos, exportação nuclear do Ty m. RNA, tradução com troca de referencial de leitura, montagem das partículas semelhantes a vírus (“VLPs”) com o RNA empacotado, maturação de “VLPS”, síntese de c. DNA por transcrição inversa, formação do pré complexo de integração (“PCI”), transporte do “PCI” em direção do núcleo e integração nuclear no genoma.

Retrotransposon e os Retrovírus Drosofila Retrotransposon cópia

Fig. : As subfamílias de Alu associadas ao risco de doença são representativas de todas as variantes de inserção de Alu. A representação da subfamília de elementos de Alu polimórficos que estão em LD com TASs espelha a distribuição da subfamília de todos os elementos de Alu polimórficos.

obrigada!