TRANSPOZITIA ELEMENTE GENETICE MOBILE JUMPING GENES TRANSPOSABLE GENETIC

TRANSPOZITIA ELEMENTE GENETICE MOBILE JUMPING GENES TRANSPOSABLE GENETIC ELEMENTS (TGE) Dr. Carmen Costache

Planul cursului • TGE – Definitie • TGE – clasificare • Transpozitia – Definitie – Nespecifica/Situs-specifica • Transpozoni – Clasificare, exemple • Integroni • Retroni • Rolul materialului extracromozomial

TGE • Segmente mobile de ADN • Responsabile de • transpozitie Dependente de un replicon – Lipsite de fgm“ori” • La capete au – ITR (inverted terminal repeats) – Structura de atasare • 5 -9 bp

TGE - clasificare • 1) Transpozoni (Tn) • 2) Integroni – Zone de ADN care primesc fgm de ADN, gene • 3) Retropozoni (retroni) – – Fragmente mobilizabile de ADN Transcrise prin ARN Au ADN reverse transcriptaza. ARN-ADN hibrid reverse transcriptase

Transpozitia • Mutarea TGE – Pe aceasi molecula ADN • in pozitii diferite – Intre molecule de ADN diferite • Cromozom bacterian plasmida • Cromozom bacterian bacteriofag

Transpozitie Nespecifica / Site specifica ilegitima / legitima • ITR scurte • ITR lungi • Zona tinta de atasare: • oriunde Transpozon inserat in zone diferite ale moleculei de ADN. • • specifica transpozon inserat doar in zone specifice ale moleculei de ADN, Recombinare situs specifica.

Transpozoni (Tn): 3 clase • Clasa I : “Cut & Paste” (nereplicativa) – Tn Simpli = Secvente de insertie -IS – Tn compusi • Clasa II : “Copy & Paste” (replicativa) – Gena transpozaza – cointegrat-rezolvaza – 2 IS – Gene de rezistenta antibiotice • Clasa III : “Copy & Paste”(replicativa) – Bacteriofagii mutatori

Clasa I : Secvente de insertie -IS • 800 -1400 bp • IS = ITR + gena transpozaza + ITR – Secvente de nucleotide identice sau f. asemanatoare – Implicate in integrarea in ADN receptor. • Efect: mutatie

Clasa I: Transpozoni Compusi Domenii: • 1 – la fiecare capat ITR • 2 – gena transpozaza • 3 – gene structurale – Rezistenta la antibiotice "r" • Kanamicinä, Cloramfenicol, Lactamine, Sulfamide – Factori de patogenitate • e. g. : toxine - enterotoxină

Exemple de Transpozoni de rezistenta la antibiotice • Kanamicina = K Tn • Chlormafenicol = Tn 9 • β-lactamine: Amp transposon: Amp. R • Tetraciclina: Tc transposon: Tc. R

Transpozoni Clasa II • Copy & Paste = transpozitie replicativa • E: cointegrat-rezolvaza • fuziunea a 2 plasmide, una dintre • • • acestea deţinănd un transpozon Replicare 2 plasmide separate Fiecare transpozon – Cu gene de rezistenta • Plasmidele R = colectie de Tn cu gene “r”

Transpozoni Clasa III = bacteriofag mutator (Mu) • • • Capacitate mare de transpozitie replicativa. ~ 100 copii => mutatii cu frecventa ridicata – Inactivarea genei – Activarea genei alaturate – Deletii – Insertii

Integroni • Secventa de ADN stabila – Pe plasmide – Pe cromozom achizitioneaza Tn (gene “r”) n n Integreaza in casete gene de rezistenta pentru diferite tipuri de antibiotice Prin recombinare site-specifica 3 tipuri de integraze Casetele de gene cu gene de R la AB exista autonom in citoplasma. • Casetele de gene => – Mecanism pentru Rezistenta multipla la antibiotice,

Mechanisms of antibiotic resistance

Retronii (retropozoni) • • secvente de ADN care codifica o revers transcriptaza HIV = structura de retropozon (si alte retrovirusuri) Asociate frecvent cu ADN profag Exista la multe bacterii

Efectele revers transcriptiei • Introducerea unui ADN “modificat” • Defecte punctiforme dar potential • • • semnificative Responsabile pentru schimbari importante in genomul prokariot Generarea multor copii de secvente de ADN modificat Cresc frecventa mutatiilor spontane

HIV si alte retrovirusuri • Au structura de retroni. • RT = revers transcriptaza • LTR = long terminal repeats (repetari terminale lungi)

ROLUL MATERIALULUL GENETIC EXTRACROMOZOMIAL • variabilitatea caracterelor bacteriene, • proprietăţi noi: • patogenitatea bacteriană, • modificarea structurii antigenice, • dobândirea unor proprietăţi metabolice, • rezistenţa la antibiotice/alţi factori antibacterieni

PATOGENITATE BACTERIANĂ A. Toxine bacteriene • 1. Codificate de bacteriofagii temperaţi: – – – toxina difterică codificată de bacteriofagul tox, la bacilul difteric eritrotoxina - toxina scarlatinoasă, la streptococul hemolitic fibrinolizina stafilococică enterotoxina stafilococică toxina Shiga-like, la bacilul coli • 2. Codificate de plasmide: – – – toxina exfoliativă a stafilococilor toxina bacilului cărbunos toxina bacilului tetanic hemolizina bacilului coli enterotoxina tulpinilor enterotoxigene de E. coli

PATOGENITATE BACTERIANĂ B. Adezine bacteriene - plasmide, • aderare specifică de epitelii, mucoase, prin pili de aderare: – tulpinile enteropatogene ale bacilului coli • aderä prin pili de mucoasa duodenojejunală, – tulpinile uropatogene ale bacilului coli, • aderă de mucoasa urinară. C. Invazivitate bacteriană - plasmide, • capacitatea de invazie şi de colonizare a epiteliilor: – ex. invazia epiteliului colic de către bacilul dizenteric – tulpini enteroinvazive de E. coli (EIEC).

REZISTENŢA LA ACŢIUNEA UNOR FACTORI DE MEDIU Plasmidele capacitatea de rezistenţă în diverse condiţii de • mediu: Rezistenţă la antibiotice – există peste 60 plasmide cu gene de rezistenţă la lactamine; • Rezistenţă la săruri de metale grele – Plumb, mercur, argint, arsen - utilizate ca antiseptice, • Rezistenţa la detergenţi; la radiaţii; la bacteriofagi; la colicine