Springend gen
Eenspringend gen(jumping gene) oftransposonis een stukjeDNAop eenchromosoom,dat in hetgenoomvan plaats kan verwisselen en is voor het eerst in 1951 ontdekt in hetmaïsgenoomen later ook in andere organismen, zoals hetfruitvliegje.Het eerste geïsoleerde springende gen is afkomstig van deleeuwenbek.
In het stukje DNA, dat aan beide kanten begrensd wordt door kleine, tegengestelde stukjes van nucleotiden, kunnen één of meer genen zitten. De stukjes van tegengestelde nucleotiden bevatten verder geen genetische informatie en worden ook wel insertie-sequentie, insertie-element, insertosoom of insertie-segment (IS) genoemd.
Door het verspringen kunnen ermutatiesontstaan en kan de hoeveelheid DNA toe- of afnemen.
Er zijn drie soorten springende genen:
- DNA-transposons, die in het genoom direct van plaats kunnen veranderen
- Retrovirale retrotransposons,waarbij eerst eenRNA-transcriptie gemaakt moet worden, waarvan vervolgens met hetenzym"reverse transcriptase" weer DNA gemaakt wordt, en op dezelfde manier wordt geïnsereerd als een DNA-transposon
- Niet-retroviraleretrotransposons,waarbij een transcript wordt aangemaakt van het transposon, en waarbij het transcript een rechtstreekse template is voor het reverse transcriptase bij de incorporatie.
Bij de mens zijn enkel nog de niet-virale retrotransposons actief, waarbij deze verantwoordelijk zijn voor 0,2% van de mutaties.
Springende genen zijn zeer bruikbaar bijgenetische modificatievoor het veranderen van het DNA in een organisme. Springende genen worden veel gebruikt als een mutagens bij planten, defruitvliegen bijbacteriënvoor het bestuderen van de functies van genen.
Werking
[bewerken|brontekst bewerken]Een springend gen heeft het enzym transposase nodig, dat vaak door het springende gen zelf gemaakt wordt. De einden van het springend gen bevatten dezelfde nucleotiden, maar in tegengestelde volgorde (TIR = TerminalInverted Repeat). Het enzym transposase bindt zich aan beide einden van het springende gen en aan de plaats waar het gen naartoe moet gaan. Op deze plaats wordt het chromosoom geknipt. Op de knipplaats is het chromosoom "kleverig" geworden en hiertussen wordt het springende gen geplakt.
Een volledig autonoom transposon-gen ziet er zo uit: 5'-TIR-transposase-TIR-3'. Er bestaan ook niet-autonome elementen met slechts een gedeelte van het transposase (5'-TIR-sase-TIR-3') of helemaal geen enzym (MITE:5'-TIR-TIR-3').
Voorbeelden
[bewerken|brontekst bewerken]Het eerste springende gen werd in 1951 doorBarbara McClintockontdekt inmaïs.Ze kreeg hiervoor in 1983 deNobelprijs.Ze ontdekteinserties,deletiesentranslocaties,die ontstaan waren door springende genen. Deze kwamen onder andere tot uiting in de kleur van de maiskorrel. Ongeveer 64% van het maisgenoom bestaat uit springende genen.[1]
Springende genen in de fruitvlieg (Drosophila melanogaster) worden P-elementen genoemd. Deze genen komen pas sinds de vijftiger jaren van de twintigste eeuw in het fruitvliegje voor.[2]Kunstmatig gemaakte P-elementen kunnen gebruikt worden voor het inbrengen van genen in de fruitvlieg door ze te injecteren in het embryo.
Springende genen in bacteriën hebben meestal naast het gen voor het aanmaken van transposase een extra gen, meestal met antibiotische werking. Springende genen kunnen uit het genoom-DNA springen naar deplasmidenen omgekeerd. Hierdoor kunnen makkelijk multi-resistente stammen tegenantibioticaontstaan.
Ziekten
[bewerken|brontekst bewerken]Springende genen zijn mutagenen. Ze kunnen aan het genoom van hun gastheercel schade toebrengen door:
- in een functioneel gen te gaan zitten, waardoor de werking verloren gaat,
- na het weer verlaten een gat over te laten dat waarschijnlijk niet goed meer gerepareerd wordt,
- het verhinderen van een goede chromosoomparing tijdens demeiosedoor verscheidene kopieën achter elkaar, waardoor er ongelijkeoverkruisingengemaakt worden.
Ziekten veroorzaakt door springende genen zijn:
- HemofilieA en B,
- SCID,
- porfyrie,
- gevoeligheid voor kanker en
- ziekte van Duchenne.
Evolutie van springende genen
[bewerken|brontekst bewerken]Springende genen worden in bijna alle organismen gevonden en moeten daarom een gezamenlijke voorouder hebben gehad of meerdere malen opnieuw zijn ontstaan.
Springende genen worden als een soortparasietengezien binnen het genoom van celvormende organismen. Ze kunnen vergeleken worden metvirussen.Virussen en springende genen hebben overeenkomsten in hun genoomstructuur en biochemische activiteiten.[3]
Om zich tegen springende genen te wapenen kunnen bacteriën genen uit hun genoom verwijderen. Hogere organismen zoals de eukaryoten hebben hetRNA-interferentie-mechanismevoor het onderdrukken van springende genen.
Bronnen
[bewerken|brontekst bewerken]- Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikelTransposonop de Engelstalige Wikipedia, dat onder de licentieCreative Commons Naamsvermelding/Gelijk delenvalt. Zie debewerkingsgeschiedenisaldaar.
- Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikelTransposonop de Duitstalige Wikipedia, dat onder de licentieCreative Commons Naamsvermelding/Gelijk delenvalt. Zie debewerkingsgeschiedenisaldaar.
- ↑(en)Jiao, Y.,Peluso, P., Shi, J., Liang, T., Stitzer, M.C., Wang, B., Campbell, M.S., Stein, J.C., Wei, X., Chin, C.S., Guill, K., Regulski, M., Kumari, S., Olson, A., Gent, J., Schneider, K.L., Wolfgruber, T.K., May, M.R., Springer, N.M., Antoniou, E., McCombie, W.R., Presting, G.G., McMullen, M., Ross-Ibarra, J., Dawe, R.K., Hastie, A., Rank, D.R.& Ware, D.(2017).Improved maize reference genome with single-molecule technologies.Nature546 (7659): pp. 524-527.DOI:10.1038/nature22971.
- ↑(en)Spradling, A.C.,& Rubin, G.M.(1982).Transposition of Cloned P Elements into Drosophila Germ Line Chromosomes.Science218 (4570): pp. 341-347.DOI:10.1126/science.6289435.
- ↑(en)Villarreal, L.P.(2005).Viruses and the Evolution of Life.ASM Press, Washington.ISBN 9781555813093.