אלמנטים גנטיים ניידים
אלמנטים גנטיים ניידים (באנגלית: Mobile genetic elements, ובקיצור: MGEs) הם סוג של חומר גנטי אשר יכול לנוע בתוך הגנום, או יכול להיות מועבר מזן אחד או להשתכפל לזן אחר. MGEs נמצאים בכל היצורים. בבני אדם, MGEs מהווים כ-50% מהגנום.[1] ל-MGEs תפקיד מובהק באבולוציה. אירועים של שכפול גן יכולים לקרות גם דרך מנגנון של MGEs .MGEs יכולים גם לגרום למוטציות באזורי קידוד החלבון, אשר משנה את פונקציית החלבון. בנוסף, הם יכולים גם לארגן מחדש גנים בתוך הגנום המארח. אחת הדוגמאות של MGEs בהקשר האבולוציוני היא שגורמים ארסיים וגנים של MGEs אשר יש להם עמידות לאנטיביוטיקה יכולים להיות מועברים לחיידקים שכנים. גנים חדשים שנרכשו באמצעות מנגנון זה יכולים להגביר עמידות על ידי צבירת פונקציות חדשות או נוספות. מצד שני, MGEs יכול גם להקטין את העמידות על ידי החדרת מחלות לאללים או מוטציות.[2]
סוגים של אלמנטים גנטיים ניידים
עריכה- טרנספוזונים הם רצפי DNA שיכולים לנוע מאתר לאתר בתוך הגנום, הכוללים רטרוטרנספוזונים ודנ"א טרנספוזונים.
- רטרוטרנספוזונים הם הסוג הנפוץ ביותר של טרנספוזונים ביונקים.[3] תעתיק רנ"א של MGEs מועתק על ידי רוורס -טרנסקריפטאז, ולאחר מכן, רצף ה-DNA יכול להיות מוכנס בחזרה למיקום אקראי בגנום.[4]
- דנ"א טרנספוזונים הם קטעי דנ"א שיכולים לעבור למיקום חדש על ידי אסטרטגית "גזור והדבק".
- פלסמידים של חיידקים הם אלמנטים גנטיים הניתנים להעברה באמצעות קוניוגציה. זה מנגנון של העברת גנים אופקית שחיידקים יכולים לשתף גורמים ארסיים וגנים עמידים לאנטיביוטיקה.
- בקטריופאג' כמו; Mu, אשר משתלב באופן אקראי לתוך הגנום על ידי התמרה.[5]
- קבוצה I ו-II אינטרונים הם תוצר משחבור עצמי בתעתיקים המארחים, הם מתנהגים כמו ריבוזימים שיכולים לפלוש ל tRNA, rRNA, ולחלבון המקודד גנים בחיידקים.[6]
דוגמאות ממחקרים
עריכהמערכות CRISPR-Cas בחיידקים ובארכאונים הם מערכות חיסון אדפטביות המגנות מפני השלכות קטלניות מ MGEs. באמצעות השוואות גנומיות וניתוחים פילוגנטים, חוקרים מצאו כי גרסאות של CRISPR-Cas קשורות עם סוגים שונים של MGEs כגון טרנספוזונים. בנוסף, CRISPR-Cas שולט בהתרבות הטרנספוזונים.[7]
MGEs כגון פלסמידים על ידי transmission אופקי הם בדרך כלל מועילים לאורגניזם. היכולת של העברת פלסמידים (שיתוף) חשובה בנקודת מבט אבולוציונית. Tazzyman ו Bonhoeffer מצא כי קיבעון (קבלה) של הפלסמידים המועברים באורגניזם חדש היא חשובה בדיוק כמו היכולת להעביר אותם.[8] לפלסמידים הניתנים להעברה הסתברות קיבעון גבוה יותר, ואילו לאלמנטים גנטיים מזיקים הניתנים להעברה יש הסתברות קיבעון נמוכה יותר כדי להימנע מקטלניות לאורגניזמים המאחר.
טרנספוזיציה על ידי הטרנספוזונים היא מוטגן. לפיכך, אורגניזמים התפתחו כדי להדחיק את אירועי הטרנספוזיציה, וכישלון להדחיק את האירועים גורם לסרטן בתאים סומטיים. Cecco et al מצא כי אצל עכברים בגילאים מוקדמים שעתוק של רטרוטרספוזון הוא מינימלי, אבל בגיל מתקדם מוגברת רמת השעתוק.[9] בגיל הזה, תלוי ברמת הביטוי של הטרנספוזון, הוא מופחת על ידי דיאטת הגבלת קלוריות.
מחלות
עריכההתוצאה של אלמנטים גנטיים ניידים יכולה לשנות את דפוסי התעתוק, אשר לעיתים קרובות מוביל להפרעות גנטיות כגון כשל חיסוני, סרטן השד, טרשת נפוצה וטרשת אמיוטרופית צידית. אצל בני אדם, סטרס יכול להוביל להפעלת טרנזקציות של MGEs הקשורות לניוון נוירוני, כגון רטרו-וירוס אנדוגני.[10]
הערות נוספות
עריכהסך כל האלמנטים הגנטיים הניידים בתוך הגנום יכול להיקרא mobilome.
ברברה מקלינטוק זכתה בשנת 1983 בפרס נובל בפיזיולוגיה או רפואה "עבור גילוייה של אלמנטים גנטיים ניידים".[11]
אלמנטים גנטיים ניידים משחקים תפקיד קריטי בהתפשטות של גורמים ארסיים, כגון exotoxins ו exoenzymes, בקרב חיידקים. אסטרטגיות כדי להילחם בזיהומים חיידקיים מסוימים הן מיקוד הגורמים הארסיים הספציפיים, ובתור גורמים אלו הוצעו אלמנטים גנטיים ניידים.[12]
לקריאה נוספת
עריכה- Miller, W. J.; Capy, P., eds. (2004), Mobile genetic elements : protocols and genomic applications, Humana Press, ISBN 1-58829-007-7
- Shapiro, J.A., ed. (1983), Mobile genetic elements, Academic Press, ISBN 0-12-638680-3
קישורים חיצוניים
עריכה
הערות שוליים
עריכה- ^ Mu, X.; Ahmad, S.; Hur, S. Endogenous Retroelements and the Host Innate Immune Sensors. pp. 47–69. doi:10.1016/bs.ai.2016.07.001.
- ^ Singh, Parmit Kumar; Bourque, Guillaume; Craig, Nancy L.; Dubnau, Josh T.; Feschotte, Cédric; Flasch, Diane A.; Gunderson, Kevin L.; Malik, Harmit Singh; Moran, John V. (2014-11-18). "Mobile genetic elements and genome evolution 2014". Mobile DNA. p. 26. doi:10.1186/1759-8753-5-26.
- ^ Richardson, Sandra R.; Garcia-Perez, José Luis; Doucet, Aurélien J.; Kopera, Huira C.; Moldovan, John B.; Moran, John V. (2015-03-05). "The Influence of LINE-1 and SINE Retrotransposons on Mammalian Genomes". Microbiology Spectrum. doi:10.1128/microbiolspec.mdna3-0061-2014. PMC 4498412.
- ^ Hsu, Ellen; Lewis, Susanna M. The Origin of V(D)J Diversification. pp. 133–149. doi:10.1016/b978-0-12-397933-9.00009-6.
- ^ Rankin, D. J.; Rocha, E. P. C.; Brown, S. P. (בינואר 2011). "What traits are carried on mobile genetic elements, and why?". Heredity. pp. 1–10. doi:10.1038/hdy.2010.24. PMC 3183850.
{{cite web}}: (עזרה) - ^ Hausner, Georg; Hafez, Mohamed; Edgell, David R. (2014-03-10). "Bacterial group I introns: mobile RNA catalysts". Mobile DNA. p. 8. doi:10.1186/1759-8753-5-8.
- ^ Peters, Joseph E.; Makarova, Kira S.; Shmakov, Sergey; Koonin, Eugene V. (2017-08-29). "Recruitment of CRISPR-Cas systems by Tn7-like transposons". Proceedings of the National Academy of Sciences. pp. E7358–E7366. doi:10.1073/pnas.1709035114. PMC 5584455. PMID 28811374.
- ^ Tazzyman, Samuel J.; Bonhoeffer, Sebastian (2013). "Fixation probability of mobile genetic elements such as plasmids". Theoretical Population Biology. pp. 49–55. doi:10.1016/j.tpb.2013.09.012.
- ^ De Cecco, Marco; Criscione, Steven W.; Peterson, Abigail L.; Neretti, Nicola; Sedivy, John M.; Kreiling, Jill A. (2013). "Transposable elements become active and mobile in the genomes of aging mammalian somatic tissues". Aging. pp. 867–883. doi:10.18632/aging.100621.
- ^ Antony, Joseph M; Marle, Guido van; Opii, Wycliffe; Butterfield, D Allan; Mallet, François; Yong, Voon Wee; Wallace, John L; Deacon, Robert M; Warren, Kenneth (באוקטובר 2004). "Human endogenous retrovirus glycoprotein–mediated induction of redox reactants causes oligodendrocyte death and demyelination". Nature Neuroscience. pp. 1088–1095. doi:10.1038/nn1319.
{{cite web}}: (עזרה) - ^ "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1983". nobelprize.org.
- ^ Keen, E. C. (בדצמבר 2012). "Paradigms of pathogenesis: Targeting the mobile genetic elements of disease". Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2: 161. doi:10.3389/fcimb.2012.00161. PMC 3522046. PMID 23248780.
{{cite journal}}: (עזרה)
הבהרה: המידע בוויקיפדיה נועד להעשרה בלבד ואינו מהווה ייעוץ רפואי.