Transcript curs 10 – genetica bact – transpozitia

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: • 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: AmpR
Tetraciclina: Tc transposon: TcR
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 are 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”)




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