Tema 7: Elementos móviles (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura Microbiología Molecular
Año del apunte 2017
Páginas 5
Fecha de subida 04/10/2017
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07/04/17 Tema 7.
Una secuencia de inserción respecto de la otra están invertidas. En el caso del tn9 no están invertidas sino directa, por tanto, hay una flexibilidad en la orientación de la secuencia de inserción: pueden codificar a antibiótico, heterotoxinas, operón de biosíntesis… Transposón de clase I.
La transposasa está localizada en la secuencia de inserción (a ambos lados) .
Transposón de clase II.
Tiene un tn, por tanto, continuamos manteniendo la duplicación de la secuencia en la cual se inserta. Ahí no hay ninguna secuencia de inserción, por tanto, ¿se acerca más a la secuencia de inserción o a los transposones de clase I? A la secuencia de inserción, porque los de clase 1 tenían secuencia de inserción y aquí no está. ¿Diferencias? Hay otros genes que no son la transposasa, en la secuencia de inserción solo hay transposasa. Otra diferencia respecto la secuencia de inserción: ahí hay una resolvasa, que es una enzima fundamental para el funcionamiento de estos transposones. Tiene un cierto aire a la secuencia de inserción, pero no lo es porque las secuencias de inserción tienen transposasa y aquí hay transposasa y resolvasa que es fundamental!! Transposón de tipo 3.
Son bacteriófagos atenuados que se transposan. Lisogenizan la célula y pasa eso. Bacteriófago Mu. Es un fago atenuado que es transponible.
Transposón de tipo 4.
Son aquellos que siempre se insertan en algún lugar, por tanto, hablaremos de región att (attagement).
Características generales del ciclo del bacteriófago Mu.
Cogemos cepa de e. coli e infectamos con Mu, puede matar la célula con ciclo lítico o lisogénico e integrarse en el cromosoma, ¿dónde? Allí donde le va bien, por eso es un transposón. Además, si opta por lisogénico lisogeniza a la célula, pero si opta por lítico su forma de replicarse no es por círculo rotatorio sino que se va transposando y darán lugar a esas copias de colores. Por tanto no tan solo cuando se integra en el cromosoma es un transposón. Se utiliza mucho en ingeniería genética.
El de tipo 4, el tn7. Tenemos el transposón en un plasmidi integrado en la región att, actúa la transposasa y se integrará en cualquier región att del cromosoma. La de abajo, el tn7 a diferencia de mu, no deja copia, se escinde de donde estaba y se inserta en la nueva región att.
¿Qué pasa si no tenemos región att? ¿Se puede transposar el transposón? Hay regiones att secundarias, por tanto con frecuencias más elevada se insertará en la att principal, pero como hay otras secuencias parecidas se pueden integrar en ellas pero con menos frecuencia (igual que lo que pasaba con los bacteriófagos atenuados.
Características.
Hay transposones con transposición muy elevada, el tn5 de cada 100 copias de transposón una está saltando.
Complejidad.
¿Cuántos transposones hay en esta estructura? Vemos 2, tn3 y tn4, pero hay más, la línea gruesa en negro, hay dos más porque hay dos secuencias de inserción. Por tanto podemos generar más o menos transposones. Tenemos un IS1, por tanto son de clase 1, secuencia de inserción IS1 a los lados y dentro lo que sea. Tienen una cierta plasticidad y podemos generar diferentes transposones. Nota: cuanta más transposasa, no habrá más transposición, es decir, la transposición no es constitutiva. Siempre hay excepciones, la ISi codifica la transposasa, dentro de esta región tenemos dos orf que están parcialmente solapadas, según si hay o no hay tranposición habrá transposasa activa o no activa, según fabriquemos activa o no activa habrá o no tranposición. Seguimos, tn3 era de la clase 2 porque tenemos un gen bla y una resolvasa. La resolvasa además de resolver cosas actúa de represor de la transposasa.
El tn5 es un tranposón de clase 1, dos secuencias de inserción a la izquierda y derecha, dentro de ellas tenemos tnp, el gen que codifica la transposasa y el gen inh, el cual fabrica un inhibidor de la transposasa. Son 2 orf solapadas, según donde tenga lugar el inicio de la transcripcion habrá o no transposición, cuanto más inhibidor fabriquemos, menos transposición. tn7, se ha de activar una proteína para que haya transposición, reconoce la secuencia att, se activa y permite la síntesis de las protes de transposición. Tn10, tenemos un represor que se engancha ahí y bloquea la síntesis de transposasa.
Con independencia del mecanismo, todo esto quiere decir que la transposi ción no es constitutiva, hay mecanismos de control para fabricar o no fabricar transposasa. Esto comporta el concepto de inmunidad de transposición. Si una célula lleva un transposón, hay un mecanismo que inhibe la transposición de otro transposón de la misma familia que penetre. Tb pasaba con los fagos.
tn5, clase 1, no tiene resolvasa. Infecta mu o un fag tn5 y no se puede transposar, porque se fabrica inh que es la prote inhbidora, bloquea y no permite la transposición. No es un proceso aleatorio ni constitutivo, está perfectamente controlado.
La transposición de tipo 1 hace transposición conservativa y la de tipo 2 transposición replicativa.
A la izda arriba, es de tipo 2 que da a replica y derecha 1 conservativa. Diferencias. Los de la conservativa quiere decir que entre la molécula donadora y la receptora hay 1 copia de transposon (la de la donadora), ¿al final del proceso cuantas copias hay? Una también, pero en la molécula donadora. Por eso conservativa, porque no hay una duplicación del número de copias. En la replicativa al principio tenemos una en la donadora y al final dos, una en la donadora y otra en la receptora. ¿Cómo funciona a nivel molecular? Los de clase I tienen una secuencia de inserción en los extremos, por tanto, los transposones de clase I saltan exactamente igual a como si fueran una secuencia de inserción generando una única copia que está en otro punto de otra molécula, igual que la secuencia de inserción. Los de clase II antes de llegar al final del proceso siempre forman una estructura llamada “co-integrado”, significa que se ha producido una integración o una fusión de las dos moléculas. La transposición de los transposones de clase II SEMPRE se ha de formar un co integrado, en este co-integrado hay dos copias del transposon!!! A partir de aquí hay dos posibilidades, el cointegrado se puede quedar tal cual o bien aprovechando una molécula que veremos en un rato puede resolverse el co integrado, recombina y nos genera la molécula donadora como antes, y la molecula receptora con la molécula del transposón. En la formación del co integrado es donde tiene lugar la transposición.
Estructura clase II. Tn3.
Hay una región llamada “res” de resolution, hay una recombinación de ambas moléculas que tiene lugar en esta región, ¿qué enzima es la responsable de la recombinación de la región res? La resolvasa. Tenemos el promotor de la resolvasa que va a la derecha y la de la resolvasa que va hacia la izda. La resolvasa puede engancharse a I, II, y III si se engancha a I inhibe la síntesis de transposon (tnpA) si se engancha a la iii inhibe la síntesis propia de la resolvasa, y si se engancha a II, es la región res y permite la resolución del co integrado.
Mecánica de la transposición de los transposones de tipo 2.
Tenemos el replicón donador. Fabricamos la transposasa, se engancha al DNA y hace un corte, cogen los extremos y los unen. Cortan la molécula donadora y receptora y las ponen una al lado de la otra (la donadora es el cuadrado azul y la receptora la rosa), esa estructura es como un origen de replicación. Cuando copiamos las dos moléculas que estaban separadas han pasado a ser una única molécula, por tanto han pasado a ser el co-integrado. Puede pasar que el co-integrado se quede como está y no se resuelva, pero lo más frecuente es que la resolvasa (prote res) reconozca la región res, recombine y al recombinar regeneramos la molécula donadora con una copia y la molécula receptora con otra copia.
¿Mutante resolvasa -? La resolvasa puede resolver esta estructura tb pero con una frecuencia extraordinariamente mucho más baja. Tipo de mutantes de transposones de clase II.
1.
2.
TnpA-: ¿Se podrá transposar? No, hemos espayat la transposasa.
TnpR-: Incremento de 10-100 porque la resolvasa es un represor de la síntesis de transposasa, si no lo tenemos podemos fabricar más transposasa, ¿podremos resolver el co-integrado? Sí pero con eficiencia de resolución mucho más baja.
Protes que intervienen en el proceso de transposición además de la transposasa, no es solo la transposasa!! Hay más.
Se ha encontrado una cierta especificidad de inserción en algunos casos. En general, excepto el transposón tn7 (de clase 4) no hay alta especificidad, hay tendencias. En algunos casos regiones ricas en A-T, otras G-C pero no es especificidad concreta.
¿Qué son los integrones? Los tranposones saltan, los integrones se integran. Es un elemento genético móvil que tiene esa secuencia, tiene un att, por tanto quiere decir que hay una seria especificidad de integración. Hay un gen int, que codifica el integrarse del integrón. Hay un promotor I que va hacia la izda, es el promotor del gen de integrarse y hay un Pc, que va a la derecha la c viene de donde??? Luego tenemos unos att y tal. Fabricaremos integrasa a la derecha y desde el promotor Pc transcribiremos todas las orf que se vayan integrando en este att. Se expresarán todas a partir de este promotor c.
Crecimiento de integrones.
En algún lugar de la célula hay un cassette, hace referencia a un fragmento de DNA que no tiene promotor, tiene un attC (c viene de cassete) y ese transposón gracias a la integrasa se integrará al attachment del integrón (rojo y verde) este cassete lo colocamos ahí, el cassete no tiene promotor, pero al colocarlo tiene Pc, PC ES EL PROMOTOR DE CASSETE. Vamos colocando cassete ahí dentro y hacemos que el integrón vaya creciendo. La serie de orf que vamos integrando permiten la transcripción. El cassete puede estar en un plásmido, en un cromosoma, todo lo que se integra se escinde. Se puede escindir e ir a parar a otro att de otro integrón que esté en otro lugar del citoplasma. Por tanto, cassete viene de otro integrón que estaba en otra región del cromosoma, porque se van movilizando. Es un proceso reversible.
Tipos de integrones.
Hay dos tipos: 1.
Los de resistencia, normalmente tienen genes de resistencia Tenemos la integrasa, promotor hacia la izda, región att y ponemos integrones de resistencia, que acostumbran a tener entre 2-8 cassetes.
2.
Los superintegrones pueden llegar a tener hasta 200 integrones, reliquia evolutiva. Normalmente no tienen resistencia a antibióticos, sino que codifican genes housekeeping, la mayoría de vibrio tienen genes como estos, que codifican toxinas, caracteres metabólicos, quimiotaxis… Un integrón es una plataforma donde hay integrasa, att y un promotor.
¿Qué es un invertón? Los integrones se integran, los invertones, se invierten. Es un segmento de DNA que lo que hace es invertirse, se gira, movimiento flip-flop. Esto es debido a una serie de proteínas que intervienen. Samonella es una especie que tiene flagelación polar, como sabemos, hay dos tipos de flagelos, tipo 1 y 2, ¿de qué depende que fabrique una flagelina de tipo 1 o 2? Cuando fabrican la de tipo 1 en una población con una frecuencia muy elevada, cambia de población y fabrica la de tipo 2, y así va cambiando la misma población y van fabricando una flagelina u otra, ¿qué ventaja tiene esto? ¿Cuál es la parte más exógena de salmonella? El flagelo, si cambiamos el flagelo estamos cambiando antígenos y anticuerpo, es un sistema de defensa frente a las células tumorales.
Tenemos un promotor y la flagelina de tipo 2 que viene de este promotor, después tenemos un represor de la flagelina tipo 1 si transcribimos desde este represor fabricaremos flagelina tipo 2 y el represor de la 1 que se engancha al operador y no fabricamos 1. El promotor, ¿dónde esta? Tenemos la prote Hin, que viene de inversión. La H viene de que el flagelo de Salmonella se llama proteína H, que es la prote que hace la flagelina (no saber). Es una prote inverton que es capaz de reconocer esos inverted repeats. Se engancha, produce una inversión y gira este fragmento. Si giramos este promotor, ya no va hacia ala derecha, va hacia la izda. A la derecha estaba el promotor del represor, por tanto con este giro desconectamos el represor de la H1 y la flagelina de tipo2. Por tanto hemos cambiado, y después de cierto tiempo esto volverá a girar.
. 18/04/2017 Invertón: segmento de dna que cambia la orientación.
Bacteriofago mu era un transposón de tipo III, bacteriófago atenuado. Imaginad que queremos ver una región concreta del genoma, comprende el fragmento g. Tenemos uno a la izquierda y derecha y un promotor. Tenemos dos genes: el s y el mu, y el s y s prima los genes son homólogos. Y uno y uno prima son homólogos. Los genes s y mu codifican los componentes de la placa basal, cuando hablábamos de bacteriófagos era un proceso muy específico. Las proteínas s prima y u prima, reconocen los recpetores de las células que infectan a los bacteriófagos mu.
Tenemos el gen gin. El gen gin hablábamos anteriormente del gen hin que venía de inversión y la h de proteína h, que es los nombres que recibe el antígeno de salmonella. Es una invertasa que lo que hace es invertir la región, se produce un loop y him hace un crossover y se cambia la inversión, aproximadamente de 10^-3, se, invierte la zona. Se recombina e invertimos, lo que era de color verde se va a lo de color rosa. Como antes teníamos al promotor fuera del sistema, si lo giro el promotor no se ve afectado.
Según este en una orientación o en otra se expresaran los genes s1 o s prima o u prima.
Mediante esta recombinación cambiamos las proteínas de la placa basal de los viriones del bacteriófago mu: Las partículas que tienen las proteinas S y U, son capaces de infectar e.coli.
Por el contrario, las partículas s prima y u prima, infectan a citobacter y slamonella.
Según exprese unos u otros cambia el patrón de infección de bacterias.
Cuando el profago se escinde para hacer ciclo lítico, da lugar a todas las partículas víricas, mientras se replica el bacteriófago la invertasa hace inversiones podemos fabricas partículas víricas que tiene un dna cerrado como un virion. O un virion que tiene en la parte inferior s prima y la otra. Cuando la celulaexplote tendre varias partículas que infecte Fimbrias sirven para adherencia ...

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