ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИИ И БИОТЕХНОЛОГИИ
БАЗОВАЯ КАФЕДРА БИОТЕХНОЛОГИИ
ТЕМА: КЛАССИФИКАЦИЯ МОБИЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, 
СТРУКТУРА И СПОСОБЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
Общее понятие МГЭ
Эти последовательности ДНК, найденные в геномах всех 
организмов. Имеют способность перемещаться из сайта в 
сайт.
Когда мобильный генетический элемент, встраивается внутрь какого-то обычного гена, он нарушает его работу, вызывая мутацию исходного гена. Когда МГЭ меняет свою
локализацию, нормальная работа гена возобновляется,
мутация исчезает.
Сформирована гипотеза, что «прыгающие гены» возникли из ДНК вирусов. Как известно, многие вирусы могут встраиваться в ДНК клетки хозяина, а потом покидать ее.
ЭВОЛЮЦИОННОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Гипотеза «клеточной функции» предполагает, что мобильные элементы обеспечивают какую-то важную функцию клетки.
Гипотеза «генетической изменчивости» предполагает, что мобильные элементы, вызывая мутации, обеспечивают эволюционную гибкость видов.
Гипотеза «эгоистичной ДНК» предполагает, что мобильные
элементы не приносят какую-либо пользу клетке, но они широко
распространены из-за того, что они могут копироваться и распространяться.
IS элементы
Прокариоты
Транспозоны
Мобильные
элементы
генома
Транспозоны
Эукариоты
Ретротранспоз
оны
Структура МГЭ
|
Транспозоны – более сложные |
Инсерционная последовательность — |
структуры (2000–20 000 п. н.), в |
короткий фрагмент ДНК, простой |
средней части имеющие различные |
мобильный генетический элемент, |
гены, не обязательно связанные с |
имеющие на концах короткие (10–40 п. |
транспозицией. |
н.) схожие последовательности, |
С каждой стороны имеют плечи, |
расположенные в обратном порядке |
которые являются IS, в прямой или |
(инвертированные повторы). |
инвертированной ориентации. |
Рисунок 1 - Схема внедрения IS в ДНК хозяина: 1 – удвоенный 
сайт-мишень ДНК хозяина; 2 – инвертированные повторы; 3 –
центральная область IS; 4 – ДНК клетки-хозяина (https://bio.wikireading.ru/5980)
Рисунок 2 - Прямая (а) и инвертированная (б) ориентация плеч транспозонов (https://bio.wikireading.ru/5980)
Способы перемещения
Все МГЭ по способу перемещения могут быть
сгруппированы в два основных класса:
ДНК транспозоны (перемещается непосредственно ДНК)
Ретротранспозоны, перемещающиеся с помощью РНК-посредника.
Транспозоны
Рисунок 3 - Схематическое изображение |
Рисунок 4 - Механизм перемещения ДНК- |
перемещения транспозона с помощью |
|
механизма «вырезать и вставить» |
транспозона |
(https://ru.wikipedia.org/wiki/Транспозоны) |
(https://studfiles.net/preview/4486847/) |
Ретротранспозоны
Механизм их перемещения основан на существовании реакции обратной транскрипции - синтеза нити ДНК на РНК, открытой в 1970 году Г. Теминым и Д. Балтимором
Рисунок 6 - Дейвид Балтимор и Хауард Мартин Темин
Рисунок 5 - Перемещения ретротранспозонов (http://www.myshared.ru/slide/640581/)
Рисунок 7 - Классификация мобильных элементов (Иващенко, Гришаева, 2009)
Классификация
•К классу I относят МГЭ, кодирующие фермент транспозазу, которая способна узнавать концы «своего» элемента и по этим концам вырезать его из хромосомы или встраивать в хромосомы генома хозяина. Такой механизм перемещения МГЭ получил название «ДНК–ДНК перемещение».
•Ко II классу относят элементы, которые в процессе своего перемещения сначала синтезируют цепь РНК, с которой затем с помощью фермента обратной транскриптазы синтезируется комплементарная цепь ДНК.
1. LTR-ретротранспозоны и ретровирусы
2. non-LTR-ретротранспозоны
3. Ретроэлементы
•.К этому классу относят семейство элементов FB (fold-back). Механизм перемещения FB элементов пока не известен
Активные ретротранспозоны млекопитающих делятся на три основные семьи: Alu-повторы, ДДП-1, SVA
В настоящее время установлено, что от 45 до 50 % человеческого генома состоят из последовательностей, происходящих от мобильных элементов, хотя большинство этих элементов является бездействующими и не способны к перемещению. Из них, около 2 % — это ДНК транспозоны и приблизительно 42 % — ретротраспозоны.
Рисунок 8 - Представленность транспозонов в геноме 
человека (https://uk.wikipedia.org/wiki/Транспозон)