A. J. Griffiths S. R. Wessler S. B. Carroll J. Doebley Genetica Settima edizione italiana condotta sulla decima edizione americana Capitolo 15: Il genoma dinamico: gli elementi trasponibili A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 0
Riarrangiamenti prodotti dai trasposoni X delezione A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 1
Riarrangiamenti prodotti dai trasposoni a b c d a b X d c inversione a c b d A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 2
Riarrangiamenti prodotti dai trasposoni fusione di repliconi formazione del cointegrato A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 3
il trasposone Tn3 sito di risoluzione del cointegrato tnpa tnpr bla trasposasi resolvasi b-lattamasi sequenza ripetuta invertita di 38 bp A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 4
Un virus trasponibile: il batteriofago Mu E un virus temperato In seguito ad infezione, il suo DNA si integra in siti distribuiti casualmente sul cromosoma Tra i batteri lisogeni si osservano mutanti dovuti all inattivazione per integrazione del profago Si replica mediante trasposizione (una nuova copia del DNA virale è inserita in un punto diverso del cromosoma batterico) Come i trasposoni è in grado di promuovere riarrangiamenti del materiale genetico (delezioni, inversioni, fusione di repliconi ecc.) A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 5
La mappa genetica del fago Mu immunità geni della testa e della coda c A B C integrazione replicazione regione G invertibile A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 6
Il plasmide di resistenza R1 A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 7
Elementi trasponibili Sequenze che hanno la capacità di muoversi da un sito all altro del cromosoma sito donatore sito accettore Diversamente dagli altri processi coinvolti nella ristrutturazione genomica, per la trasposizione non c è nessuna omologia tra le sequenze del sito donatore e accettore A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 8
Gli elementi trasponibili sono responsabili dell integrazione del fattore F C F H G S D I IS3 gd IS3 B K E F 94 Kb IS2 L A J orit inc, rep A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 9
Origine dei trasposoni composti trasposizione in un sito adiacente IS IS 1 o più geni batterici A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 10
GATCA CTAGT sito bersaglio GATCA CTAGT GATCA CTAGT ripetizioni dirette del sito bersaglio A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 11
Gli elementi IS Le IS sono unità autonome e codificano solo per le proteine necessarie alla propria trasposizione. Sono costituenti comuni di cromosomi e plasmidi IR 210 bp 273 bp IR E.coli 3-12 InsA InsB IS1 Shigella 30-40 Serratia 2 768 bp { IR Trasposasi IR IS2, IS3, IS4, IS5 lunghezza media sequenze IS: 1000-1500 bp lunghezza media IR: 10-25 bp A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 12
Trasposoni composti IR IR altri geni IR IR sequenza IS sequenza IS trasposone lunghezza modulo marcatori genetici (bp) terminale Tn3 4957 Amp Tn501 8200 Hg Tn951 16500 Utilizzazione lattosio Tn5 5700 IS50 Kc Tn9 2500 IS1 Cm Tn10 9300 IS10 Tet Tn1681 2061 IS1 Enterotossina stabile al calore A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 13
Formazione di sequenze ripetute dirette nel sito bersaglio di un trasposone GGGTTTCCAAA CCCAAAGGTTT La trasposasi induce tagli sfalsati nel sito bersaglio GGGTTTCCAA C A CCAAAGGTTT A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 14
Formazione di sequenze ripetute dirette nel sito bersaglio di un trasposone inserzione del trasposone GGGTTTCCAA C A CCAAAGGTTT riempimento delle interruzioni G GGTTTCCAA C CCAAAGGTT GGTTTCCAA A CCAAAGGTT T A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 15
Cambiamenti genetici prodotti dai trasposoni Inattivazione del gene bersaglio promotore DNA mrna proteina A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 16
Cambiamenti genetici prodotti dai trasposoni Inattivazione del gene bersaglio promotore DNA mrna proteina assente o tronca A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 17
Nel caso di trasposizione in un operone si osserva un effetto polare P gene 1 gene 2 gene 3 mrna policistronico P Anche i geni 2 e 3 non vengono espressi in quanto la trascrizione è bloccata dall elemento trasponibile A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 18
Cambiamenti genetici prodotti dai trasposoni Attivazione di geni silenti promotore debole DNA gene non trascritto o scarsamente trascritto promotore forte gene altamente trascritto Elementi trasponibili hanno spesso promotori direzionati verso l esterno A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 19
L odissea evolutiva del gene ampc di Klebsiella I trasposoni svolgono un ruolo importante nel movimento dei geni per la resistenza agli antibiotici e altri geni da un genoma a un plasmide e viceversa Il gene ampc di K. pneumoniae codifica per una b-lattamasi promotore debole ampc Il ceppo iniziale di Klebsiella era poco resistente ai beta-lattamici poichè il gene ampc era scarsamente trascritto A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 20
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L odissea evolutiva del gene ampc di Klebsiella Sotto la selezione degli antibiotici il gene ampc ha acquisito due sequenze IS con il risultato di essere maggiormente trascritto conferendo un livello di resistenza clinicamente significativo promotore forte ampc IS IS Il risultante trasposone è stato capace di muovere ampc in un plasmide coniugativo, oggi diffuso a molti ceppi di Klebsiella Quello che un tempo era un gene di resistenza clinicamente irrilevante è diventato il terrore degli ospedali tutto grazie alle IS A. J. Griffiths et al., GENETICA, 7/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2012 15 22
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