אלמנטים אלה מסוגלים לפעול כמוטגנים משום שהם יכלים להיכנס
לכל מקום בגנום.
האלמנטים הניידים התגלו על ידי מחקרה של ברברה מקלינטון על
גרעיני תירס.
בניסוי זה מצאה ברברה מופעי Ds (Dissociation) – מופע רצסיבי היוצר כתמים על התירס. המופע
אינו קבוע, משום שמדובר באלמנט נייד היודע לקפוץ על גבי הגנום. כמו כן היא מצאה
מופעי Ac (Activator) –
מופע מעודד את מעברו של אלמנט Ds.
נגדיר 2 הגדרות בהקשר לאלמנטים ניידים:
צורה קונסרבטיבית – מעביר את עצמו למיקום אחר על הגנום.
2.
צורה אפליקטיבית – משכפל
את עצמו, וההעתק עובר למיקום אחר בגנום.
דוגמאות לקטעי DNA ניידים בחיידקים
1.
Is (Insertion
Element) – יכול לעבור מנקודה אחת לנקודה אחרת בגנום החיידק.
לדוגמה:
לכל Is יש
בקצה מקטע IR (Inverted Repeat;
חזרות הפוכות שמסודרות זנב-זנב או ראש ראש), המאפשר למקטע להתקפל ולהיסגר על עצמו.
במידה וה-Is מוסר
בצורה לא מדויקת, נקבל Deletion של מקטעים סמוכים בגנום. כאשר נמחקים גם גנים הצמודים במיקומם ל-Is,
נקבל מוטציות בסמנים אלה. Is הוא תמיד קונסרבטיבי.
1.
Tn (Transposon) – ניתן למצוא
במגוון בעלי חיים, מווירוסים ועד יונקים. לכל Tn יש אתר Internal Resolution, רצף
של DNA
המאפשר לו להשתחרר מאתר אינטראקציה בזמן ההכפלה. גנים נוספים על גבי הטרנספוזון
יכולים לקודד לעמידות לאנטיביוטיקה.
Transposase –
אנזים על גבי הטרנספוזון היודע לבצע חיתוך ב-DNA
המטרה כדי שאלמנט הטרנספוזום יוכל להיכנס.
כיצד Tn עובר ממקום למקום?
לאחר חיתוך ה-DNA על ידי הטרנספוזאז, הטרנספוזום מתחבר לגנום החיידק ובמקומו נוצר
טרנספוזום חדש. במידה והטרנספוזום הגיע בצורת פלסמיד יכול להתרחש מעבר של גנים:
החיידק יקבל חלק ממה שהביא איתו הפלסמיד.
סוג נוסף של טרנספוזום הוא Retrotransposon,
המגיע ממקור ויראלי. הוא כולל חזרות ארוכות מאוד (של כ-250 בסיסים לפחות), כאשר
באמצע יש גנים המקודדים לחלבון.
Reverse-Transcriptase – אנזים שהופך RNA ל-DNA, כך
שניתן לשבט DNA.
DNA זה יכול לעבור אינטגרציה לגנום במחזור חיים ליטי של הווירוס.
במידה והווירוס יעבור למחזור חיים הליזוגני, RNA-Polymerase ייצר
ממנו mRNA
ויראלי ובעקבות כך חלבונים הדרושים ליצירת עותקי וירוס חדשים.
מקטעי ה-DNA ששוכפלו מ-RNA הווירוס יכולים להיכנס במקומות שונים בגנום. מעריכים שכ-50%
מהגנום האנושי מורכב מחזרות שונות שמקורן העיקרי הוא ב-Retro-Transposons.
מדוע רק 5% מהגנום מקודד לגנים, ולמה צריך את ה-95% הנוספים?
ישנן מספר תיאוריות בנושא:
1. זה תהליך בלתי הפיך שקורה בצורה טבעית – לאחר שהטרנספוזונים נכנסו, הם לא יוצאים.
2.
נותן יתרון אבולוציוני:
א.
מעלה את יציבות
הכרומוזומים – ככל שהם גדולים יותר, הם יותר יציבים, ולא הולכים לאיבוד
(כרומוזומים קטנים יכולים להיעלם במהלך הדורות).
ב.
נותן הגנה כנגד מוטציות
– כאשר יש הרבה מגנום שאינו מקודד, הסיכוי שמוטציה תתרחש דווקא בחלק מקודד קטנה.
3.
חלקים אלה מבצעים תפקיד
בקרתי על ביטוי גנים.
4.
רצפי Alu
המבקרים את עריכת ה-RNA (RNA
Editing).
5.
אנו פשוט לא מבינים
מספיק את המנגנונים של ה-DNA כדי להסביר את התופעה.
P-Element – טרנספוזום מזבוב הפירות. הוא שימש למיפוי
גנים לפני שהכרנו את רצף ה-DNA בשלמותו. לקחו טרנספוזום צבוע, ונתנו לו להיכנס למקומות שונים
בגנום הדרוזופילה. כאשר הזבוב גדל, נוכל לראות איזה פנוטיפ קיבל. נחפש בגנום שלו
היכן הסימון הצבוע, ועל פי כך נדע ששם מצוי גן המקודד את התכונה לפנוטיפ. בנוסף,
ניתן אז להוציא את הגן ולמפות אותו.