Regulacja ekspresji genów u eukariontów to proces złożony, który wiąże się m.in. z  wyłączaniem bądź obniżaniem transkrypcji jednych genów i jednoczesnym włączaniem lub podwyższaniem transkrypcji innych genów. Niektóre geny są włączane tylko w określonych rodzajach komórek lub na określonym etapie rozwoju osobnika. W procesie regulacji ekspresji wielu genów ważną rolę odgrywają transpozony.

Transpozony to ruchome elementy genetyczne, zwane również skaczącymi genami. Są one rozproszonymi fragmentami DNA, zdolnymi do transpozycjitranspozycjatranspozycji, czyli przemieszczania się po genomie. Występują u wszystkich organizmów. U prokariontów przemieszczają się z plazmidu na chromosom bądź z chromosomu na plazmid, u eukariontów zaś – z jednej części danego chromosomu w inną część tego samego chromosomu bądź z jednego chromosomu na drugi. Transpozony kodują białka, które pomagają im w transpozycji.

Więcej na temat regulacji ekspresji genów znajdziesz w e‑materiale Poziomy kontroli ekspresji genów u Eukaryota.

Transpozony dzieli się na dwie klasy.

Transpozony klasy I replikują się za pośrednictwem RNA. Zawierają gen kodujący odwrotną transkryptazęodwrotna transkryptazaodwrotną transkryptazę. Na matrycy DNA jest syntetyzowany fragment RNA, który stanowi matrycę do syntezy komplementarnego DNA (cDNAcDNAcDNA) podczas odwrotnej transkrypcji. Następnie cDNA zostaje zintegrowany z DNA genomowym przez enzym integrazęintegrazaintegrazę, również kodowany przez retrotranspozon.

Więcej informacji na temat odwrotnej transkrypcji znajdziesz w e‑materiale Odwrotna transkrypcja i jej znaczenie w cyklach infekcyjnych wirusówPUg6Qjl5POdwrotna transkrypcja i jej znaczenie w cyklach infekcyjnych wirusów.

To klasa transpozonów DNA, które mogą się przemieszczać za pośrednictwem dwóch mechanizmów:

• w transpozycji tnij i włączaj transpozony są wycinane z DNA donorowego, a następnie integrowane z DNA docelowym w innym miejscu;

• w transpozycji kopiuj i włączaj, czyli transpozycji przez replikację, transpozon jest kopiowany w wyniku replikacji fragmentu DNA. DNA donorowy pozostaje niezmieniony, podczas gdy do DNA docelowego zostaje wbudowana kopia transpozonu.

Transpozony klasy II odpowiadają za syntezę specyficznych enzymatycznych białek transpozaztranspozazatranspozaz, które przemieszczają się wraz z nimi. Gotowa transpozaza przecina DNA, uwalniając transpozon, następnie rozcina DNA w innym miejscu docelowym i przyłącza go.

• Duży udział procentowy transpozonów w ludzkim genomie wskazuje na to, że mają one znaczenie w regulacji ekspresji genów.

• Wynikiem transpozycji są mutacje. Zakłócenia spowodowane przez transpozony wywołują zmiany strukturalne chromosomów, takie jak delecja, inwersja i duplikacja, które powodują zmiany fenotypowe.

• Obecność transpozonów może prowadzić do nieprawidłowego parowania zasad w helisie DNA oraz nieprawidłowego przebiegu crossing‑over.

• Jeśli insercja zachodzi w obrębie promotora lub sekwencji wzmacniających, transpozony mogą wpływać na przebieg ekspresji genów i splicingu.

• Gdy promotorpromotorpromotor transpozonu znajdzie się w pobliżu genu, uaktywni jego transkrypcję.

• Wbudowanie się transpozonu w obrębie sekwencji danego genu powoduje jego inaktywację i brak produkcji odpowiedniego białka.

• Jeśli produktem ekspresji danego genu jest białko zabezpieczające przed transformacją nowotworową, to transpozon wbudowujący się w ten gen przyczynia się do nowotworzenianowotworzenie (kancerogeneza)nowotworzenia.

Słownik