6.5 Transponierbare Elemente

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6 Mikrobielle Genetik
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6.5
Transponierbare Elemente
Insertionselemente, Transposons und Bakteriophagen sind mobile genetische Elemente. Sie werden durch Transposition in das Erbgut integriert bzw.
wieder herausgeschnitten.
Mobile genetische Elemente kommen in Bacteria, Archaea und Eukarya vor. Es
sind DNA-Abschnitte, die durch besondere Formen der Rekombination von
einem Ort eines Chromosoms oder Plasmids zu einem anderen wandern können.
Durch ihr Ausschneiden und Integrieren in das Erbgut, genannt Transposition,
kann es zu Insertionen, Deletionen und Inversionen kommen, die die Erbinformation verändern. Mobile genetische Elemente haben keinen eigenen Replikationsursprung und werden im Wirtsgenom integriert mitrepliziert. Daher tragen
mobile genetische Elemente deutlich zur Evolution des Erbgutes bei.
Insertionselemente (IS-Elemente) sind mit meistens unter 2000 bp die
kleinsten mobilen DNA-Elemente. Sie bestehen nur aus den inverted Repeats
(IR) an beiden Enden des linearen DNA-Moleküls, die eine gegenläufige Wiederholung sehr ähnlicher, aber nicht unbedingt identischer DNA-Sequenzen von
10 bis 50 bp darstellen. Der zentrale Bereich codiert das für die Mobilität des
IS-Elements verantwortliche Enzym Transposase (Abb. 6.22).
Es gibt eine Vielzahl verschiedener Transposons in allen Reichen der Lebewesen. Hier soll das Interessse auf zwei Typen von Bakterien spezifischen Transposons fokussiert werden. Klasse I-Transposons sind zusammengesetzt aus zwei
IS-Elementen an den beiden Flanken der linearen DNA. Dazwischen ist meist ein
Gen, das für eine Antibiotikaresistenz codiert und einem Bakterium einen Selektionsvorteil gegen dieses Antibiotikum vermittelt (Abb. 6.22). Dieser Transposontyp wird durch die Transposase aus dem Genom geschnitten. Auch das
Erkennen des Insertionsortes und das dortige Einbauen erfolgt über die Transposase (cut and paste). Alle DNA-Schnitte und Ligationen werden durch sie katalysiert (Abb. 6.22). Klasse II-Transposons tragen zwischen zwei inverted Repeats Gene für eine Transposase, eine Resolvase und eine Antibiotikaresistenz
(Abb. 6.22). Diese Transposons hinterlassen oft eine Kopie des Transposons am
Ort des Ausschneidens, man nennt deshalb auch den Prozess der Verbreitung
Aus Munk, Katharina: Taschenlehrbuch Biologie - Mikrobiologie
(ISBN 978-313-144861-3) © 2008 Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart
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Replikon: Für die Replikation verantwortlicher Teil eines Plasmids, der Iterons,
und DnaA bindende Bereiche enthalten kann.
Kompatibilität: Vom Replikationsursprung determinierte Eigenschaft gemeinsam
mit anderen Plasmiden in einer Zelle vermehrt werden zu können.
Segregation: Kontrollierte Verteilung von Plasmiden auf Tochterzellen.
Kopienzahl: Über den Replikationsursprung vermittelte Anzahl eines Plasmids pro
Zelle.
6.5 Transponierbare Elemente
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Abb. 6.22 Transponierbare Elemente. a Struktur verschiedener mobiler DNA-Elemente.
b Die Mobilisierung und die anschließende chromosomale Integration eines Transposons
benötigen die Aktivität der auf dem Transposon codierten Transposase.
replikative Transposition. Für diesen Prozess wird zusätzlich die Resolvase
benötigt. Eine Reihe von Transposons können über Konjugation auch auf andere
Bakterien übertragen werden.
Bakteriophagen, wie der Phage Mu (für Mutator), können wie ein Riesentransposon während ihrer lysogenen Phase durch ein Bakterienchromosom
hüpfen.
Transposition: Ausschneiden und Integrieren von mobilen DNA-Elementen in
einem Organismus.
Insertions (IS)-Element: Ein ca. 2000 bp kleines mobiles DNA-Element, das von
zwei inverted Repeats flankiert ist und für eine Transposase codiert.
Transposon: Größeres mobiles DNA-Element, das neben inverted Repeats und
Transposase auch für Resolvasen und Antibiotikaresistenz vermittelnde Enzyme
codieren kann.
Aus Munk, Katharina: Taschenlehrbuch Biologie - Mikrobiologie
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