Система транспозонов PiggyBac - PiggyBac transposon system

PiggyBac на основе мобильных элементов / транспозаза IS4
Идентификаторы
СимволDDE_Tnp_1_7, PGBD
PfamPF13843
ИнтерПроIPR029526

В PiggyBac (PB) транспозон представляет собой мобильный генетический элемент, который эффективно переносится между векторами и хромосомами посредством механизма «вырезать и вставить». Во время транспозиции транспозаза PB распознает специфичные для транспозонов инвертированные концевые повторяющиеся последовательности (ITR) расположены на обоих концах транспозонного вектора и эффективно перемещают содержимое с исходных сайтов и интегрируют их в хромосомные сайты TTAA. Мощная активность транспозонной системы PiggyBac позволяет генам, представляющим интерес, между двумя ITR в векторе PB легко мобилизоваться в целевые геномы. ТТАА-специфический транспозон piggyBac быстро становится очень полезным транспозоном для генная инженерия различных видов, особенно насекомых.[1]

Источник

TTAA-специфические, короткие повторяющиеся элементы представляют собой группу транспозонов, которые имеют сходство структуры и свойств движения. Эти элементы изначально были определены в Капустный петлитель,[2] но, по-видимому, распространен и среди других животных. Они могут оказаться полезными инструментами для трансформация насекомых. Первоначальная идентификация этих необычных специфичных для TTAA элементов прошла несколько нетрадиционным путем по сравнению с большинством других мобильных элементов класса II. Мутанты по спонтанной морфологии бляшек бакуловирусы наблюдались, возникающие во время размножения этих вирусов в линии клеток TN-368. Генетическая характеристика этих мутаций часто выявляла ассоциированную вставку ДНК хозяина, некоторые из которых оказались транспозонами.

Несколько различных вставок ДНК мобильного хозяина были идентифицированы в локусе нескольких полиэдров (FP) бакуловирусы AcMNPV и GmMNPV. Наиболее широко изучены вставки, которые сейчас обозначаются как tagalong (ранее TFP3) и piggyBac (ранее IFP2). Эти вставки демонстрируют уникальное предпочтение для сайтов-мишеней TTAA, будь то вставки в вирусный FP-локус или в другие области вирусного генома. Оба этих элемента являются частью более крупного семейства элементов вставки, специфичных для сайта-мишени TTAA, которое включает элементы piggyBac и tagalong, полученные из T. ni, элементы, полученные из Spodoptera frugiperda, IFP1.6 и вставку Carstens 290 п.н., а также транспозоноподобные вставка в область EcoRI-J, N вируса ядерного полиэдроза Autographa californica, происхождение которого не определено.

Совсем недавно анализ последовательностей, полученных из генома человека, выявил от 100 до 500 копий ископаемого элемента под названием LOOPER, который имеет гомологию последовательности с piggyBac, оканчивается на 5 'CCY .... GGG 3' и, по-видимому, нацелен на сайты вставки TTAA. Консенсусная последовательность LOOPER в среднем на 77% похожа на отдельные последовательности, идентифицированные в геноме человека, что указывает на то, что ей не менее 60 миллионов лет. Есть два других TTAA-специфичных ископаемых повторяющихся элемента, MER75 и MER85 (по оценкам, 2000 копий на геном), которые, по-видимому, нацелены на сайты вставки TTAA и оканчиваются на 5 'CCC .... GGG 3'. Накапливаются данные, свидетельствующие о том, что суперсемейство TTAA-специфичных мобильных элементов существует у разнообразных организмов, и что последовательности, связанные с piggyBac, могут присутствовать у множества видов.[3]

Структура

Транспозон состоит из гена транспозазы, фланкированного инвертированными концевыми повторами.

Транспозаза суперсемейства PB состоит из трех доменов, вариабельного N-концевого домена, каталитического DDE триада домен и С-концевую область с сигналом ядерной локализации.[4]

Очевидно, он был одомашнен у широкого круга животных, потеряв повторы и, следовательно, свою подвижность. Новые функции, которые приобретают эти копии, иногда бывают достаточно значительными, чтобы показать признаки положительного или очищающего отбора. У человека это гены:[5]

Как инструмент

Гиперактивные версии транспозазы PiggyBac подходят для целей генной инженерии.[6] Версия под названием mPB была создана путем оптимизации кодон использование для млекопитающих (мыши) с 20-кратным увеличением активности,[7] и дальнейший скрининг мутаций генерировал hyPB с 10-кратной активностью mPB.[8]

Номенклатура

Эти элементы были впервые идентифицированы как вставки в мутанты бакуловируса доктором Малькольмом Фрейзером,[3] профессор Университет Нотр-Дам, и первоначально были названы IFP для вставок в мутанты FP. Затем название было изменено на TFP для Transposon в FP. В конце концов, название PiggyBac было принято, чтобы заинтересовать публику и иметь некоторое сходство с Дрозофила номенклатура генов.

Рекомендации

  1. ^ «Система транспозонов Piggybac».
  2. ^ Фрейзер, MJ; Смит, GE; Саммерс, Мэриленд (август 1983 г.). "Приобретение последовательностей ДНК клетки-хозяина бакуловирусами: взаимосвязь между вставками ДНК хозяина и мутантами FP вирусов ядерного полиэдроза Autographa californica и Galleria mellonella". Журнал вирусологии. 47 (2): 287–300. ЧВК  255260. PMID  16789244.
  3. ^ а б Фрейзер, Мак. «Свинка». Мак Фрейзер. Архивировано из оригинал на 2012-01-20.
  4. ^ Саркар, А .; Sim, C .; Hong, Y. S .; Hogan, J. R .; Fraser, M. J .; Robertson, H.M .; Коллинз, Ф. Х. (1 октября 2003 г.). «Молекулярно-эволюционный анализ широко распространенного семейства транспозонов piggyBac и родственных« одомашненных »последовательностей». Молекулярная генетика и геномика. 270 (2): 173–180. Дои:10.1007 / s00438-003-0909-0. PMID  12955498.
  5. ^ Bouallègue, M; Rouault, JD; Хуа-Ван, А; Макни, М; Капи, П. (1 февраля 2017 г.). «Молекулярная эволюция суперсемейства piggyBac: от эгоизма к приручению». Геномная биология и эволюция. 9 (2): 323–339. Дои:10.1093 / gbe / evw292. ЧВК  5381638. PMID  28082605.
  6. ^ Grabundzija I., Irgang M, Mátés L, Belay E, Matrai J, Gogol-Döring A, Kawakami K, Chen W., Ruiz P, Chuah MK, VandenDriessche T., Izsvák Z, Ivics Z (июнь 2010 г.). «Сравнительный анализ векторных систем с мобильными элементами в клетках человека». Мол. Ther. 18 (6): 1200–1209. Дои:10.1038 / мт.2010.47. ЧВК  2889740. PMID  20372108.
  7. ^ Кадиньянос, Дж; Брэдли, А (2007). «Создание индуцибельной и оптимизированной транспозонной системы piggyBac». Исследования нуклеиновых кислот. 35 (12): e87. Дои:10.1093 / нар / гкм446. ЧВК  1919496. PMID  17576687.
  8. ^ Юса, К .; Zhou, L .; Ли, М. А .; Брэдли, А .; Крейг, Н. Л. (4 января 2011 г.). «Гиперактивная транспозаза piggyBac для млекопитающих». Труды Национальной академии наук. 108 (4): 1531–1536. Дои:10.1073 / pnas.1008322108. ЧВК  3029773. PMID  21205896.