Insersjonssekvenser

Insersjonssekvenser er en enkel form av flyttbare genetiske elementer hos prokaryoter som inneholder korte sekvenser (<2.5 kb, vanligvis fra 800 til 2000 basepar) med DNA som trengs for egen forflytning (transposisjon) i bakteriekromosomet. Insersjonssekvensen inneholder bare en eller to åpne leseramme som  kode for enzymet transposase som katalyserer flytting av insersjonssekvensen fra ett sted til et annet i genomet, og må kutte og koble sammen igjen de to DNA-trådene. I hver ende av insersjonssekvensen er det korte terminale inverterte repeterte sekvenser med ikke-kodende ca. 20-40 basepar. Transposase kjenner igjen inverterte repeterte sekvenser. I tillegg til insersjonssekvenser inneholder bakterier mer komplekse transposoner med ett eller flere gener.

Insersjonssekvenser er de minste transposerbare elementene er med å forme genomet til organismen, og flytter seg ved direkte transposisjon.  Til forskjell fra replikatortransposisjon hvor flyttingen skjer via et intermediat. Insersjonssekvenser organisert i familier basert på type og lengde av terminale inverterte repeterte sekvenser, målsekvensen hvor insersjonssekvensen med størst sannsynlighet settes inn, samt organiseringen av åpne leserammer og genet som koder for transposase. Ved transposisjonen blir det laget to korte sekvenser, < 10 bp,  i flankene av innsettingsstedet.  DNA-polymerase brukes til å lage nye flanker til transposonet direkte repetert. Først kløyves DNA på hver side av hvor insersjonssekvensen skal plasseres. Den frie 3’-hydroksylgruppen (-OH:) har to elektroner som viker som et nukleofil og kan reagere med en fosfodiesterbinding og blir et intermediat i form av et kointegrat. Innsetting av en insersjonssekvens skaper genetisk ustabilitet og kan gi endring i genuttrykk  ved å inaktivere gener eller påvirke reguleringssekvenser. Bakterier bruker mange strategier for raskt å kunne tilpasse seg omgivelsene, hvorav bruk av insersjonssekvenser er en av dem. En insersjonssekvens homolog med bakterie-DNA kan gi genetisk rekombinasjon. Ufullstendig utkutting av en insersjonssekvens kan detterlate seg en insersjon eller delesjon. Sammensatte transposoner kan inneholde gener som koder for proteiner som gir antibiotikaresistens. Det er i insersjonssekvensen interesse og ha størst mulig flyttekapasitet, mens vertsgenomet vil være mest mulig stabilt, og det skjer en koevolusjon, bidrar til å lage stor variasjon i nukleotidsekvensen i insersjonssegmentene. 

Flanke direkte repetert (FDR) er nukleotidsekvensen hvor de inverte repeterte sekvensene (IR) på hver side av insersjonssekvensen er festet i genomet:

 -----FDR-IR –insersjonssekvens- IR FDR---

Insersjonssekvenser ble oppdaget  i bakterien Eschichia coli infektert med bakteriofag lambda som kunne gi ustabile mutasjoner i lac- og gal-operonet i bakteriekromosomet Lac-operonet deltar i metabolismen av laktose og inneholder genet for β-galaktosidase. Den mutagene effekten skyldes at insersjonssekvensen kan flytte seg til en ny lokalitet i genomet.

Litteratur

Siguier P, Gourbeyre E & Chandler M : Bacterial insertion sequences: their genomic impact and diversity. FEMS Microbiology Reviews 38, 5 (2014) 865–891, doi.org/10.1111/1574-6976.12067

Tilbake til hovedside

Publisert 10. mai 2022 15:22 - Sist endret 21. mai 2022 12:33