Die Art der Entdeckung von transponierbaren Elementen
Einige der wichtigsten Ermittlungsmethoden für transponierbare Elemente sind folgende:
Tatsächlich besetzen die meisten Gene feste Stellen auf den Chromosomen, und die Gesamtstruktur der genetischen Karte ist praktisch invariant. Anfang der 1940er Jahre haben Forscher jedoch herausgefunden, dass einige DNA-Sequenzen (Gene) ihre Position ändern können.
Bild: Mit freundlicher Genehmigung: genetische Datei.files.wordpress.com/2013/03/dna_transposons_classes.jpg
Diese mobilen Elemente wurden verschiedentlich als "springende Gene", "mobile Elemente", "Kassetten", "Insertionssequenzen" und "Transposons" bezeichnet. Der formale Name für diese Familie von mobilen Genen ist umsetzbare Elemente, und ihre Bewegung wird Transposition genannt.
Der Begriff Transposon wurde 1974 von Hedges und Jacob für ein DNA-Segment geprägt, das sich von einem DNA-Molekül (oder Chromosom) zu einem anderen bewegen konnte und Resistenz gegen das Antibiotikum Ampicilin trug. Transposierbare Elemente können als kleine, mobile DNA-Sequenzen definiert werden, die sich um Chromosomen bewegen, ohne Rücksicht auf die Homologie, und das Einfügen dieser Elemente kann Deletionen, Inversionen, chromosomale Fusionen und noch kompliziertere Umlagerungen erzeugen.
Transposierbare Elemente wurden von Barbara McClintock (1965) durch Analyse der genetischen Instabilität von Mais (Mais) entdeckt. Die Instabilität war mit einem Bruch der Chromosomen verbunden und wurde an Stellen gefunden, an denen sich transponierbare Elemente befanden. In der McClintock-Analyse wurden die Bruchereignisse durch den Verlust bestimmter genetischer Marker nachgewiesen.
In einigen Experimenten verwendete McClintock einen Marker (Gen), der die Ablagerung der Pigmentierung im Aleuron, der äußersten Schicht des Endosperms der Maiskörner, kontrollierte. Es sei daran erinnert, dass das Endosperm triploid ist und durch die Vereinigung von zwei mütterlichen Kernen und einem väterlichen Kern erzeugt wird.
Der McClintock-Marker war ein Allel des C-Locus auf dem kurzen Arm von Chromosom 9. Da dieses Allel, genannt C I, ein dominanter Inhibitor der Aleuron-Färbung ist, sollte jeder Kern, der ihn besitzt, farblos sein. McClintock befruchtete CC-Ohren mit Pollen aus C I C I- Quasten, wodurch Kerne erzeugt wurden, in denen das Endosperm C I CC war. Obwohl viele dieser Kerne, wie erwartet, farblos waren, zeigten einige Flecken von bräunlich-violettem Pigment. McClintock (1951) vermutete, dass in solchen Mosaiken das inhibierende C I- Allel irgendwann während der Endosperm-Entwicklung verloren gegangen war, was zu einem Klon von Gewebe führte, das Pigment produzieren konnte. Der Genotyp eines solchen Klons wäre -CC, wobei der Strich den Verlust des C I- Allels angibt. Weitere Studien zeigten, dass das C1-Allel durch den Bruch der Chromosomen verloren ging.
Wie in Abb. 41.1 gezeigt, würde ein Bruch an der durch den Pfeil markierten Stelle ein Segment des Chromosoms von seinem Zentromer lösen, wodurch ein akzentrisches Fragment entsteht. Ein solches Chromosomenfragment neigt dazu, während der Zellteilung verloren zu gehen, so dass allen Nachkommen dieser Zelle ein Teil des väterlichen Chromosoms fehlen würde. Da das verlorene Fragment das C 1 -Allel trug, würde keine der Zellen in diesem Klon daran gehindert, Pigment zu bilden, und wenn eine von ihnen einen Teil des Aleurons produzierte, würde ein Farbfleck erscheinen.
McClintock stellte fest, dass solche Kernel-Mosaiken häufig aus Brüchen an einer bestimmten Stelle auf Chromosom 9 resultierten. Sie nannte den Faktor, der diese Brüche hervorrief, Ds für "Dissoziation". In ihren Experimenten trug das Chromosom, das das C I- Allel trug, auch den Ds-Faktor.
Der Ds-Faktor war jedoch nicht in der Lage, einen Bruch der Chromosomen zu induzieren. Sie fand heraus, dass Ds durch einen anderen Faktor, genannt Ac, für "Aktivator" aktiviert werden musste. Der Ac-Faktor war in einigen Maisbeständen vorhanden, in anderen jedoch nicht vorhanden. Durch die Kreuzung verschiedener Bestände konnte Ac mit Ds kombiniert werden, wodurch die Bedingung geschaffen wurde, die zu einem Bruch der Chromosomen führte.
Dieses Zwei-Faktoren-System (dh die Ac-Ds-Familie) lieferte eine Erklärung für die genetische Instabilität, die McClintock auf dem Chromosom 9 von Mais beobachtet hatte. Ihre weiteren Studien haben gezeigt, dass sowohl Ac als auch Ds Mitglieder einer Familie von umsetzbaren Elementen sind. Diese Elemente stehen in struktureller Beziehung zueinander und können an vielen verschiedenen Stellen auf den Chromosomen eingefügt werden.
Tatsächlich gibt es oft mehrere Kopien der Ac- und Ds-Elemente im Maizt-Genom. Durch eine genetische Analyse zeigte McClintock, dass sich sowohl Ac- als auch Ds-Elemente bewegen können. Wenn eines dieser Elemente in oder in die Nähe eines Gens eingefügt wurde, stellte McClintock manchmal fest, dass die Funktion des Gens verändert war. Im Extremfall wurde die Funktion vollständig unterdrückt. Wegen dieses Effekts auf die Genexpression; McClintock (1956) bezeichnete Ac und D als Kontrollelemente.
