DNA Transposons
Im Gegensatz zu Retrotransposons codieren Klasse II DNA-Transposons zumeist nur ein Genprodukt: die Transposase. Das Transposase-Gen wird flankiert von 5’- und 3’-untranslatierten Regionen (UTRs) und Terminal Inverted Repeats (TIRs). DNA-Transposons werden anhand ihres Mobilisationsmechanismus' in vier Klassen unterteilt: "cut and paste", "self-synthesizing", "replicative" und "rolling-circle".
Bei einer Mobilisierung nach dem "cut and paste"-Mechanismus wird das Transposon durch die Transposase enzymatisch aus der Insertionsstelle herausgeschnitten. Die Integration an einer neuen genomischen Position resultiert in der Verdopplung eines kurzen Nukleotidmotivs, der Target Site Duplication (TSD). TIRs und TSDs sind für die jeweilige Superfamilie innerhalb der "cut and paste"-Transposons spezifisch. Die fünf Superfamilien lauten Mariner, CACTA, PIF/Harbinger, Mutator und hAT. Jede dieser Superfamilien umfasst auch sogenannte MITEs (Miniature Inverted-Repeat Transposable Elements), die nicht-autonome Derivate darstellen, da ihnen die Transposase-codierende Domäne fehlt.
Struktur eines "cut and paste"-Transposons. Transposase-Gen: violett, Terminal Inverted Repeats (TIRs): dunkelgrau, flankierende Target Site Duplications (TSDs): blau, 5´- und 3´-untranslatierte Regionen (UTRs): hellgrau.
Lokalisation des Mariner-abgeleiteten MITEs "VulMITE I" auf B. vulgaris-Chromosomen. Die Morphologie der Metaphasechromosomen wird anhand der DAPI-Färbung sichtbar (links, blaue Fluoreszenz). VulMITE I ist auf allen Chromosomen dispers verteilt (rechts, rote Signale).
Anhand Transposase-typischer Aminosäure-Motive haben wir unter Nutzung einer BAC-Bank aus der Zuckerrübe eine Vielzahl an Transposons der verschiedenen Superfamilien identifiziert. Neben Mariner und hAT "cut and paste"-Transposons fanden wir Helitrons, die sich durch einen "rolling circle"-Mechanismus auszeichnen, der durch mindestens zwei Helitron-codierte Enzyme gewährleistet wird.
Southern Hybridisierungen zeigten die disperse Verteilung von Mariner und hAT Transposons in Vertretern der Gattung Beta. Mittels Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) mit Metaphasechromosomen von B. vulgaris konnte die Chromosomen-spezifische Verteilung der autonomen Vertreter, sowie MITEs beider Transposonfamilien nachgewiesen werden.
Durch PCR wurde eine Transposition des Mariner-abgeleiteten MITEs "VulMITE I" in bestimmten Zuckerrüben-Kultivaren festgestellt. Dies lässt darauf schließen, dass die Mobilisation von "VulMITE I" während der Domestikation der Zuckerrübe stattfand, die im späten 18. Jahrhundert begann.
Zugehörige Publikationen
- Menzel et al. (2014): The diversification and activity of hAT transposons in Musa genomes. Chromosome Research, 22(4):559-571 read article
- Menzel et al. (2012): Survey of sugar beet (Beta vulgaris) hAT transposons and MITE-like hATpin derivatives. Plant Molecular Biology 78(4-5):393-405 read article
- Menzel et al. (2006): Mobilization and evolutionary history of minitiature-inverted-repeat transposable elements (MITEs) in Beta vulgaris L. Chromosome Res. 14:831-844 read article