Hareketli Elemanlar ve Transpozonlar
Hareketli elemanlar veya transpozonlar, genomda yeni konumlara hareket edebilen veya kendilerini kopyalayabilen DNA dizileridir. İnsan DNA'sının büyük bir kısmını oluşturmaktadırlar ve başta Alu, LINE-1 ve SVA gibi elemanların retrotranspozisyonu yoluyla devam eden aktiviteleri, bireyler arasında insersiyonel yapısal varyasyonun sürekli bir kaynağını teşkil etmektedir.
Tanım
Transpozonlar, bir genom içinde konumlarını değiştirebilen DNA dizileridir; bunlar genel olarak, doğrudan DNA olarak hareket eden DNA transpozonları ve bir RNA ara ürününün ters transkripsiyonu yoluyla transpoze olan ve bu nedenle yayıldıkça kopya sayısını artıran retrotranspozonlar olarak ikiye ayrılmaktadır.
Kapsam
Bu konu, hareketli elemanların başlıca sınıflarını, kes-yapıştır mekanizmasıyla hareket eden DNA transpozonları ile bir RNA ara ürünü aracılığıyla hareket eden retrotranspozonlar arasındaki ayrımı ve yeni insersiyonların yapısal varyasyona ve genom evrimine nasıl katkıda bulunduğunu kapsamaktadır. Bu, hareketli eleman biyolojisine ilişkin bir referans çalışması olup, klinik bir rehberlik niteliği taşımamaktadır.
Temel sorular
- İnsan genomundaki başlıca transpozon sınıfları nelerdir?
- DNA transpozonları, retrotranspozonlardan mekanik olarak nasıl farklılık göstermektedir?
- Yeni hareketli eleman insersiyonları, insanlar arasında yapısal varyasyonu nasıl oluşturmaktadır?
- Retrotranspozon aktivitesinin evrimsel ve genomik etkisi nedir?
Anahtar kavramlar
- DNA transpozonu (kes-yapıştır)
- Retrotranspozon (RNA aracılığıyla kopyala-yapıştır)
- LINE-1 (L1) ve hedef-öncüllü ters transkripsiyon
- Alu ve SVA otonom olmayan elemanlar
- Endojen retrovirüs (ERV)
- Hareketli eleman insersiyon polimorfizmi
- İnsersiyonel yapısal varyasyon
Mekanizmalar
Hareketli elemanlar iki zıt yolla çoğalmaktadır. DNA transpozonları, bir transpozaz tarafından katalize edilen bir kes-yapıştır reaksiyonu yoluyla bir bölgeden kesilip başka bir yere yeniden eklenmekte ve kopya sayısını yaklaşık olarak değiştirmemektedir. Retrotranspozonlar ise kendilerini kopyalamaktadır: bir eleman RNA'ya transkribe edilmekte, ters transkribe edilmekte ve yeni DNA kopyası yeni bir konuma entegre edilmekte, böylece her döngü bir kopya ekleyebilmektedir. İnsanlarda, otonom LINE-1 elemanı, hedef-öncüllü ters transkripsiyon için gerekli mekanizmayı sağlamakta olup, bu aynı zamanda otonom olmayan Alu ve SVA elemanlarını da mobilize etmektedir; endojen retrovirüsler ise ilgili, çoğunlukla sabit bir sınıfı temsil etmektedir. Yeni insersiyonlar dizi eklemekte veya kesintiye uğratmakta ve bir yapısal varyasyon biçimi olarak tespit edilmektedir.
Klinik önem
Hareketli eleman insersiyonları, yeni yapısal varyantların ortaya çıktığı mekanizmalardan biridir ve insersiyonel olayların tanınması, sağlık bilimlerinde genomik verilerin yorumlanmasında klinik önem taşımaktadır. Bu madde, transpozonların biyolojisini ve insersiyonel aktivitelerini bir referans konusu olarak tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedavi için bir temel teşkil etmemektedir.
Epidemiyoloji
Transpozonlar, dizi olarak insan genomunun yaklaşık yarısını oluşturmakta olup, bunun büyük bir kısmı retrotranspozon kaynaklı tekrarlardan gelmektedir. Yalnızca Alu elemanları yüz binlerce kopya sayısına ulaşmakta ve yeni polimorfik insersiyonların en aktif kaynakları arasında yer almaktadır; LINE-1 ise devam eden retrotranspozisyonu yönlendiren enzimatik aktiviteyi sağlamaktadır; popülasyon araştırmaları, bireyler ve soylar arasında farklılık gösteren insersiyon polimorfizmlerini kataloglamaktadır.
Tarihçe
Transpozonlar ilk olarak Barbara McClintock tarafından mısırda tanımlanmış, memeli genomlarındaki yaygınlıkları ise on yıllar sonra anlaşılmıştır. İnsan genomunun dizilenmesi, hareketli eleman kaynaklı dizinin tekrar manzarasında baskın olduğunu göstermiş ve Kazazian, Batzer, Deininger ve diğerlerinin çalışmaları, LINE-1, Alu ve SVA elemanlarının aktif kaldığını, yeni insersiyonlar ürettiğini ve hem normal varyasyona hem de zaman zaman hastalığa katkıda bulunduğunu ortaya koymuştur.
Tartışmalar
- Yeni hareketli eleman insersiyonlarının devam eden oranı ne kadar büyüktür?
- Yeni Alu, LINE-1 ve SVA insersiyonlarının nesil başına ne sıklıkta meydana geldiğine dair tahminler, tespit yöntemine göre değişmekte olup, yaşayan popülasyonlarda aktif retrotranspozisyonun gerçek oranını nicel olarak belirlemek hala geliştirilmesi gereken bir alandır.
Öne çıkan isimler
- Barbara McClintock
- Haig H. Kazazian
- Mark A. Batzer
- Prescott L. Deininger
- Richard Cordaux
İlgili konular
Temel eserler
- batzer-2002
- cordaux-2009
- hancks-2016
Sıkça sorulan sorular
- DNA transpozonu ile retrotranspozon arasındaki fark nedir?
- Bir DNA transpozonu, kes-yapıştır mekanizmasıyla doğrudan DNA olarak hareket ederken, bir retrotranspozon, ters transkribe edilen ve yeniden eklenen bir RNA ara ürünü aracılığıyla kendini kopyalamaktadır; bu nedenle retrotranspozonlar yayıldıkça kopya sayısını artırma eğilimindedir.
- Hareketli elemanlar insan genomunda hala aktif midir?
- Evet. Transpozon kopyalarının çoğu sabit ve inaktif olsa da, LINE-1, Alu ve SVA elemanlarının bir alt kümesi retrotranspozisyon yapabilme yeteneğini korumakta ve yeni, bireysel olarak değişken insersiyonlar üretmeye devam etmektedir.