ترانسپوزون ها

کروموزوم های پروکاریوتی ، ویروس ها و یوکاریوتی حاوی قطعاتی از DNA هستند که می توانند حرکت کرده و به مکان های متفاوتی از Chr مهاجرت کنند که این حرکت ترنسپوزیشن (Transposition) خوانده می شود و نقش مهمی درتولید ترکیبات جدید ژنی بازی می کند. 

 

قطعات DNA که ژن های مورد نیاز برای جابجایی را حمل می کنند عناصر قابل انتقال یا ترانسپوزون هستند و برخی اوقات ژن های جهش دهنده نامیده می شوند. برخلاف سایر فرآیندها که موجب سازماندهی مجدد DNA می شوند فرآیند جابه جایی به نواحی همولوگی گسترده بین ترنسپوزون و محل ورود آن نیاز ندارد. در نتیجه نمی تواند شامل نوترکیبی های معمول که بعد از شکست های فیزیکی و تبادلات دوطرفه DNA است باشد و به نظر می رسد که به محصول ژن RecA  وابسته نمی باشد. بنابراین نوعی نوترکیبی است.ترنسپوزیشن شامل اینسرشن قطعاتی از DNA با طول معین در داخل ژنوم است پس جای تعجبی نیست که برخی اوقات منجر به غیرفعال شدن ژن ها شود.

اینسرشن نه تنها عملکرد ژن در منطقه ای که المنت قرار می گیرد را از بین می برد بلکه آن می تواند عملکرد دوگانه داشته باشد یعنی روی بیان ژن پایین دست اثر بگذارد. در حقیقت ترنسپوزون ها مانند موتاژن ها عمل می کنند. ترنسپوزون ها برخی اوقات از رپلیکونی که در آن Insert شده اند خارج می شوند اما فرکانس خروج کمتر از اینسرشن است . ترنسپوزون ها می توانند حرکت کرده روی مکان دیگری از همان کروموزوم یا کروموزوم متفاوت بنشینند.اینها همچنین می توانند سازماندهی مجدد کروموزوم را وساطت کنند. آنها از لحاظ ژنتیکی از طریق ناهنجاری هایی که در فعالیت و ساختمان ژن های نزدیک به سایتی که وارد آن می شوند شناخته شده اند .

امروزه ترنسپوزون ها ابزارهای ارزشمندی هم در پروکاریوت ها و هم در یوکاریوت ها برای کشیدن نقشه های ژنتیکی ، ایجاد موتاسیون و حتی تولید اورگانیسم های ترنس ژنتیک فراهم کرده اند.عناصر متحرک DNA ضرورتاً انگل های مولکولی هستند که به ظاهر هیچ عملکردی در زیست اورگانیزم های میزبان خود ندارند و تنها برای بقای خود وجود دارند به همین دلیل آنها را به عنوان DNA خودخواه نیز یاد می کنند. انباشت آهسته ی این عناصر در ژنوم های یوکاریوتی طی زمان تکاملی از ترنسپوزیشن آنها ناشی می شود . همچنین این عناصر با سرعت بسیار کند به وسیله حذف قطعات DNA حاوی آنها و یا جمع شدن جهش ها ناپدید می شوند به همین دلیل که عناصر متحرک بسیار آهسته از ژنوم یوکاریوتی حذف می شوند و اکنون به جایگاهی رسیده اند که قسمت عمده و مهمی از ژنوم بسیاری از یوکاریوت ها را تشکیل می دهند. پس یکی از مشخص ترین پیامدهای ترنسپوزیشن زیان آور بودن آنهاست خصوصاً وقتی که اینسرشن در داخل ژن های ضروری اتفاق می افتد . پس سوالی که اینجا ایجاد می شود این است که مدت نگهداری آنها در ژنوم باکتری ها در طی تکامل چیست ؟

اگر عوامل IS اغلب زیان آور بودند از ژنوم باکتری در طولانی مدت حذف می شدند مگر این که به وسیله سایر عوامل مثل ویروس ها یا پلاسمید ها به صورت مکرر با انتقال افقی در ژنوم افزایش پیدا کنند. صحت یا دقت موتاسیون های مفید وابسته به IS بسیاری موتاسیون های مضر یا طبیعی را متعادل می کند و یکی از دلایل نگهداری بلند مدت انها است . نگهداری طولانی مدت IS حالا می تواند به عنوان یک مبادله بین موتاسیون های بسیار طبیعی یا مضرری که به آرامی ژنوم باکتری را فلج می کنند و موتاسیون های مفید نادر که به خاطر حضور IS ها به صورت مجانی سوار ژنوم می شوند در نظر گرفت. سازماندهی مجدد با واسطه IS نقش عمده ای در سازگاری باکتریایی دارند . فیکساسیون یک موتاسیون معین مفید هم اندازه و هم سرعت موتاسیون را افزایش می دهد .

انواع عناصر متحرک

آنها به دو گروه تقسیم می شوند :

1.آنهایی که مستقیماً به صورت DNA جا به جا می شوند

2.آنهایی که به واسطة میانجی RNA توسط RNA پلی مراز از عنصر متحرک رونویسی شده و سپس توسط Reverse Transcriptase به DNA دو رشته ای تبدیل می گردد.

عناصر متحرکی که به واسطة میانجی های DNA جا به جا می شوند را عموماً ترنسپوزون می گویند . عناصر متحرکی را که با واسطة میانجی RNA به جایگاه های جدید در ژنوم وارد می شوند را رتروترنسپوزون می گویند زیرا حرکت آنها همسان فرآیند آلوده سازی توسط رتروویروس ها است .

علاوه بر آن ، رتروویروس ها را می توان رتروترنسپوزونهایی تصور کرد که حاوی ژن های رمزکننده پوشش ویروسی هستند و بنابراین به آنها اجازه جابه جایی بین سلول ها را می دهند .

عناصر قابل انتقال در ژنوم باکتری ها

عناصر قابل انتقال در باکتری ها عمدتاً به سه دسته تقسیم می شوند :

1)توالی های افزونی یا Insertion Sequences (IS)

2)ترنسپوزون های مرکب

3)ترنسپوزون های غیرمرکب

1 – توالی های افزونی یا IS :

ساده ترین عناصر قابل انتقال هستند و یک عنصر IS توالی کوچکی از DNA است ، با طولی حدود 750 تا 1600 جفت باز که تنها ژن های مربوط به آنزیم های مورد نیاز برای جا به جایی خود را دارند و در دو انتهای خود دارای توالی های نوکلئوتیدی یکسان یا بسیار مشابه در جهت معکوس هستند که به تکرارهای وارونه معروفند .

تکرارهای وارونه معمولاً در حدود 15 تا 20 جفت باز دارند و در میان عناصر IS متغییر هستند به این معنی که خصوصیات تکرارهای وارونه برای هر نوع IS مختص به خود آن است .

بین تکرارهای وارونه ژنی است که آنزیمی به نام ترانسپوزاز را کد می کند این آنزیم ها برای جابه جایی و سازماندهی دقیق انتهای IS مورد نیاز است . هر نوع عنصر با دادن پیشوند IS و سپس آوردن یک عدد ، نامگذاری می شود . به نظر می رسد که عناصر IS انگل های مولکولی سلول های باکتریایی هستند .

ترنسپوزیشن عنصر IS رخدادی بسیار نادر است که در یک سلول از 10⁷ – 10⁵ سلول هر نسل ، با توجه به نوع IS به وقوع می پیوندد . سرعت های بالای ترنسپوزیشن احتمالاً منجر به سرعت جهش بسیار بالای در سلول میزبان می شود .

در سرعت بسیار پایین ترنسپوزیشن ، بیشتر سلول های میزبان زنده می ماند و بنابراین عنصر IS انگلی را تکثیر می کند . با وجود این که بسیاری از ترنسپوزیشن ها ، ژن های ضروری را غیرفعال کرده و سلول میزبان و عناصر IS آن را می کشند ، اما سلول های میزبان دیگر زنده می مانند .

چون عناصر IS تقریباً به طور تصادفی وارد جایگاه های ژنوم می شوند و برخی از آنها در نواحی غیرضروری ژنوم قرار می گیرند و در نتیجه تعداد عناصر IS را در سلول افزایش می دهند .

عناصر IS قابلیت جایگیری در پلاسمیدها و ویروس های لینروژنی را دارند و می توانند همراه آنها به سلول های دیگر بروند . هنگام چنین رویدادی ، عناصر IS می توانند به کروموزوم های سلول های غیرآلوده کننده وارد شوند . ژن های آنها به طور مستقیم با تسریع و تنظیم ترنسپوزیشن آنها مرتبط است وقتی المنت های IS در وسط یک ژن ظاهر شوند سکانس کد کننده را مختل می کنند و بیان ژن را غیرفعال می کنند.

 بسته به اندازه و در برخی موارد حضور سیگنال های رونویسی و ترجمه توالی های IS می توانند بیان ژن های دیگر را در همان اپران مسدود کنند خصوصاً اگر آن ژن ها در پایین دست اپران قرار داشته باشند . IS ها ابتدا در  E coliدر اپران gal که یک مجموعة 3 تایی ژن هایی که در متابولیسم قند گالاکتوز شرکت دارند یافت شد.

- اثبات فیزیکی DNA درجی : فاژ λ در کنار اپران gal قرار می گیرد و آن یک راه ساده برای به دست اوردن ذرات d phase λ است که منطقه gal را انتخاب کرده اند . وقتی موتاسیون های IS در gal در داخل d gal λ  جای می گیرند و در ستون شیب چگالی سزیم کلراید شناور می شوند گرادیان فاژ IS فاژهای d gal λ  نرمال مقایسه می گردد .

این مولکولی است که DNA موتاسیون IS حمل می کند که بلندتر از DNA نوع وحشی است . آزمایش به طور واقع اثبات می کند که موتاسیون ها به وسیله درج مقدار عمده ای DNA در داخل اپران gal ایجاد شده اند .

- مشاهده مستقیم DNA در جی : وقتی DNA ، dgal λ  دناتوره شد که شامل موتاسیون در جی با DNA  ، d gal λ   وحشی دناتوره شده هیبرید می شود .

مقدار اضافی DNA می تواند در زیر میکروسکوپ الکترونی قرار داده شود . در چنین آزمایشاتی بعضی از مولکول های DNA که در مخلوط شکل می گیرند دو رشته ای والدی نیستند بلکه هترودابلکس بین یک موتانت و و حشی هستند .

وقتی نقطه موتاسیون بررسی می شود هترودابلکس ها از مولکول های DNA والدی قابل تشخیص نیستند . به هر حال در DNA های شامل موتاسیون های IS هر هترودابلکس یک قلاب تک رشته ای یا لوپ نشان می دهد .

این قلاب تک رشته ای حضور سکانس در جی در DNA جهش یافته اثبات می کند که هیـچ سکـانس مکمـلی در DNA وحشی نـدارد . طول این لوپ تک رشته ای می تواند به وسیله یک DNA مارکر استاندارد آماده اندازه گیری شود .

- تشخیص IS های مجزا : آزمایشات هیبریداسیون نشان می دهد که موتاسیون های در جی بسیار مختلفی به وسیله یک مجموعه کوچکی از سکانس های در جی ایجاد می شوند .

در این آزمایشات فاژهای dgal λ  که شامل ژن gal از IS باکتری های موتانت جدا شدند و DNA آنها برای تولید RNA رادیواکتیو در آزمایشگاه استفاده شد . قطعات خاصی از این RNA برای هیبریدشدن با DNA موتانت استفاده شدند (اما نه با DNA وحشی) و این حقیقت را نشان داد که موتانت شامل قطعات اضافی DNA هستند .

این قطعات مشخص RNA با سایر موتانت های IS هیبرید شدند و نشان دادند که مقدار مشخصی از DNA در قسمت های مختلف شامل موتانت های IS مختلف درج شده است .

براساس طرح های هیبریداسیون متقاطع ( Cross Hybridization ) موتانت های درجی در گروه هایی قرار داده شوند . اولین سکانس با bp800 در gal شناسایی شد و IS₁ خوانده شد .

دومین سکانس IS₂ نامیده شد و طول آن bp1350  است . ما می دانیم که ژنوم استاندارد E coli غنی از المنت های IS است که شامل 8 کپی از IS₁ و کپی های دیگر از انواع IS که به خوبی مطالعه نشده اند . باید تاکید کرد که ظهور ناگهانی سکانس های درجی در هر لوکوس مشخص تحت مطالعه به این معنا است که این عناصر متحرک با قابلیت ترنسپوزیشن در داخل ژنوم هستند .

آنها یک موتاسیون یا بعضی تغییرات قابل تشخیص را در عملکرد ژنوم ایجاد می کنند تنها وقتی که انها در داخل یک موقعیت غیرطبیعی اتفاق می افتند مثل یک ژن ساختاری  ISها در فاکتور F هم دیده شده اند .

- جهت یابی (گرایش) IS المنت ها : به دلیل سکانس بازی دو رشته ⁺dgal λ  ، DNA دارای چگالی شناوری مختلف هستند بعد از دناتوراسیون DNA می توانند به صورت جداگانه در اولتراسانتریفیوژ بازیابی شوند ، در برخی موارد ، رشته های مشابه ( که رشته های پارالل هستند ) از دو موتانت IS₁ مختلف با همدیگر یک هیبرید ناخواسته را ایجاد می کنند و در زیر میکروسکوپ الکترونی این هیبریدها ظاهر مشخصی دارند .

هر کدام یک منطقه دو رشته ای با 4 دم تک رشته ای دارند . این مشاهده به این وسیله توضیح داده می شود که IS₁ در جهت های مختلفی در دو موتانت قرار می گیرند .

IS المنت ها در بهم ریختگی نسبی نظم و یا آرایش وقایع مولکولی شرکت می کنند که ژنومی را که در آن زندگی می کنند تغییر می دهند که مهمترین آنها شامل :

1- ترنسپوزیشن : حرکت IS و اینسرشن آن در مکان دیگر در همان DNA یا مولکول DNA دیگر در سلول.

2- غیرفعال سازی در جی : الحاق یک IS در داخل یک سکانس کدکننده پس از دست رفتن عملکرد آن ژن می شود . ( Null Mutation )

3- نوترکیبی همولوگ : سبب حذف ، وارونگی یا ترکیب مولکول های DNA می شود .

2 – ترنسپوزون های مرکب :

علاوه بر عناصر IS باکتری ها دارای عناصر ژنتیکی متحرک پیچیده تری هستند که از عناصر IS بزرگتر بوده و علاوه بر ژن های لازم برای ترنسپوزیشن حاوی یک یا چند ژن رمزکنندة Pr هستند .

این عناصر که ترنسپوزونهای باکتریایی نام دارند دارای ژن مقاومت نسبت به آنتی بیوتیک هستند که توسط دو عنصر IS همانند احاطه شده است . ورود ترنسپوزون به پلاسمید یا DNA باکتریایی به دلیل ایجاد مقاومت نسبت به آنتی بیوتیک به راحتی قابل تشخیص است .

ترنسپوزون ها ، کارکردهای گوناگونی در ژنوم باکتریایی دارند آنها می توانند به سلول ها ، پلاسمید ها و ژنوم های ویروسی وارد شوند . در سلول ها قادرند به عنوان موتاژنی که تنها یک ژن سلولی را متاثر می سازد عمل کنند .

با وجود نادر بودن پدیده ترنسپوزیشن به دلیل اکتساب خاصیت مقاومت به آنتی بیوتیک ، سلول های جهش یافته به راحتی تشخیص داده می شوند .

اعتقاد بر این است که ترنسپوزون های مرکب زمانی شکل می گیرند که دو عنصر IS با یک قطعة مرکزی شامل یک یا چند ژن با هم همراه می شوند . اگر یک عنصر IS همانندسازی کند و تنها اندازة یک یا دو ژن پایین دست محل قبلی روی کروموزوم منتقل شود این همراهی می تواند شکل گیرد .

نام ترنسپوزون های مرکب با پیشوند Tn آغاز می شوند . ترنسپوزیشن هم ممکن در انتهای داخلی و هم انتهای خارجی رخ دهد . ترنسپوزیشن انتهای خارجی از دو سکانس IR ( Inverted Repeat) که از هم دورند استفاده می کند که در این صورت DNA بین دو IS نیز جابه جا می شود .

ترنسپوزیشن انتهای داخلی از دو سکانس IS نزدیک به هم اما المنت های IS متفاوت استفاده می کند که می تواند منجر به تشکیل یک ترنسپوزون مرکب جدید گردد .

- ساختمان فیزیکی ترنسپوزون ها : اگر DNA یک پلاسمید دارای مقاومت دارویی باشد ( مثلاً ژن ها برای مقاومت به کانامیسین را حمل کند ) دناتوره شود تا یک تک رشته ای شکل بگیرد و سپس اجازه دهند دناتوره شود . بعضی از رشته های یک شکل غیرمعمول در زیر میکروسکوپ الکترونی ایجاد می کنند .

یک DNA حلقوی بزرگ به یک ساختمان آب نبات چوبی شکل چسبیده است . چوب آب نبات چوبی یک DNA دو رشته ای که از طریق قرار گرفتن دو سکانس IR در پلاسمید ایجاد شده است .

مطالعات نشان داده که سکانس های IR در اکثر موارد یک جفت هستند . ژن های مقاومت دارویی یا سایر توانایی های ژنتیکی که به وسیله پلاسمید حمل می شوند این سکانس های IR در سر آب نبات چوبی قرار دارند .

سکانس های IR با ژن هایی که همراهشان است مجموعاً یک ترنسپوزون نامیده می شوند . ترنسپوزون های بلندتر از IS المنت ها هستند زیرا ژن هایی که کد کننده پروتئین هم هستند . باقیمانده پلاسمید ژن های انتقال دهنده مقاومت را حمل می کند. ( Resistance Transfer Function ) که منطقه RTF نامیده می شود.

- حرکت ترنسپوزون ها : یک ترنسپوزون می تواند از یک پلاسمید به یک کروموزوم یا از یک پلاسمید به پلاسمید منتقل شود .

- نتایج جست و خیز سکانس های مرکب : فاکتورهای R ( پلاسمیدهای شامل ژن های مقاومت بسیار ) توسط المنت های IS اسمبل شده اند . ترنسپوزیشن انتهای داخلی ( Inside – end ) می تواند منجر به حذف شدگی یا وارونه شدگی DNA بین جایگاه اولیه ترنسپوزون و جایگاه نهایی (مقصد) آن شود . بسته به این که چه طور به DNA هدف می چسبند حذف شدگی یا وارونه شدگی رخ می دهد .

متقاطع شدن انتهای داخلی منجر به وارونگی می شود . اگر تقاطع ندهند حاصل آن حذف شدن است .

3 – ترنسپوزون های غیرمرکب :

IS المنت ها و ترنسپورهای مرکب را ترکیب می کنند همانند IS المنت ها دارای سکانس های IR در هر انتها هستند و مانند ترنسپوزون های مرکب آنها ژن های مارکر قابل تشخیص حمل می کنند .

مکانیسم ترنسپوزیشن

چندین مکانیسم مختلف ترنسپوزیشن به وسیله عوامل یوکاریوتی قابل انتقال به کار می رود . در E coli ما می توانیم مدل های ترنسپوزیشن Replicative و حفاظت شده ( غیرهمانند ساز ) را تشخیص دهیم .

در مسیر Replicative کپی چندین از عوامل قابل انتقال در جریان ترنسپوزیشن ایجاد می شود . نتیجه ترنسپوزیشن ظاهر شدن یک کپی در مکان جدید و باقی ماندن یک کپی در مکان قدیمی است . درمسیر حفاظت شده هیچ همانند سازی رخ نمی دهد اما به جای آن عنصر از کروموزوم یا پلاسمید خارج شده و وارد مکان جدیدی می شود .

Replicative Transposition

ترانسپوزازهای کد شونده توسط ترنسپوزون شکست هایی را در انتهای ترنسپوزون ایجاد می کنند . شکست های دو رشته ای در DNA هدف ایجاد می شوند . انتهای ^/3 ترنسپوزون به انتهای ^/5 ، DNA هدف بسته می شود .

سپس ریلیکیشن در هر دو جهت روی ترنسپوزون ها با استفاده از انتهای DNA^/3  هدف به عنوان پرایمر به پیش می رود . بعد از همانند سازی ترنسپوزون انتهای ^/3 جدید به وسیله بسته شدن به انتهای ^/5 آزاد باقیمانده DNA دهنده به هم متصل می شوند .

ترکیب دایره ای حاصل ترکیب دو المنت دایره ای که یک Cointegrate نامیده می شود و نشان می دهد که DNA دهنده و هدف به وسیله دو کپی از ترنسپوزون جدا شده اند .

Cointegrate به وسیله نوترکیبی بین Res sites روی دو کپی ترنسپوزون رفع می شود . تجزیه به وسیله یک رفع کننده که به وسیله ترنسپوزون های کد می شود کاتالیز می گردد.

این نـاحیـه تفـکیـک پـذیـری داخلی (IRS) Internal resolution site نامیده می شود. یافتن یک ساختمان Cointegrate به عنوان یک واسطه در ترنسپوزیشن کمک می کند تا یک حالت Replicative Transposition برای عوامل معینی بنا کند .

- آنالیز ژنتیکی Tn3 به عنوان یک Replicative Transposon : برای جداسازی موتاسیون ها در Tn3 ، یک پلاسمید حاوی ترنسپوزون توسط DNA se آندونوکلئاز بریده شده و قطعات کوچک DNA به Cut site بسته شده تا یک موتاسیون رندم ایجاد کنند .

خروج ترنسپوزون بعد از ترنسپوزیشن داخل یک پلاسمید متحرک برای غربال کردن موتاسیون هایی که از ترنسپوزیشن ممانعت می کنند استفاده شد .

چهار نوع موتاسیون یافت شد :

tnpA ترنسپوزار را کد می کند و موتاسیون در tnpA مانع ترنسپوزیشن می شود . جهش tnpA می تواند با یک کپی WT ترنسپوزون در کروموزوم سلول مکمل باشد. موتانت های IR  دارای موتاسیون روی تکرارهای معکوس انتهای ترنسپوزون هستند .

این موتانت ها همچنین نمی توانند جابه جا شوند اما موتاسیون مکمل نیست .(کامل نیست). tnpR یک پروتئین با دو عملکرد را کد می کند که یکی سرکوپگر ترنسپوزیشن و دیگری رفع کننده Cointegrate است .

در مـوتـان TnpR تـرنـسپـوزیشن اضافـی (مـفـرط) وجود دارد و تـجمـعـی از Cointegrate هم وجود دارد . موتانت های tnpR می توانند مکمل شوند . سکـانـس هـای تـفـکـیـک پذیـر (res) منـطقـه ای از تـرنسپـوزون که برای رفع Cointegrate به وسیله نوترکیبی با واسطه tnpR استفاده می شوند . موتان های res ، Cointegrate را مانند موتان های tnpR انباشته می کند اما سرعت ترنسپوزیشن تغییر نمی کند و موتاسیون نمی تواند مکمل باشد ( کامل شود ).

2 ) ترنسپوزیشن حفاظت شده یا برش و چسباندن (Cut and Past ) :

بسیاری المنت های IS و ترنسپوزون های مرکب (Tn₁₀ ، TN₅ ) از مکانیسم برش و چسباندن ترنسپوزیشن استفاده می کنند که شامل تشکیل Cointegrate نمی باشد.

ترنسپوز از شکست های دو رشته ای ایجاد می کند تا ترنسپوزون ها را از DNA دهنده حذف کرده و آن به قسمت شکسته در DNA هدف منتقل کند. وقتی که شکاف ها تک رشته ای ایجاد شده به وسیله شکست های (متناوب) در DNA دهنده همانند سازی می کنند ، برامدگی هم همانند سازی می شود . شکست DS در DNA دهنده باقی می ماند .

محققان فقدان همانند سازی به وسیله ساختن هترودابلکس Tn₁₀λ شامل ناحیه lac ، E coli نشان دادند. محققان از DNA ، lacz⁺ Tn₁₀ و lacz^- Tn₁₀ استفاده کردند . بنابراین هترودابلکس ها شامل یک رشته با ناحیه وحشی lac و دومین رشته با ناحیه جهش یافته lacz^- .

هترودابلکس DNA برای آلوده ساختن سلول هایی که ژن های lac ندارند و استفاده شد و ترنسپوزیشن tet^R Tn₁₀ انتخاب شد .

انواع مختلفی از کلنی ها از ترنسپوزیشن هترودابلکس Z^-/Z⁺ حمل کننده ترنسپوزون ایجاد شد . اگر همانند سازی رخ دهد ( حالت رپلیکیتو ترنسپوزیشن ) همه کلنی ها یا کاملاً lac⁺ یا lac^- زیرا همانند سازی هترودابلکس DNA را به دو مولکول هترودابلکس دختر تبدیل می کند . اگر ترنسپوزیشن حفاظت شده است و شامل همانند سازی نیست هر کلنی حاصل یک هترودابلکس lacz⁺/lacz^- است این چنین کلنی هایی به صورت قسمتی lac^- و قسمتی lac⁺ هستند .

با استفاده از محیطی که رنگ lac⁺ و lac^- متفاوت محققان توانستند بخش های lac⁺ و lac^- در کلنی ها مشاهده کنند .

بنابراین تعیین این که Tn₁₀ متحمل ترنسپوزیشن همانند ساز یا حفاظت شده می گردد می تواند به وسیله این که آیا بخش های رنگی متفاوت در داخل یک کلنی حاصل از ترنسپوزیشن مشاهده شده یا نه ، انجام شود .

کلنی های قسمتی شده در اکثر موارد مشاهده شدند . بنابراین Tn₁₀ به وسیله خروج خودشان از DNA دهنده و مستقیماً ورود به DNA گیرنده منتقل می شوند .

- نتایج مولکولی ترنسپوزیشن : در ورود به یک سایت هدف جدید عوامل Transposanable یک سکانس تکراری از DNA هدف هم در ترنسپوزیشن رپلیکیتیو و هم کانزرویتو ایجاد می کنند . ورود IS به داخل یک ژن نتیجه تکرار یک سکانس هدف bP9 است .

آنالیز رویدادهای ورود بسیار نشان داد که سکانس تکراری نتیجه نوترکیبی دو جانبه site – Specific نیست . بلکه آن در طی خود فرآیند ورود ایجاد می گردد . تعداد جفت بازها از مشخصات هر المنت است .

در بـاکتـری تکـرارهـای bP9 و bP5 رایـج است . در بـرخی از مـدل ها ادعا شده که شکست هایی در سایت هدف و انتهای عامل Transposonable ransposonable به وسیله آنزیم ترنسپوزاز که توسط عامل کد می شود ، ایجاد می گردد . یک انتها عامل t به وسیله یک رشته به هر انتها برآمده برش می چسبد . مرحله بعدی بستگی به مدل ترنسپوزیشن دارد .

- باز آرایی با واسطه عوامل Transposonable : عوامل قابل انتقال وقایع حذفی زیادی را در همسایگی خودشان ایجاد می کنند . این حذف ها از یک انتهای عامل به داخل DNA احاطه کننده سرچشمه می گیرد .

چنین وقایعی علاوه بر وارونگی های تحریک شده توسط عوامل می توانند به عنوان منحرف کننده وقایع ترنسپوزیشن هم دیده شود . ترنسپوزون ها همچنین حذف های قابل تشخیص در قسمتی از المنت که با طول های متفاوت DNA احاطه کننده با هم حدف شده اند ، افزایش می دهند .

این فرآیند غیر دقیق خروج به  عنوان حذف یا جابه جایی های ناشی از انتهاهای داخلی قطعات IR ترنسپوزون ها است . در فرآیند خروج دقیق از دست دادن عامل قابل انتقال و ترمیم ژنی که به وسیله ورود مختل شده بود رخ می دهد .

- نقش ترنسپوزون ها در تکامل پلاسمید : پلاسمیدها می توانند حاوی محل های هدف برای ترانسپوزون های متعدد و متفاوتی باشند . بنابراین ترانسپوزون ها غالباً بین پلاسمید ها حرکت می کنند .

حقیقت نگران کننده این است که بسیاری از ترانسپوزون های دارای ژن های مقاومت آنتی بیوتیکی هستند . از این رو همزمان با تغییر مکان آنها از یک پلاسمید به دیگری ، ژن های مقاومت نیز به پلاسمید هدف وارد می شود و یک پلاسمید مقاومتی را به وجود می آورند .

پلاسمیدهای مقاوم به چند دارو می توانند از تجمع ترانسپوزون ها در یک پلاسمید به وجود آیند . بسیاری از پلاسمیدهای R در طول هم یوغی قادر به انتقال از یک سلول به سلول های دیگر هستند که ژن های مقاومت را در میان جمعیت منتشر می کنند .

درنهایت ، از آنجا که ترانسپوزون ها نیز بین پلاسمیدها و کروموزم ها جابه جا می شوند ژن های مقاومت به دارو می توانند بین این دو مولکول مبادله شوند و سبب انتشار بیشتر مقاومت به آنتی بیوتیک گردند .

برخی از ترنسپوزون ها ژن های انتقال را حمل می کنند و می توانند از طریق فرآیند هم یوغی بین باکتری ها جابه جا شوند که ترنسپوزون های هم یوغی نام دارند مثل؛ Tn916 در آنتروکوکوس فکالیس است .

اگرچه Tn916 نمی تواند به طور مستقل همانند سازی کند ولی می تواند خود را از آنتروکوکوس فکالیس به سلول های پذیرندة متعددی انتقال داده و به درون کروموزوم های آنها وارد شود . از آنجا که این ترانسپوزون ژن مقاومت به تتراسایکلین را حمل می کند این ترانسپوزون هم یوغی مقاومت دارویی را نیز منتشر می کند.

ویژگی های ترانسپوزون ها:

این قطعات DNA چند ویژگی خاص دارند یعنی اگر قطعه ای از DNA چنین ویژگی هایی را داشته باشد می توان به آن ترانسپوزون اطلاق کرد:

اولین و مهمترین ویژگی آنها وجود توالی های تکراری معکوس در دو سر ترانسپوزون هاست. این موضوع را به دو صورت می توان توضیح داد:

1- یعنی توالی سر 5’ یک رشته همانند سر 5’ رشته ی دیگه است      

'5AACCCG3’NNNNNNNN5’CGGGTT3

’3TTGGGC5’NNNNNNNN3’GCCCAA5

2- یعنی سر 5’ یک رشته مکمل سر 3’ همان رشته است (به توالی بالا نگاه کنید).

تصور می شود این توالی ها در مکانیسم ورود و خروج ترانسپوزون ها به داخل ژنوم دخالت می کنند.

دومین ویژگی آنها وجود ORF هایی است  که آنزیمی به نام ترانسپوزاز را کد می کنند که برای جابجایی لازم است. (همه ی ترانسپوزون ها لزوما این ناحیه را ندارند)

سومین ویژگی که لزوما در همه ی ترانسپوزون ها مشاهده نمی شود وجود ژن کدکننده (ORF) هایی است که محصولاتی را کد می کنند که در جابجایی نقشی ندارند، مثلا ژن مقاومت به آنتی بیوتیک ها در باکتری ها.

ترانسپوزون هایی که ویژگی دوم را ندارند برای جابجا شدن در ژنوم نیاز به وجود ترانسپوزون های دیگری  روی همان کروموزوم دارند.

اثرات جابجایی ترانسپوزون ها:

1- چیزی که واضح است ورود یه قطعه DNA وسط یک ژن چارچوب خواندن آن را  تغییر می دهد و جهش در ژن مورد نظر ما رخ خواهد داد، خروج مجدد این واحد متحرک می تواند ژن را مجددا فعال کند. نمونه ی این مورد در یک پسرمبتلا به  هموفیلی مشاهده شد که مادری هموزیگوس سالم داشت. این با یافته های ژنتیک کلاسیک واقعه ای غیر عادی بود اما بعدا مشاهده شد که در ژن فاکتور VIII این پسربچه قطعه ی دخولی اضافی وجود دارد که ژن را غیر فعال کرده است (یعنی جهش های عادی در این ژن مشاهده نشد) و درواقع لحظه تشکیل گامت در بدن مادر این قطعه وارد این ژن شده و این موضوع سالم بودن مادر رو توجیه می کند.

2- وقتی ترانسپوزون حاوی یک ژن مفید باشد (مثلا ژن مقاومت به آنتی بیوتیک) و در یک منطقه ی غیر کدکننده ی ژنوم وارد شود نه تنها برای موجود مضر نیست کلی هم فایده دارد و ویژگی های جدید به جاندار اضافه می نماید.

3- ورود ترانسپوزون باعث غیر فعال شدن ژن (یعنی عدم تولید محصول ژن) می شود اما این غیرفعال شدن کشنده یا مضر برای موجود نیست بلکه باعث یک تغییر فنوتیپی و در نتیجه ایجاد یک آلل جدید می شود. این همان موردی است که مندل به نحو مناسبی در توجیه آمیزش های نخودفرنگی ها بهره جست. نمونه ی این حالت در مورد چروکیده و صاف بودن فنوتیپ دانه ی نخودفرنگی مشاهده میشه. در واقع فنوتیپ چروکیده به دلیل عدم توانایی گیاه در تولید آنزیمی است که باعث انشعاب دار شدن نشاسته می شود و این یعنی عدم سنتز درست نشاسته و تجمع ساکارز=افزایش فشار اسمزی=افزایش جذب آب در دانه=چروکیده شدن دانه به دلیل از دست دادن آب بیشتر نسبت به دانه های سالم بعد از بلوغ

اما علت غیر فعال شدن این آنزیم چیست؟ چون یک قطعه ی دخولی وارد ژن Branching enzyme شده و آن را غیر فعال نموده است.

لازم به ذکر است که بعد از ورود ترانسپوزون ها عمل مضاعف شدن رخ می دهد، یعنی توالی های انتهایی معکوس این بار به صورت مستقیم دوبرابر می شوند (یعنی دو تا قاعده ی بالا در موردآنها  صدق نمی کند) و هنگام خروج ترانسپوزون  قسمت های مضاعف شده باقی می مانند و ژن به این راحتی ها نمی تواند به حالت اولیه خود باز گردد.

 ازطرفی با تعریف لوکوس (جایگاه های ثابتی روی کروموزوم ها که ژن های مختلف در آنها قرار دارند، به عبارت دیگرآلل های هر ژن یک جایگاه ثابت روی کروموزوم ثابت دارند مثلا الل رنگ چشم مگس سرکه از نوکلئوتید 1033 کروموزوم شماره ی 1 شروع می شود) که مندل و دانشمندان بعد از وی ارائه دادند و از سوی دیگر کشف ترانسپوزون ها به عنوان ژنوم شناور توسط باربارا مک کلینتاک که برای اولین بار به چنین پدیده ای پی برد، نمی توان به راحتی در مورد بیماریها در سنین مختلف اظهار نظرقطعی نمود یعنی مشخص نیست  در هر بار جابجایی این عوامل چه اتفاقی  در ژنوم موجود زنده رخ می دهد، کدام ژن ناقص و غیر فعال می شود ودر کدام ژن این عوامل  خارج می شوند و ژن تازه فعال می شود.

به نظر شما مهمترین معایب و مزایای ترانسپوزون ها چیست؟آیا فعالیت آنها تحت تاثیر محیط می باشد یا تحت تاثیر عوامل داخل ژنوم فعالیت می نمایند ویا تحت تاثیر هردو عامل بیرونی و خارجی اند؟

نقش ترانسپوزون ها در تکامل موجودات چگونه است؟آیا از آنها می توان در فعال نمودن بعضی ژن های خاص که قبلا فعال بوده اند والان با توجه به شرایط محیطی و پیشرفت تکاملی موجودات خاموش شده اند، بهره جست؟