Insertionsmutagenes
Inom molekylärbiologi är insertionsmutagenes skapandet av mutationer av DNA genom tillägg av ett eller flera baspar . Sådana insättningsmutationer kan förekomma naturligt, förmedlade av virus eller transposoner , eller kan skapas på konstgjord väg för forskningsändamål i labbet.
Signaturmärkt mutagenes
geners funktion . En transposon såsom P-elementet i Drosophila melanogaster tillåts integreras på slumpmässiga platser i genomet av organismen som studeras. Mutanter som genereras med denna metod screenas sedan för eventuella ovanliga fenotyper . Om en sådan fenotyp hittas kan det antas att insättningen har orsakat att genen relaterad till den vanliga fenotypen har inaktiverats. Eftersom sekvensen för transposonet är känd kan genen identifieras, antingen genom att sekvensera hela genomet och söka efter sekvensen, eller genom att använda polymeraskedjereaktionen för att specifikt amplifiera den genen.
Virusinsättningsmutagenes
Eftersom många virus integrerar sina egna genom i genomen av sina värdceller för att replikera, är mutagenes orsakad av virusinfektioner en ganska vanlig företeelse. Inte alla integrerande virus orsakar dock insättningsmutagenes.
Vissa DNA-insättningar kommer att leda till ingen märkbar mutation. I de senaste genterapiförsöken visade de lentivirala vektorerna som användes för att infoga terapeutiskt DNA ingen tendens att störa genfunktionen eller främja onkogen utveckling. På grund av dessa framsteg anses det nu vara säkert att använda sådana integrerande vektorer för genterapi. En fördel är att de lentivirala vektorerna integrerar DNA:t permanent, medan andra, icke-integrerande, viruss effekt är övergående. För de virus såsom gammaretrovirus som tenderar att integrera sitt DNA på genetiskt ogynnsamma platser, beror svårighetsgraden av varje efterföljande mutation helt på platsen i värdens genom där virus-DNA:t infogas. Om DNA:t sätts in i mitten av en essentiell gen blir effekterna på cellen drastiska. Dessutom kan insättning i en gens promotorregion ha lika drastiska effekter. På samma sätt, om det virala DNA:t sätts in i en repressor , kan promotorns motsvarande gen överuttryckas - vilket leder till ett överflöd av dess produkt och förändrad cellulär aktivitet. Om DNA:t sätts in i en gens förstärkarregion kan genen vara underuttryckt – vilket leder till relativ frånvaro av dess produkt, vilket avsevärt kan avbryta cellens aktivitet.
Förändring av olika gener kommer att ha olika effekter på cellen. Inte alla mutationer kommer att signifikant påverka proliferationen av cellen. Men om insättningen sker i en essentiell gen eller en gen som är involverad i cellulär replikation eller programmerad celldöd , kan insättningen äventyra cellens livsduglighet eller till och med få cellen att replikera oändligt – vilket leder till bildandet av en tumör, som kan bli cancer.
Insertionsmutagenes är möjlig oavsett om viruset är av de självinaktiverande typer som vanligtvis används i genterapi eller är kompetent att replikera. Viruset infogar en gen (känd som en viral onkogen) normalt nära den cellulära myc-genen (c-myc). c -myc -genen är normalt avstängd i cellen; men när den slås på kan den trycka in cellen i G1-fasen av cellcykeln och få cellen att börja replikera, vilket orsakar okontrollerad cellproliferation samtidigt som den tillåter den virala genen att replikeras. Efter många replikationer där den virala genen stannar börjar latenta tumörer växa. Dessa tumörer härrör normalt från en muterad/ transformerad cell (klonalt ursprung). Fågelleukosvirus är ett exempel på ett virus som orsakar en sjukdom genom insättningsmutagenes. Nykläckta kycklingar infekterade med fågelleukosvirus kommer att börja bilda tumörer som kommer att börja dyka upp i deras bursa av Fabricius (som den mänskliga tymus). Denna virala geninsättning är också känd som en promotorinsättning eftersom den driver uttrycket av c-myc-genen. Det finns ett exempel på en insertionsmutageneshändelse orsakad av en retrotransposon i det mänskliga genomet där den orsakar muskeldystrofi av Fukuyama-typ.
Inaktivering av insättning
Insertionsinaktivering är en teknik som används vid rekombinant DNA- teknik där en plasmid (såsom pBR322 ) används för att inaktivera expression av en gen.
Inaktivering av en gen genom att infoga ett fragment av DNA i mitten av dess kodande sekvens. Eventuella framtida produkter från den inaktiverade genen kommer inte att fungera på grund av de extra koder som lagts till den. Ett exempel är användningen av pBR322, som har gener som kodar för polypeptider som ger resistens mot ampicillin- och tetracyklinantibiotika. Följaktligen, när en genetisk region avbryts av integrering av pBR322, förloras genfunktionen men ny genfunktion (resistens mot specifika antibiotika) erhålls.
En alternativ strategi för insättningsmutagenes har använts hos ryggradsdjur för att hitta gener som orsakar cancer. I detta fall är en transposon, t.ex. Törnrosa , utformad för att avbryta en gen på ett sådant sätt att den orsakar maximal genetisk förödelse. Specifikt innehåller transposonet signaler för att trunkera uttrycket av en avbruten gen vid platsen för insättningen och sedan starta om uttrycket av en andra trunkerad gen. Denna metod har använts för att identifiera onkogener .
Se även
externa länkar
- Insertion+mutagenes vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Diagram på gene-technology-online.com