Verschil tussen plasmide en transposon
Share
Belangrijkste verschil - Plasmide versus transposon
Plasmiden en transposons zijn twee soorten mobiele genetische elementen, die respectievelijk betrokken zijn bij de overdracht van genetisch materiaal tussen genomen en chromosomen. Insertie-sequenties (IS) en episomen zijn de andere typen mobiele genetische elementen. Een plasmide is een extra-chromosomaal, zelfreplicatief DNA-molecuul dat van nature in bacteriën voorkomt, terwijl transposon een DNA-sequentie is die zich rond verschillende posities in een genoom beweegt. Plasmiden zijn typisch dubbelstrengs circulaire moleculen. Transposons worden ''springende genen', en ze kunnen mutaties veroorzaken en de hoeveelheid DNA in het genoom veranderen. De grootste verschil tussen plasmide en transposon is dat plasmide transfer genetisch materiaal tussen genomen terwijl transposon genetisch materiaal overdraagt tussen chromosomen binnen hetzelfde genoom.
Key Areas Covered
1. Wat is een plasmide
- Definitie, klassen, functies
2. Wat is een Transposon
- Definitie, klassen, functies
3. Wat zijn de overeenkomsten tussen plasmide en transposon
- Overzicht van gemeenschappelijke functies
4. Wat is het verschil tussen plasmide en transposon
- Vergelijking van belangrijke verschillen
Sleutelbegrippen: Col Plasmids, Conjugative Plasmid, Degradative Plasmids, DNA Transposons, F-plasmids, Jumping Genes, Mobile Genetic Elements, Plasmid, Resistance Plasmids, Retrotransposons, Transposase, Transposon, Virulence Plasmids
Wat is een plasmide
Een plasmide verwijst naar een genetisch element dat onafhankelijk van de chromosomen repliceert. Plasmiden zijn dubbelstrengige, cirkelvormige DNA-moleculen, die voorkomen in het cytoplasma van de bacteriën, archaea, gist en protozoa. De grootte van een plasmide kan variëren van 1 - 1.000 kbp. Eén tot duizenden verschillende plasmidetypen kunnen in verschillende soorten cellen worden geïdentificeerd. De belangrijkste functie van plasmiden in de natuur is om te betrekken bij conjugatie, wat een mechanisme is van horizontale genoverdracht (HGT). HGT verwijst naar de beweging van genetisch materiaal tussen organismen.
Hoewel plasmiden in bacteriën aanwezig zijn, zijn ze niet noodzakelijk voor de overleving van bacteriën onder normale omstandigheden. Ze bevatten informatie die nodig is voor antibioticaresistentie, metaalresistentie, stikstoffixatie en toxineproductie. Natuurlijk voorkomende plasmiden kunnen worden gemodificeerd door in vitro technieken zoals codetransformatie. Plasmiden zijn soorten vectoren die worden gebruikt als voertuigen om genetische informatie naar een tweede cel te transporteren. Een plasmidevector wordt getoond in Figuur 1.
Figuur 1: pBR322
Kenmerken van Plasmids
- Kan zichzelf binnen een cel repliceren
- Kan gemakkelijk worden geïsoleerd uit cellen
- Heb een unieke restrictiesite voor een of meer restrictie-enzymen
- Het inbrengen van een vreemd DNA-stuk mag de replicatie-eigenschappen ervan niet veranderen
- Kan sequentieel opnieuw worden geïntroduceerd in nieuwe cellen en de transformanten kunnen worden geselecteerd
- Kom niet vrij in de natuur voor
Classificatie van plasmiden
Plasmiden kunnen op een aantal manieren worden geclassificeerd. Gebaseerd op het mechanisme van conjugatie kunnen plasmiden worden geclassificeerd als conjugatieve en niet-conjugatie plasmiden. Conjugatieve plasmiden bestaan uit een set van overdracht (tra) genen, gecodeerd voor sex pili, bevordering van conjugatie (seksuele voortplanting) van bacteriën. De transformatie van plasmiden van de ene naar de andere bacterie vindt plaats via geslachtspillen. Niet-conjugatie plasmiden worden overgedragen met behulp van conjugatieve plasmiden. Bacteriële conjugatie wordt getoond in Figuur 2.
Figuur 2: Vervoeging
Vijf klassen van plasmiden kunnen ook worden geïdentificeerd op basis van hun functie:
- F-plasmiden - F-plasmiden bevatten tra. Ze zijn dus in staat om tijdens de conjugatie sekse-pili tot expressie te brengen.
- Resistentie-plasmiden - Resistentie-plasmiden bevatten genen die resistentie tegen antibiotica of vergiften bieden. Ze waren in het verleden bekend als R-factoren voordat de aard van plasmiden werd begrepen.
- Col-plasmiden - Col-plasmiden bevatten genen die coderen voor bacteriocines, eiwitten die andere bacteriën kunnen doden.
- Degradatieve plasmiden - Degradatieve plasmiden maken de vertering mogelijk van ongebruikelijke stoffen zoals tolueen en salicylzuur.
- Virulentie plasmiden - Virulentieplasmiden maken van de bacterie een ziekteverwekker.
Wat is een Transposon
Een transposon verwijst naar een chromosomaal segment dat kan worden getransloceerd tussen chromosomaal, plasmide of faag-DNA. Transposons zijn ook bekend als transponeerbare elementen (TE). Transpositie vindt plaats in afwezigheid van een complementaire sequentie in het gastheer-DNA. Transposons veroorzaken mutaties in het genoom. Tijdens de transpositie kan de grootte van het genoom worden verhoogd of verlaagd. Omdat transposons genen kunnen bevatten, staan ze bekend als springgenen.
Classificatie van Transposon
De twee klassen van transposons zijn retrotransposons en DNA-transposons. De levenscyclus van een retrotransposon wordt getoond in figuur 3.
Figuur 3: Retrotransposon-cyclus
retrotransposons transpositie via een RNA-tussenproduct met behulp van een 'copy-and-paste'-methode; in eerste instantie wordt een RNA-kopie van een DNA-segment gemaakt en vervolgens wordt het reverse getranscribeerd in een DNA-segment. Lange terminale herhalingen (LTR) en korte terminale herhalingen (VAK) zijn de twee typen retrotransposons. De meeste retrotransposons zijn LTR's. LTR-transposon vertoont een vergelijkbare structuur en functie als retrovirussen. Een LTR-transposon wordt getoond in figuur 4.
Figuur 4: LTR Transposon
DNA-transposons transponeren door middel van een 'knip-en-plak'-methode; een transposon wordt uit een positie van het genoom gesneden en in een andere positie ingevoegd. Transposase is het enzym dat betrokken is bij de omzetting van DNA. Een bacterieel DNA-transposon wordt getoond in figuur 5.
Figuur 5: Bacterieel DNA-transposon
DNA-transposons worden geflankeerd door twee terminale omgekeerde herhalingen (TIR's) die worden herkend door transposase voor de excisie. Na insertie wordt het DNA op de doelwitplaats gedupliceerd, waarbij doelsites-duplicaties (TSD's) worden gevormd. Het mechanisme van DNA-transpositie wordt getoond in figuur 6.
Figuur 6: Transpositie van DNA
In beide klassen van transposons kunnen de niet-autonome elementen aanwezig zijn die niet coderen voor eiwitten die vereist zijn door de mobilisatie van het transposon. Daarom zijn deze transposons waarschijnlijk afhankelijk van autonome transposons voor hun mobiliteit. Als voorbeeld, deminiatuur omkeerbare transponeerbare elementen (MITEs) zijn korte (80-500 bp) DNA-transposon-achtige elementen. Ze zijn voornamelijk aanwezig in eukaryoten, vooral in plantensoorten. Hoewel ze TIR's hebben en geflankeerd worden door TSD's, missen de MITE's het transposase coderende gen. Daarom zijn MITE's waarschijnlijk afhankelijk van autonome DNA-transposons voor hun mobilisatie.
Overeenkomsten tussen Plasmid en Transposon
- Plasmide en transposon zijn twee soorten mobiele genetische elementen, die respectievelijk betrokken zijn bij de overdracht van genetisch materiaal tussen genomen en chromosomen.
- Zowel plasmiden als transposons zijn opgebouwd uit dubbelstrengig DNA.
- Zowel plasmiden als transposons komen van nature in de cellen voor.
Verschil tussen plasmide en transposon
Definitie
Plasmid: Een plasmide verwijst naar een genetisch element dat onafhankelijk van de chromosomen repliceert.
transposon: Een transposon verwijst naar een chromosomaal segment dat kan worden getransloceerd tussen chromosomaal, plasmide of faag-DNA.
Betekenis
Plasmid: Een plasmide is een extra-chromosomale, zichzelf replicerende DNA-molecule, van nature voorkomend in bacteriën.
transposon: Transposon is een DNA-sequentie die zich rond verschillende posities in een genoom beweegt.
voorval
Plasmid: Plasmiden komen van nature voor in bacteriën en sommige eukaryote cellen.
transposon: Transposons komen voor in bacteriën en alle eukaryote cellen.
Klassen
Plasmid: De F-plasmiden, resistentieplasmiden, col-plasmiden, afbraakplasmiden en virulentieplasmiden zijn de vijf klassen van plasmiden..
transposon: Retrotransposons en DNA-transposons zijn de twee klassen transposons.
Self-replicatie
Plasmid: Plasmiden zijn zelfreplicatief in de cel.
transposon: Transposons zijn geen zelf-replicerende DNA-segmenten.
Karakteristieke kenmerken
Plasmid: Plasmiden bestaan uit een oorsprong van replicatie, promotor, antibioticumresistentiegenen en meerdere kloneringsplaatsen.
transposon: Transposons bestaan uit een coderend gebied voor transposase, transponeerbare genen en terminale herhalingen.
vectoren
Plasmid: Plasmiden worden gebruikt als vectoren voor het produceren van recombinant DNA.
transposon: Transposons worden gebruikt als vectoren om verschillende basen in insertionele mutagenese in te voegen.
Veranderingen van het genoom
Plasmid: Plasmiden kunnen worden gebruikt om nieuwe genen in het genoom van een ander organisme in te voegen.
transposon: Transposons zijn mutagenen die soms genetische ziekten veroorzaken.
Conclusie
Plasmiden en transposon zijn twee soorten mobiele genetische elementen die DNA-segmenten overbrengen. Zowel plasmiden als transposon komen van nature in cellen voor. Plasmiden zijn zelfreplicatieve, circulaire DNA-moleculen, voornamelijk aangetroffen in bacteriën. Ze kunnen worden gebruikt om genen over te brengen tussen genomen. Transposons zijn DNA-segmenten die zich verplaatsen rond verschillende posities binnen het genoom. Het belangrijkste verschil tussen plasmide en transposon is hun rol; plasmide transfer genetisch materiaal tussen genomen terwijl transposon genetisch materiaal overdraagt tussen chromosomen binnen hetzelfde genoom.
Referentie:
1. "Plasmids." Boundless Microbiology, hier beschikbaar.
2. Muñoz-López, Martín en José L. García-Pérez. "DNA Transposons: Nature and Applications in Genomics." Huidige genomica, Bentham Science Publishers Ltd., april 2010, hier beschikbaar.
Afbeelding met dank aan:
1. "PBR322" By Ayacop (+ Yikrazuul) - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Conjugation" door Adenosine - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "Retrotransposons" door Mariuswalter - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
4. "Composite transposon" door Jacek FH - selfmade, gebaseerd op afbeelding: Composite transposon.jpg (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
5. "DNA Transposon" door Mariuswalter - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
