7.25A: Inactivación y Marcado de Genes Dianas con Transposones

Los transposones permiten que los genes se transfieran al cromosoma de un organismo huésped, interrumpiendo o modificando la función de un gen.

Objetivos de aprendizaje

• Describir la utilidad de los transposones introducidos experimentalmente

Puntos Clave

• Los transposones contienen señales para truncar la expresión de un gen interrumpido, inactivándolo así.
• Los transposones son herramientas ampliamente utilizadas en biología, frecuentemente utilizadas para mutagénesis de inserción, estudios de disrupción génica a gran escala y etiquetado de genes.
• Los experimentos de alteración génica mediada por transposones y las trampas promotoras se basan en la inserción promiscua, no dirigida y pseudoaleatoria del transposón.

Términos Clave

• transponible: Capaz de ser transpuesto (en cualquier sentido).
• plásmido: Un círculo de ADN bicatenario que está separado de los cromosomas, el cual se encuentra en bacterias y protozoos.

Un elemento transponible (TE) es una secuencia de ADN que puede cambiar su posición relativa (autotransposición) dentro del genoma de una sola célula. El mecanismo de transposición puede ser “copiar y pegar” o “cortar y pegar”. La transposición puede crear mutaciones fenotípicamente significativas y alterar el tamaño del genoma de la célula. El descubrimiento de Barbara McClintock de estos genes saltadores al principio de su carrera le valió un premio Nobel en 1983.

Los transposones en bacterias generalmente portan un gen adicional para una función distinta de la transposición, a menudo para la resistencia a los antibióticos. En bacterias, los transposones pueden saltar del ADN cromosómico al ADN plasmídico y retroceder, permitiendo la transferencia y adición permanente de genes como los que codifican resistencia a antibióticos (de esta manera se pueden generar cepas bacterianas resistentes a múltiples antibióticos). Cuando los elementos transponibles carecen de genes adicionales, se les conoce como secuencias de inserción. Los transposones son secuencias de ADN semiparasitarias que pueden replicarse y propagarse a través del genoma del huésped. Se pueden aprovechar como una herramienta genética para el análisis de la función génica y proteica. El uso de transposones está bien desarrollado en Drosophila (en la que los elementos P son los más utilizados) y en el berro de Thale (Arabidopsis thaliana) y bacterias como Escherichia coli (E. coli).

El sistema de transposón de ADN sintético se construye para introducir secuencias de ADN definidas con precisión en los cromosomas de animales vertebrados con el propósito de introducir nuevos rasgos y descubrir nuevos genes y sus funciones (por ejemplo, estableciendo un fenotipo de pérdida de función o inactivación génica). La transposición es un proceso preciso en el que un segmento de ADN definido se escinde de una molécula de ADN y se mueve a otro sitio en la misma o diferente molécula de ADN o genoma.

Figura: Sistema de transposón: Las aplicaciones del sistema de transposón de la bella durmiente.

La inactivación insercional es una técnica utilizada en ingeniería de ADN recombinante donde se usa un plásmido (como pBR322) para inhabilitar la expresión de un gen. Un gen se inactiva insertando un fragmento de ADN en el centro de su secuencia codificante. Cualquier producto futuro del gen inactivado no funcionará debido a los códigos adicionales que se le agreguen. Un ejemplo es el uso de pBR322, que tiene genes que codifican respectivamente polipéptidos que confieren resistencia a antibióticos ampicilina y tetraciclina. Como resultado, cuando una región genética es interrumpida por la integración de pBR322, la función génica se pierde pero se gana nueva función génica (resistencia a antibióticos específicos). Se ha utilizado una estrategia alternativa para la mutagénesis insercional en animales vertebrados para encontrar genes que causan cáncer. En este caso un transposón, por ejemplo La Bella Durmiente, está diseñado para interrumpir un gen de tal manera que cause el máximo estrago genético. Específicamente, el transposón contiene señales para truncar la expresión de un gen interrumpido en el sitio de la inserción y luego reiniciar la expresión de un segundo gen truncado. Este método ha sido utilizado para identificar oncogenes.