Skillnad mellan plasmid och transposon

Huvudskillnad - Plasmid vs Transposon

Plasmider och transposoner är två typer av mobila genetiska element, vilka är involverade i överföringen av genetiskt material mellan genomer respektive kromosomer. Infogningssekvenser (IS) och episomer är de andra typerna av mobila genetiska element. En plasmid är en extrakromosomal, självreplikativ DNA-molekyl som naturligt förekommer i bakterier medan transposon är en DNA-sekvens som rör sig runt olika positioner inom ett genom. Plasmider är typiskt dubbelsträngade cirkulära molekyler. Transposoner kallas "hoppande gener', och de kan orsaka mutationer och förändring i mängden DNA i genomet. De huvudskillnad mellan plasmiden och transposon är det plasmidöverföringsgenetiskt material mellan genomerna medan transposon överför genetiskt material mellan kromosomer inom samma genom.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är en plasmid
     - Definition, klasser, funktioner
2. Vad är en Transposon
     - Definition, klasser, funktioner
3. Vad är likheterna mellan plasmid och transposon
     - Översikt över gemensamma funktioner
4. Vad är skillnaden mellan plasmid och transposon
     - Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelord: kolplasmider, konjugativ plasmid, nedbrytande plasmider, DNA-transposoner, F-plasmider, hoppgener, mobila genetiska element, plasmid, resistansplasmider, retrotransposoner, transposas, transposon, virulensplasmider

Vad är en plasmid

En plasmid avser ett genetiskt element som replikerar oberoende av kromosomerna. Plasmider är dubbelsträngade, cirkulära DNA-molekyler, som förekommer i cytoplasma hos bakterier, arkeor, jäst och protozoaner. Storleken på en plasmid kan variera från 1 till 1000 kbp. En till tusentals olika plasmidtyper kan identifieras i olika typer av celler. Huvudfunktionen hos plasmider i naturen är att involvera i konjugation, vilket är en mekanism för horisontell genöverföring (HGT). HGT avser rörelsen av genetiskt material mellan organismer.

Även om plasmider är närvarande i bakterier, är de inte nödvändiga för överlevnad av bakterier under normala förhållanden. De innehåller information som är nödvändig för antibiotikaresistens, metallbeständighet, kvävefixering och toxinproduktion. Naturligt förekommande plasmider kan modifieras med in vitro tekniker som kodtransformation. Plasmider är typer av vektorer som används som bärare för att bära genetisk information till en andra cell. En plasmidvektor visas i Figur 1.

Figur 1: pBR322

Funktioner av plasmider

• Kan självreplikera inuti en cell
• Kan enkelt isoleras från celler
• Har en unik restriktionsplats för en eller flera restriktionsenzymer
• Införandet av ett främmande DNA-stycke kan inte ändra dess replikationsegenskaper
• Kan sekvensiellt återintroduceras i nya celler och transformanterna kan väljas
• Förekommer inte fritt i naturen

Klassificering av plasmider

Plasmider kan klassificeras på ett antal sätt. Baserat på konjugationsmekanismen kan plasmider klassificeras som konjugativa och icke-konjugativa plasmider. Konjugativa plasmider består av en uppsättning överföring (tra) gener, kodade för sex pili, främja konjugering (sexuell reproduktion) av bakterier. Transformationen av plasmider från en till en annan bakterie sker via sexpilli. Non-konjugativa plasmider överförs med hjälp av konjugativa plasmider. Bakteriell konjugation visas i figur 2.

Figur 2: Konjugering

Fem klasser av plasmider kan också identifieras baserat på deras funktion:

• F-plasmider - F plasmider innehåller tra. Således är de kapabla att uttrycka sexpilli under konjugering.
• Resistansplasmider - Resistensplasmider innehåller gener som ger resistens mot antibiotika eller gifter. De var historiskt kända som R-faktorer innan plasmidernas natur förstods.
• Col plasmider - Kolplasmider innehåller gener som kodar för bakteriociner, proteiner som kan döda andra bakterier.
• Degradativa plasmider - Nedbrytande plasmider möjliggör uppslutning av ovanliga substanser såsom toluen och salicylsyra.
• Virulensplasmider - Virulensplasmider gör bakterien till en patogen.

Vad är en Transposon

En transposon refererar till ett kromosomalt segment som kan translokeras mellan kromosomal, plasmid eller fag-DNA. Transposoner är också kända som transposerbara element (TE). Transposition sker i frånvaro av en komplementär sekvens i värd-DNA. Transposoner orsakar mutationer i genomet. Vid transposition kan genomets storlek antingen ökas eller minskas. Eftersom transposoner kan innehålla gener är de kända som hoppande gener.

Klassificering av transposon

De två klasserna av transposoner är retrotransposoner och DNA-transposoner. Livscykeln för en retrotransposon visas i figur 3.

Figur 3: Retrotransposoncykel

retrotransposoner transponera genom en RNA-mellanprodukt med användning av ett "kopiera och klistra" -metod; en RNA-kopia av ett DNA-segment görs först, och därefter omvandlas det omvändt till ett DNA-segment. Långa terminala upprepningar (LTRs) och korta terminala upprepningar (STR) är de två typerna av retrotransposoner. De flesta retrotransposons är LTRs. LTR transposon uppvisar en liknande struktur och funktion till retrovirus. En LTR transposon visas i figur 4.

Figur 4: LTR Transposon

DNA-transposoner transponera genom en "cut-and-paste" -metod; en transposon skärs från en position av genomet och införs i ett annat läge. Transposas är enzymet involverat i DNA-transposition. En bakteriell DNA transposon visas i figur 5.

Figur 5: Bakteriell DNA-transposon

DNA-transposoner flankeras av två terminala inverterade upprepningar (TIR), vilka kännetecknas av transposas för excisionen. Vid införandet dupliceras DNA: t i målstället, vilket bildar målplats dupliceringar (TSD). Mekanismen för DNA-transposition visas i figur 6.

Figur 6: DNA-transposition

I båda klasserna av transposoner kan de icke-autonoma elementen som inte kodar proteiner som krävs genom mobilisering av transposonet vara närvarande. Därför är dessa transposoner förmodligen beroende av autonoma transposoner för deras rörlighet. Som ett exempel ärminiatyr inverterade-återkommande transposerbara element (kvalster) är korta (80-500 bp) DNA-transposonliknande element. De är huvudsakligen närvarande i eukaryoter, särskilt i växtarter. Även om de har TIR och flankeras av TSD, saknar MITE-transposas kodande genen. Således är MITEs förmodligen beroende av autonoma DNA-transposoner för deras mobilisering.

Likheter mellan plasmid och transposon

• Plasmid och transposon är två typer av mobila genetiska element, involverade i överföringen av genetiskt material mellan genomer och kromosomer.
• Både plasmider och transposoner består av dubbelsträngat DNA.
• Både plasmider och transposoner är naturligt förekommande inom cellerna.

Skillnad mellan plasmid och transposon

Definition

plasmid: En plasmid avser ett genetiskt element som replikerar oberoende av kromosomerna.

transposon: En transposon refererar till ett kromosomalt segment som kan translokeras mellan kromosomalt, plasmid eller fag-DNA.

Betydelse

plasmid: En plasmid är en extrakromosomal, självreplikativ DNA-molekyl, som naturligt förekommer i bakterier.

transposon: Transposon är en DNA-sekvens som rör sig runt olika positioner inom ett genom.

Förekomst

plasmid: Plasmider förekommer naturligt i bakterier och vissa eukaryota celler.

transposon: Transposoner förekommer i bakterier och alla eukaryota celler.

Klasser

plasmid: F-plasmiderna, resistansplasmiderna, kolplasmiderna, nedbrytningsplasmiden och virulensplasmiderna är de fem klasserna av plasmider.

transposon: Retrotransposoner och DNA-transposoner är de två klasserna av transposoner.

Själv replikering

plasmid: Plasmiderna är självreplikativa inuti cellen.

transposon: Transposoner är inte självreplikativa DNA-segment.

Karaktäristiska funktioner

plasmid: Plasmider består av ett replikationsställe, promotor, antibiotikaresistensgener och multipla kloningsställen.

transposon: Transposoner består av en kodande region för transposas, transposerbara gener och terminala upprepningar.

vektorer

plasmid: Plasmider används som vektorer för framställning av rekombinant DNA.

transposon: Transposoner används som vektorer för att införa flera baser i insertionsmutagenes.

Förändringar av genomet

plasmid: Plasmider kan användas för att infoga nya gener i genomet av en annan organism.

transposon: Transposoner är mutagener som ibland orsakar genetiska sjukdomar.

Slutsats

Plasmider och transposon är två typer av mobila genetiska element som överför DNA-segment. Både plasmider och transposon är naturligt förekommande inom celler. Plasmider är självreplikativa, cirkulära DNA-molekyler, som huvudsakligen finns i bakterier. De kan användas för att överföra gener mellan genomer. Transposons är DNA-segment som rör sig runt olika positioner inom genomet. Huvudskillnaden mellan plasmid och transposon är deras roll; plasmidöverföringsgenetiskt material mellan genomerna medan transposon överför genetiskt material mellan kromosomer inom samma genom.

Referens:

1. "Plasmider." Gränslös mikrobiologi, tillgänglig här.
2. Muñoz-López, Martín och José L. García-Pérez. "DNA Transposons: Nature and Applications in Genomics." Nuvarande Genomics, Bentham Science Publishers Ltd., Apr. 2010, Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "PBR322" Av Ayacop (+ Yikrazuul) - Egent arbete (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Konjugering" av adenosin - eget arbete (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
3. "Retrotransposons" Av Mariuswalter - Egent arbete (CC BY-SA 4.0) via Wikimedia Commons
4. "Sammansatt transposon" Av Jacek FH - självtillverkat, baserat på Bild: Sammansatt transposon.jpg (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
5. "DNA Transposon" Av Mariuswalter - Egent arbete (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia