A L’Identification des éléments IS chez E. coli
Les éléments IS ont d’abord été détectés par les effets causés par l’intégration de ces éléments dans les opérons lac (Malamy, 1966, 1970) et gal (Saedler et Starlinger, 1967a,B; Jordan et al., 1967; Adhya et Shapiro, 1969) d’E. coli et dans l’opéron précoce vers la droite de son bactériophage lambda (Brachet et al., 1970)., Les éléments provoquent une mutation nulle du gène dans lequel ils s’intègrent et un effet polaire très fort sur tous les gènes de l’opéron situé distalement au gène muté. Les mutations reviennent spontanément au type sauvage, mais la fréquence de réversion n’a pas pu être améliorée par les mutagènes. Cela a soulevé le soupçon que les mutations n’étaient pas des mutations ponctuelles, mais des réarrangements de L’ADN.,
on a pu démontrer que la mutation ajoutait de l’ADN à l’opéron gal en comparant la densité du bactériophage lambda dgal transducteur qui portait ou non la mutation et qui était par ailleurs isogène (Jordan et al., 1968; Shapiro, 1969). Cela excluait la possibilité que les mutations aient été causées par une inversion de L’ADN. Afin de distinguer entre les deux possibilités restantes, la duplication d’une partie de l’opéron gal ou l’insertion dans cet opéron d’ADN non apparenté, Michaelis et al., (1969) ont comparé L’ADN muté et l’ADN non muté en hybridant L’ARN transcrit du mutant à L’un ou l’autre ADN. Ces expériences ont clairement montré que l’ADN supplémentaire trouvé dans les mutants n’était pas dérivé de l’opéron gal. De plus, il a pu être démontré que l’ADN supplémentaire de deux mutants indépendants partageait au moins certaines de ces séquences. Cela a soulevé la possibilité que les mutants n’aient pas été causés par l’insertion de segments aléatoires de L’ADN D’E. coli, mais plutôt par la transposition d’éléments transposables spécifiques.,
Cette hypothèse s’est avérée vraie, lorsqu’un plus grand nombre de mutants ont été étudiés en insérant des molécules d’ADN hétéroduplex dans le microscope électronique (Fiandt et al., 1972; Hirsch et coll., 1972a, B; Malamy et coll., 1972). Quatre éléments différents ont pu être identifiés à ce moment-là. Ils ont été appelés séquences d’insertion (IS) et numérotés consécutivement IS1 à IS4. IS1 mesure environ 0,8 Kb (kilobases) de long. L’autre est des éléments ont une longueur d’environ 1,5 Ko. Un cinquième élément, IS5, de taille similaire (Blattner et al.,, 1974) et un élément plus grand d’un peu plus de 5 Kb, qui pour des raisons historiques est appelé γ-δ(Guyer, 1978), ont été détectés depuis, mais le nombre semble être proche de la saturation pour E. coli K12.
dans la limite du microscope électronique, les différents éléments IS ne partagent pas de séquences, tandis que les différents isolats du même élément sont identiques. Bien sûr, cela n’exclut pas les petites différences de séquence entre ces derniers.,
L’hybridation de brins simples d’ADN appropriés ne partageant que L’élément IS sous forme complémentaire, suivie d’une digestion avec des nucléases spécifiques à un brin permettent l’isolement de L’ADN IS sous forme pure (Ohtsubo et Ohtsubo, 1976; Schmidt et al., 1976). Le développement rapide de l’analyse de restriction de L’ADN et des méthodes de séquençage ont en effet permis de déterminer la séquence complète D’IS1 (Ohtsubo et Ohtsubo, 1978; Johnsrud, 1979) et D’IS2 (Ghosal et al., 1979a). La séquence D’IS4 est presque terminée au moment de la rédaction de ce chapitre (R. Klaer et al., expériences inédites).,
des techniques D’hybridation ADN–ADN ont été utilisées pour rechercher la présence d’éléments IS dans le chromosome D’E. coli. IS1 et IS2 sont présents en ∼8 et 5 5 exemplaires, respectivement (Saedler et Heiss, 1973). L’utilisation de la technique de buvard de Southern a permis de déterminer avec précision le nombre de copies D’IS3 chez E. coli K12 et D’IS4 . De plus, il a été démontré que certains des éléments IS étaient transportés sur le plasmide de fertilité F D’E. coli (Davison et al., 1975a), et sur certains facteurs R (Hu et coll., 1975).,
Les éléments IS ne sont pas connus pour coder des gènes qui sont traduits en protéines, bien que dans le cas D’IS1, la séquence d’ADN connue n’exclut pas la possibilité de la traduction en un (quelques) peptide (s) de taille limitée. La longueur des éléments IS empêche la formation de grandes protéines. Les effets connus des éléments IS sont donc limités à la position, où ils sont intégrés, et aux séquences D’ADN adjacentes en position cis. Ces effets sont décrits dans les sections suivantes.
Une autre classe d’éléments transposables de L’ADN a été décrite depuis 1974., Ils sont appelés transposons. En règle générale, ils sont plus grands que les éléments IS et sont détectés par des effets causés par des protéines codées dans l’ADN du transposon. Les premiers transposons décrits codent la résistance aux antibiotiques, et la plupart des transposons connus portent des gènes de résistance (Datta et al., 1971; Hedges et Jacob, 1974; pour des critiques, voir Cohen, 1976; Kleckner, 1977). Il existe cependant des transposons qui codent une entérotoxine E. coli (So et al., 1979), ou des gènes pour la fermentation du lactose (Cornells et coll., 1979)., Tn3, en plus de porter un gène pour la β lactamase, porte également des gènes impliqués dans le processus de transposition (Heffron et al., 1977; Gill et coll., 1978; Chou et coll., 1979). La même chose semble être vraie pour Tn5 (Berg et al., 1978).
les Transposons se trouvent dans la nature en tant que parties de plasmides. La transposition entre plasmides explique la variabilité observée en ce qui concerne la résistance aux médicaments multiples de différents plasmides. En laboratoire, la transposition au génome du bactériophage a été détectée ainsi que la transposition au chromosome bactérien., Cependant, aucun des transposons connus n’est un constituant naturel du chromosome K12 D’E. coli.
la littérature sur les transposons se développe rapidement, et pour une description des nombreux transposons différents connus au moment de la rédaction de cet article, le lecteur est renvoyé à des examens plus complets de ce sujet.
Tous les transposons étudiés jusqu’à présent ont une structure commune: ils portent une séquence d’ADN répétée à leur termini, et des gènes codant l’ADN uniques entre ces séquences D’ADN répétées. Dans la plupart des cas, les séquences D’ADN répétées sont inversées les unes par rapport aux autres., Leur taille est variable. Dans certains transposons les répétitions inversées sont environ 1,5 Ko, et il y a des raisons de soupçonner que ces séquences sont indépendamment éléments transposables. Dans d’autres cas, L’ADN répété n’est que d’environ 0,15 Kb (par exemple, Tn1–3, codant pour la résistance à l’ampicilline (Heffron et al., 1975; Kopecko et Cohen, 1975).
dans le cas du Tn9, codant la résistance au chloramphénicol (McHattie et Jackowski, 1977), et du Tn1681, codant l’entérotoxine D’E. coli (So et al., 1979), la séquence répétée à la termini est IS1., Dans ce dernier cas, les deux copies D’IS1 sont inversées relativement l’une par rapport à l’autre, tandis que dans le premier cas, les deux copies D’IS1 sont des répétitions directes. Comme il est connu de la séquence D’ADN D’IS1 que cet élément lui-même est terminé par de petites répétitions d’ADN incompatibles, la règle générale selon laquelle les termini mêmes des transposons sont des répétitions inversées est conservée même pour Tn9. En effet, dans le cas de IS2 (Ghosal et al., 1979a) et IS4 (Habermann et coll., 1979), on trouve des répétitions inversées à leur termini., La généralité de cette observation peut même impliquer un rôle de ces répétitions inversées dans le processus de transposition.