En Identifisering av ER Elementer i E. coli
ER elementer ble først oppdaget av effekter forårsaket hvis disse elementene er integrert i lac (Malamy, 1966, 1970) og gal operons (Saedler og Starlinger, 1967a,b; Jordan et al., 1967; Adhya og Shapiro, 1969) av E. coli og i de tidlige mot høgre operon av sin bacteriophage lambda (Brachet et al., 1970)., Elementene føre til en null-mutasjon i genet som de integreres og en veldig sterk polar effekt på alle gener av operon ligger distally til det muterte genet. Den mutasjoner gå tilbake til den ville typen spontant, men hyppigheten av hjemfall ikke kunne bli styrket ved mutagens. Denne reist mistanke om at mutasjoner var ikke poenget mutasjoner, men DNA-rearrangements.,
Det kan være vist at mutasjon lagt DNA til gal operon ved å sammenligne tettheten av transducing lambda dgal bacteriophage som ikke bærer mutasjonen, og var ellers isogenic (Jordan et al., 1968; Shapiro, 1969). Dette utelukket muligheten for at mutasjoner ble forårsaket av en inversjon av DNA. For å skille mellom de to gjenværende muligheter, duplisering av en del av gal operon eller innsetting i denne operon av ubeslektede DNA, Michaelis et al., (1969) sammenlignet muterte og nonmutated DNA ved hybridizing RNA transkribert fra mutant å enten DNA. Disse eksperimentene tydelig viste at ekstra DNA funnet i mutanter ble ikke hentet fra gal operon. I tillegg, kan det bli vist at ekstra DNA i to uavhengige mutanter delt i det minste noen av disse sekvensene. Dette åpnet muligheten for at mutanter var ikke forårsaket av innsetting av tilfeldige deler av E. coli DNA, men heller av transposition av spesifikke transposable elementer.,
Denne hypotesen viste seg å være sant, er når et større antall mutanter ble undersøkt ved å sette inn heteroduplex DNA-molekyler i elektronmikroskop (Fiandt et al., 1972; Hirsch et al., 1972a,b; Malamy et al., 1972). Fire forskjellige elementer kunne bli identifisert på den tiden. De ble kalt innsetting sekvenser (ER) og nummerert fortløpende IS1 gjennom IS4. IS1 er ca 0.8 Kb (kilobases) lang. Den andre ER elementer som har en lengde på rundt 1,5 Kb. Et femte element, IS5, av lignende størrelse (Blattner et al.,, 1974) og et større innslag av litt mer enn 5 Kb, som av historiske grunner er kalt γ-δ(Guyer, 1978), har blitt oppdaget siden, men antallet synes å være nær metning for E. coli K12.
Innenfor begrensning av elektronmikroskop, det ER forskjellige elementer vil ikke dele sekvenser, mens ulike isolater av samme element er identiske. Selvfølgelig, dette utelukker ikke liten sekvens forskjeller mellom sistnevnte.,
Hybridisering av aktuelle DNA enkelt tråder deling bare ER element i utfyllende form, etterfulgt av fordøyelsen med single-strand-spesifikke nucleases tillater isolering av DNA i ren form (Ohtsubo og Ohtsubo, 1976; Schmidt et al., 1976). Den raske utviklingen av DNA-begrensning analyse og sekvensering metoder har faktisk tillatt fastsettelse av komplett sekvens av IS1 (Ohtsubo og Ohtsubo, 1978; Johnsrud, 1979), og IS2 (Ghosal et al., 1979a). Sekvensen av IS4 er nær ferdigstillelse i gang med å skrive dette kapittel (R. Klaer et al., upublisert eksperimenter).,
DNA–DNA hybridisering teknikker har blitt brukt til å søke etter tilstedeværelse av ER elementer i E. coli-kromosomet. IS1 og IS2 er til stede i ∼8 og ∼5 eksemplarer, henholdsvis (Saedler og Heiss, 1973). Bruk av Sørlige er blotting teknikken tillot nøyaktig bestemmelse av antall kopier av IS3 i E. coli K12 , og IS4 . I tillegg, noen av de ER elementer som ble vist å være gjennomført på E. coli fruktbarhet plasmider F (Davison et al., 1975a), og på noen R faktorer (Hu et al., 1975).,
Det ER elementer er ikke kjent for å kode gener som er oversatt til proteiner, men i tilfelle av IS1 kjente DNA-sekvensen ikke utelukke muligheten for oversettelse til et (par) peptid (s) av begrenset størrelse. Lengden på ER elementer som er til hinder for dannelsen av store proteiner. Den kjente effekter av elementene er derfor begrenset til en posisjon der de er integrert, og til tilstøtende DNA-sekvenser i posisjon cis. Disse effektene er beskrevet i de følgende avsnittene.
en Annen klasse av transposable DNA-elementer har blitt beskrevet siden 1974., De kalles transposons. Som regel, de er større enn det som ER elementene og blir oppdaget av effekter som er forårsaket av proteinet kodet i transposon DNA. Den første transposons er beskrevet koder for resistens mot antibiotika, og de fleste transposons kjent bære resistens gener (Datta et al. I 1971; Hekker og Jakob, 1974; for vurderinger, se Cohen, 1976; Kleckner, 1977). Det er, imidlertid, transposons som koder for en E. coli enterotoxin (Så et al., 1979), eller gener for laktose gjæring (Cornells et al., 1979)., Tn3, i tillegg til bærer et gen for β lactamase, også bærer gener som er involvert i transposition prosessen (Heffron et al., 1977; Gill et al., 1978; Chou et al., 1979). Det samme synes å være tilfelle for Tn5 (Berg et al., 1978).
Transposons er funnet i naturen som deler av plasmider. Den transposition mellom plasmider forklarer variasjonen som finnes med hensyn til flere resistens av ulike plasmider. I laboratoriet, transposition til genom av bacteriophage har blitt oppdaget, så vel som transposition til bakterielle kromosomene., Ingen av de kjente transposons, men er en naturlig bestanddel av E. coli K12-kromosom.
litteraturen på transposons er i kraftig vekst, og for en beskrivelse av mange forskjellige transposons er kjent på tidspunktet for å skrive denne artikkelen, leseren er henvist til mer omfattende vurderinger av dette emnet.
Alle transposons undersøkt så langt har en felles struktur: de bærer en gjentatt DNA-sekvens på deres termini, og unike DNA-koding av gener mellom disse gjentatte DNA-sekvenser. I de fleste tilfeller, gjentatte DNA-sekvenser som er invertert i forhold til hverandre., Størrelsen er variabel. I noen transposons invertert gjentar er ca 1,5 Kb, og det er grunn til å tro at disse sekvensene er uavhengig transposable ER elementer. I andre tilfeller, den gjentatte DNA er bare ca 0,15 Kb (f.eks., Tn1–3, koding ampicillin motstand (Heffron et al., 1975; Kopecko og Cohen, 1975).
I tilfelle av Tn9, koding motstand mot kloramfenikol (McHattie og Jackowski, 1977), og Tn1681, koding E. coli enterotoxin (Så et al., 1979), sekvensen gjentas ved termini IS1., I sistnevnte tilfelle, de to kopier av IS1 er høye relativt til hverandre, mens i den tidligere sak de to IS1 kopier er direkte gjentar. Som det er kjent fra DNA-sekvens av IS1 at dette elementet i seg selv er ikke sies opp av små avvikende DNA gjentar, er den generelle regelen at svært termini av transposons er invertert gjentas er bevart selv for Tn9. Faktisk, i tilfelle av IS2 (Ghosal et al., 1979a) og IS4 (Habermann et al., 1979), som han gjentar finnes på deres termini., Det generelle innholdet av denne observasjonen kan selv impliserer at det var en rolle av disse invertert gjentar i transposition prosessen.