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Lexikon der Biologie: transponierbare Elemente

transponierbare Elemente [von latein. transponere = versetzen], mobile genetische Elemente, DNA-Bereiche, die ihre Position innerhalb des Genoms ändern können (Transposition). Entdeckt wurden sie erstmals von B. McClintock bei ihren Untersuchungen in den 1940er und 1950er Jahren an Indianer-Mais, bei dem instabile Mutationen, welche variegierte Phänotypen (Variegation) ausprägen, auffielen. Damals bezeichnete sie die gefundenen mobilen Sequenzen als Kontrollelemente („controlling elements“). Später entdeckte man in japanischen Krankenhäusern mobile Antibiotika-Resistenz-Gene (Antibiotika-Resistenz) in Shigella-Bakterien (Shigella), die eine schwer zu bekämpfende Ruhr auslösten. Diese waren die ersten „springenden“ DNA-Sequenzen, die als Transposonen bezeichnet wurden. Die einfachsten transponierbaren Elemente sind die bakteriellen Insertionselemente und Transposonen (Tn1, Tn2 usw.), doch auch Bakteriophagen (z.B. der Mu-Phage) und Plasmide können zu den transponierbaren Elementen gezählt werden. Des weiteren gibt es in Genomen Höherer Organismen transponierbare Elemente, wie z.B. das Ty-Element bei Hefen, das P-Element, das FB-Element und das copia-Element bei der Taufliege (Drosophila melanogaster), das Ac-Ds-System (Ac-Ds) bei Mais, intrazisternische Partikel (IAPs) im Cytoplasma von Mauszellen sowie lange und kurze, verstreut liegende Sequenzwiederholungen (LINE bzw. SINE; Retroelemente) im Genom vieler Säugetiere einschließlich dem des Menschen. Dabei ist die Analogie zwischen den transponierbaren Elementen der Phagen, Bakterien und Eukaryoten auffallend. In der Regel sind transponierbare Elemente im Genom einer Spezies in mehreren Kopien enthalten. Die in transponierbaren Elementen enthaltenen Gene können mit diesen ihre Position auf dem Genom verändern und werden daher als springende Gene bezeichnet. Die Frequenz der Transpositionen wird dabei durch die Konzentration der Transposase in einer Zelle bestimmt. Zwischen transponierbaren Elementen und den betroffenen Genomen bestehen zahlreiche Wechselwirkungen, welche sowohl den Aufbau als auch die Expression und die Flexibilität des Genoms beeinflussen. So können transponierbare Elemente Mutationen in Form von Translokationen, Deletionen oder Inversionen (Chromosomenaberrationen) auslösen. Eine Kontrolle der Transposase-Genexpression ist deshalb für die Zelle sehr wichtig. Einfluß kann das Genom auf die transponierbaren Elemente nehmen über chemische Modifizierung (Methylierung) oder das Spleißen ihrer Transkripte. Andererseits können transponierbare Elemente auch die Fitness (Adaptationswert) eines Organismus positiv beeinflussen – besonders, wenn dieser sich neuen Umweltbedingungen anpassen (Anpassung) muß und durch eine erhöhte Mutationsrate einen Selektionsvorteil erfahren kann. egoistische Gene, mariner.

S.Gä.

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