trasposone

In genetica molecolare, sequenza di acido nucleico (DNA o RNA) in grado di spostarsi autonomamente da una posizione a un’altra del genoma. I t., detti anche geni che saltano o elementi genetici trasponibili, sono stati rinvenuti in tutti gli organismi viventi (batteri, piante e animali). Nei primi anni 1950, B. McClintock trovò nei semi di mais lembi di tessuto colorato in modo insolito e dimostrò che tali colorazioni erano dovute a mutazioni genetiche spontaneamente reversibili, ereditabili e determinate dall’inserimento nel gene di brevi sequenze di DNA, da lei chiamate elementi di controllo. Il processo di trasposizione di sequenze di DNA è stato confermato da H. Seadler, P. Starlinger e J.A. Shapiro verso la fine degli anni 1960 in Escherichia coli, grazie alla scoperta di mutazioni genetiche caratterizzate dall’inserimento di ampi segmenti di DNA, detti sequenze di inserzione (IS, insertion sequence). Le IS, costituenti normali dei cromosomi batterici e dei plasmidi, sono gli elementi trasponibili più semplici e hanno dimensioni di 750-2500 coppie di basi. Esse contengono uno o più geni che codificano le trasposasi, proteine necessarie per la loro trasposizione; alle estremità dei geni vi sono corte sequenze ripetute e invertite (IR, inverted repeat), costituite da 10-40 paia di nucleotidi e disposte con un orientamento opposto l’una rispetto all’altra. Le IR sono riconosciute dall’enzima trasposasi e definiscono perciò le estremità della sequenza da trasporre. Se due elementi IS sono localizzati l’uno vicino all’altro possono trasporsi insieme, e nel processo di trasposizione traslocano anche il DNA tra loro interposto. Le due sequenze IS e il tratto tra loro intermedio costituiscono i t. compositi. Le sequenze di DNA comprese tra i moduli IS codificano nei batteri i fattori della resistenza agli antibiotici, caratteristica che ne ha permesso l’identificazione.

A differenza della maggior parte degli altri processi coinvolti nella ristrutturazione del genoma, la trasposizione non dipende da relazioni di omologia nelle sequenze accettrici e donatrici. A seconda del tipo di t., si possono distinguere due meccanismi di trasposizione: la trasposizione semplice e la trasposizione replicativa. In entrambi i casi, anche se con meccanismi diversi, l’enzima trasposasi produce tagli nelle sequenze nucleotidiche accettrice e donatrice. Nella trasposizione semplice (tipica del t. Tn10), il t. ‘salta’, in quanto viene perso dal sito donatore e integrato nel sito accettore. Nella trasposizione replicativa (tipica del t. Tn3), la sequenza nucleotidica del t. serve come stampo per la sintesi, da parte della DNA polimerasi, di un nuovo t. che viene integrato nel sito accettore. Gli elementi trasponibili Ty di Saccharomyces cerevisiae sono organizzati in modo alquanto diverso dai t. batterici, ma somigliano molto ai retrovirus: invece delle IR, i t. Ty recano, alle estremità, ripetizioni dirette chiamate LTR (long terminal repeat). Le LTR contengono promotori forti per le RNA polimerasi, cioè sequenze nucleotidiche in grado di aumentare i livelli di espressione di un gene o di determinare l’accensione di un gene silente. Inoltre gli elementi Ty si traspongono attraverso un intermedio a RNA e portano sequenze che codificano proteine simili alle proteine retrovirali, tra cui la trascrittasi inversa. Mediante gli elementi trasponibili è stato possibile mappare alcuni geni e introdurre sequenze nucleotidiche estranee in vari organismi al fine di studiarne il ruolo. Il processo di trasposizione è controllato geneticamente. Infatti, un inserimento casuale, non controllato, di DNA nel genoma può condurre alla deregolazione di un gene essenziale, causando la morte della cellula o la sua trasformazione neoplastica. Riarrangiamenti programmati del genoma possono invece essere considerati come utili strategie per la produzione della diversità degli organismi. Per es., i tripanosomi utilizzano la trasposizione per variare le glicoproteine di superficie, e questo consente loro di eludere la sorveglianza del sistema immunitario dell’ospite e quindi di sopravvivere.