Hauptunterschied – Plasmid vs. Transposon

Plasmide und Transposons sind zwei Arten von mobilen genetischen Elementen, die an der Übertragung von genetischem Material zwischen Genomen bzw. Chromosomen beteiligt sind. Insertionssequenzen (IS) und Episomen sind die anderen Arten von mobilen genetischen Elementen. Ein Plasmid ist ein extrachromosomales, selbstreplizierendes DNA-Molekül, das natürlicherweise in Bakterien vorkommt, während Transposon eine DNA-Sequenz ist, die sich innerhalb eines Genoms an verschiedenen Positionen bewegt. Plasmide sind typischerweise doppelsträngige, zirkuläre Moleküle. Transposons heißen „springende Gene‘, und sie können Mutationen und Veränderungen der DNA-Menge im Genom verursachen. Die Hauptunterschied zwischen Plasmid und Transposon ist das Plasmidtransfer genetisches Material zwischen Genomen, während Transposon genetisches Material zwischen Chromosomen innerhalb desselben Genoms transferiert.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist ein Plasmid? – Definition, Klassen, Funktionen 2. Was ist ein Transposon? – Definition, Klassen, Funktionen 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Plasmid und Transposon? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was ist der Unterschied zwischen Plasmid und Transposon? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Col-Plasmide, konjugatives Plasmid, abbauende Plasmide, DNA-Transposons, F-Plasmide, springende Gene, mobile genetische Elemente, Plasmid, Resistenzplasmide, Retrotransposons, Transposase, Transposon, Virulenzplasmide

Was ist ein Plasmid?

Ein Plasmid bezieht sich auf ein genetisches Element, das sich unabhängig von den Chromosomen repliziert. Plasmide sind doppelsträngige, zirkuläre DNA-Moleküle, die im Zytoplasma von Bakterien, Archaeen, Hefen und Protozoen vorkommen. Die Größe eines Plasmids kann von 1 – 1.000 kbp variieren. Ein bis Tausende verschiedener Plasmidtypen können in verschiedenen Zelltypen identifiziert werden. Die Hauptfunktion von Plasmiden in der Natur ist die Konjugation, die ein Mechanismus des horizontalen Gentransfers (HGT) ist. HGT bezieht sich auf die Bewegung von genetischem Material zwischen Organismen.

Obwohl Plasmide in Bakterien vorhanden sind, sind sie unter normalen Bedingungen für das Überleben von Bakterien nicht notwendig. Sie enthalten Informationen, die für Antibiotikaresistenz, Metallresistenz, Stickstofffixierung und Toxinproduktion notwendig sind. Natürlich vorkommende Plasmide können durch In-vitro-Techniken wie Codetransformation modifiziert werden. Plasmide sind Arten von Vektoren, die als Vehikel verwendet werden, um genetische Informationen zu einer zweiten Zelle zu transportieren. Ein Plasmidvektor ist in 1 gezeigt.

Abbildung 1: pBR322

Merkmale von Plasmiden

Klassifizierung von Plasmiden

Plasmide können auf verschiedene Weise klassifiziert werden. Basierend auf dem Konjugationsmechanismus können Plasmide in konjugative und nicht-konjugative Plasmide eingeteilt werden. Konjugative Plasmide bestehen aus einer Reihe von Transfergenen (tra), die für Sex-Pili kodiert sind und die Konjugation (sexuelle Fortpflanzung) von Bakterien fördern. Die Transformation von Plasmiden von einem Bakterium in ein anderes erfolgt über Sexpillen. Nicht-konjugative Plasmide werden mit Hilfe konjugativer Plasmide übertragen. Die bakterielle Konjugation ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Konjugation

Fünf Klassen von Plasmiden können auch anhand ihrer Funktion identifiziert werden:

Was ist ein Transposon?

Ein Transposon bezieht sich auf ein chromosomales Segment, das zwischen Chromosomen-, Plasmid- oder Phagen-DNA transloziert werden kann. Transposons sind auch bekannt als transponierbare Elemente (TE). Die Transposition erfolgt in Abwesenheit einer komplementären Sequenz in der Wirts-DNA. Transposons verursachen Mutationen im Genom. Während der Transposition kann die Größe des Genoms entweder vergrößert oder verkleinert werden. Da Transposons Gene enthalten können, werden sie als springende Gene bezeichnet.

Klassifizierung von Transposon

Die zwei Klassen von Transposons sind Retrotransposons und DNA-Transposons. Der Lebenszyklus eines Retrotransposons ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3: Retrotransposon-Zyklus

Retrotransposons Transponieren durch ein RNA-Zwischenprodukt mit einer „Copy-and-Paste“-Methode; Zuerst wird eine RNA-Kopie eines DNA-Segments erstellt und dann in ein DNA-Segment revers transkribiert. Lange Terminalwiederholungen (LTRs) und kurze Terminalwiederholungen (STRs) sind die beiden Arten von Retrotransposons. Die meisten Retrotransposons sind LTRs. Das LTR-Transposon weist eine ähnliche Struktur und Funktion wie Retroviren auf. Ein LTR-Transposon ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4: LTR-Transposon

DNA-Transposons Transponieren durch eine „Ausschneiden-und-Einfügen“-Methode; ein Transposon wird aus einer Position des Genoms herausgeschnitten und an einer anderen Position eingefügt. Transposase ist das Enzym, das an der DNA-Transposition beteiligt ist. Ein bakterielles DNA-Transposon ist in Abbildung 5 dargestellt.

Abbildung 5: Bakterielles DNA-Transposon

DNA-Transposons werden von zwei terminalen invertierten Wiederholungen (TIRs) flankiert, die von der Transposase für die Exzision erkannt werden. Nach der Insertion wird die DNA in der Zielstelle dupliziert, wodurch Zielstellenduplikationen (TSDs) gebildet werden. Der Mechanismus der DNA-Transposition ist in Abbildung 6 dargestellt.

Abbildung 6: DNA-Transposition

In beiden Transposonklassen können die nicht-autonomen Elemente vorhanden sein, die keine Proteine ​​codieren, die für die Mobilisierung des Transposons benötigt werden. Daher sind diese Transposons für ihre Mobilität vermutlich auf autonome Transposons angewiesen. Als Beispiel sind die transponierbaren Miniaturelemente mit umgekehrter Wiederholung (MITEs) sind kurze (80-500 bp) DNA-Transposon-ähnliche Elemente. Sie kommen hauptsächlich in Eukaryoten vor, insbesondere in Pflanzenarten. Obwohl sie TIRs haben und von TSDs flankiert werden, fehlt den MITEs das Transposase-kodierende Gen. Somit sind MITEs für ihre Mobilisierung vermutlich auf autonome DNA-Transposons angewiesen.

Ähnlichkeiten zwischen Plasmid und Transposon

Unterschied zwischen Plasmid und Transposon

Definition

Plasmid: Ein Plasmid bezieht sich auf ein genetisches Element, das sich unabhängig von den Chromosomen repliziert.

Umsetzung: Ein Transposon bezieht sich auf ein chromosomales Segment, das zwischen Chromosomen-, Plasmid- oder Phagen-DNA transloziert werden kann.

Bedeutung

Plasmid: Ein Plasmid ist ein extrachromosomales, selbstreplizierendes DNA-Molekül, das natürlicherweise in Bakterien vorkommt.

Umsetzung: Transposon ist eine DNA-Sequenz, die sich innerhalb eines Genoms um verschiedene Positionen bewegt.

Auftreten

Plasmid: Plasmide kommen natürlicherweise in Bakterien und einigen eukaryontischen Zellen vor.

Umsetzung: Transposons kommen in Bakterien und allen eukaryontischen Zellen vor.

Klassen

Plasmid: Die F-Plasmide, Resistenzplasmide, col-Plasmide, degradative Plasmide und Virulenzplasmide sind die fünf Klassen von Plasmiden.

Umsetzung: Retrotransposons und DNA-Transposons sind die zwei Klassen von Transposons.

Selbstreplikation

Plasmid: Plasmide sind innerhalb der Zelle selbstreplizierend.

Umsetzung: Transposons sind keine selbstreplizierenden DNA-Segmente.

Charakteristische Eigenschaften

Plasmid: Plasmide bestehen aus einem Replikationsursprung, einem Promotor, Antibiotikaresistenzgenen und mehreren Klonierungsstellen.

Umsetzung: Transposons bestehen aus einer kodierenden Region für Transposase, transponierbaren Genen und terminalen Wiederholungen.

Vektoren

Plasmid: Plasmide werden als Vektoren verwendet, um rekombinante DNA herzustellen.

Umsetzung: Transposons werden als Vektoren verwendet, um mehrere Basen bei der Insertionsmutagenese zu inserieren.

Veränderungen des Genoms

Plasmid: Plasmide können verwendet werden, um neue Gene in das Genom eines anderen Organismus einzufügen.

Umsetzung: Transposons sind Mutagene, die manchmal genetische Krankheiten verursachen.

Abschluss

Plasmide und Transposon sind zwei Arten von mobilen genetischen Elementen, die DNA-Segmente übertragen. Sowohl Plasmide als auch Transposon kommen natürlicherweise in Zellen vor. Plasmide sind selbstreplizierende, zirkuläre DNA-Moleküle, die hauptsächlich in Bakterien vorkommen. Sie können verwendet werden, um Gene zwischen Genomen zu übertragen. Transposons sind DNA-Abschnitte, die sich innerhalb des Genoms an verschiedenen Stellen bewegen. Der Hauptunterschied zwischen Plasmid und Transposon ist ihre Rolle; Plasmidtransfer genetisches Material zwischen Genomen, während Transposon genetisches Material zwischen Chromosomen innerhalb desselben Genoms transferiert.

Referenz:

1. „Plasmide“. Grenzenlose Mikrobiologie, hier verfügbar.2. Muñoz-López, Martín und José L. García-Pérez. "DNA-Transposons: Natur und Anwendungen in der Genomik." Current Genomics, Bentham Science Publishers Ltd., April 2010, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „PBR322“ von Ayacop (+ Yikrazuul) – Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia2. „Konjugation“ von Adenosin – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia3. „Retrotransposons“ von Mariuswalter – Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia4. „Composite transposon“ Von Jacek FH – Eigenbau, basierend auf Image:Composite transposon.jpg (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia5. „DNA-Transposon“ von Mariuswalter – Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia