Транспозируемые (подвижные, мигрирующие, транслоцируемые) генетические элементы — это сегменты ДНК, способные к переме- щению в пределах одного генома или с одного генома на другой.
У прокариотов транспозируемые генетические элементы представлены сегментами ДНК двух типов — инсерционными последо- вательностями (IS) и транспозонами (Тп).
Инсерционные последовательности ДНК представляют собой последовательности, состоящие из 768-5000 пар азотистых оснований. Они обнаружены в плазмидах, фагах, бактериальных хромосомах, причем встречаются так часто, что многие исследователи считают их нормальными компонентами бактерий. Инсерционные после- довательности (ISI, IS2, IS4, IS5, IS102 и др.) в большинстве своем многокопийны. Они перемещаются с высокой частотой. Их миграция происходит на основе генетической рекомбинации.
Транспозоны организованы значительно сложнее, нежели инсерцион- ные последовательности. В упрощенном виде можно сказать, что транспозон представляет собой сегмент ДНК, середина которого представлена геном или генами устойчивости, а фланги — инсерционными последовательностями, обеспечивающими его передвижение. Размеры транспозонов — 2000-20 500 пар азотистых оснований. Для транспозонов характерны значительные инвертированные повторы.
Транспозируемые элементы клеток-прокариотов перемещаются по маршруту хромосома — плазмида — другая плазмида — хромо- сома. Перемещение транспозонов обеспечивается специализированным репликативным процессом, который не связан с генерацией экстрахромосомных форм. В экспериментальных условиях любой транспозон можно включить практически в любую плазмиду.
Генетические элементы, сходные с транспозируемыми, существуют также в клетках эукариотов, где они представлены разными повторяющимися последовательностями ДНК. Одни из этих элементов транспозируются в результате повторного включения (реинсерции) в геном продукта реверсивной транскрипции (копии РНК). Такие элементы получили название ретроэлементов. Напротив, другие элементы транспозируются прямо через копии ДНК.
Наиболее известными ретроэлементами являются ретротранспозоны с короткими терминальными повторами, такие как ретротранспозоны I или R2 у дрозофил, Line у млекопитающих, Ingi у трипаносом. Копии этих ретротранспозонов кодируют белки, необходимые для обратной транскрипции, т. е. их транспозиция осуществляется с использованием РНК в качестве интермедиата. К этой категории ретроэлементов принадлежат также последовательности с длинными терминальными повторами, в частности последовательности copia и gypsi у дрозофил, 7у~фактор дрожжей и LI-элементы у млекопитающих. У этих последовательностей повторы достигают 500 пар оснований. Наконец, ретротранспозонами многие считают также последовательности, которые, помимо инсерционной способности, обладают инфицирующими свойствами, например отдельные ретровирусы (лейкоза птиц, лейкемии млекопитающих, иммунодефицита млекопитающих).
Элементы, которые сходны по транспозиции с транспозоном Tnl, транспозируются прямо через копии ДНК, характеризуются инвер- тированными терминальными повторами и открытыми рамками чтения, кодирующими фермент транспозазу. К таким элементам принадлежат транспозоны Р и hobo у дрозофил, Ас, ДЗ и Ми у растений кукурузы, Тс I у нематод, TU у морских ежей.
В геноме человека найдена последовательность AIu длиной порядка 300 пар оснований и повторяющаяся в 100 000-300 000 копиях на гаплоидный набор хромосом, что составляет около 5\% генома человека. Alu-последовательности сходны с прямыми копиями ДНК на молекулах мРНК, ибо они содержат «отрезок» полидезоксиаденозина на их 3′-концах, а сходство Alu-последовательностей с транспозонами определяется тем, что они фланкированы прямыми повторами 7-20 пар оснований.
В геноме человека открыты тандемно расположенные повторяющиеся последовательности Hinf, составленные из субъединиц длиной 172 и 147 пар оснований, а также транспозоны Mariner, тоже представленные повторами оснований. Транспозоны Mariner обнаружены, кроме того, в геномах дрозофилы, отдельных членистоногих, нематод и планарий.
Биологическое значение транспозонов заключается прежде всего в том, что они являются мутагенами.