Bài giảng Gen và hệ gen eukaryote

Gen vÀ HỆ Gen eukaryote Gen là đơn vị di truyền quyết định một tính trạng của cơ thể. Thông tin di truyền của gen được mã hoá trong ADN dựa vào trỡnh tự đặc hiệu của các nucleotid. Gen có chức năng sản xuất ra phân tử ARN hoặc chuỗi polypeptid. Cấu trỳc của gen Các gen mã hoá protein được giải mã nhờ hai quá trỡnh chính. Thứ nhất, các gen mã hoá protein (các gen cấu trúc) hoạt động như một khuôn cho sự sản sinh một phân tử ARN (quá trỡnh sao chép) được gọi là ARN thông tin (mARN). Thứ 2, các phân tử mARN riêng biệt sẽ tương tác với các cấu tử khác gồm các ribosom, ARN vận chuyển (ARNs) và thông qua các phản ứng enzym để sản sinh ra phân tử protein (quá trỡnh phiên mã). Central Dogma DNA RNA Protein Transcription Translation Cellular Activity Cấu trúc gen của các sinh vật nhân chuẩn Intron Exon Tớn hiệu chuyển peptit Vị trớ gắn riboxom Hộp TATA Hộp AGGA/CAAT UAA UAG UGA Kết thỳc dịch mó Bắt đầu dịch mó Bắt đầu giải mó AUG AATAAT Tớn hiệu poly A húa 5’ 3’ Kết thỳc giải mó Đuụi Poly A Vựng điều hũa ngược dũng Vựng điều hũa xuụi dũng Promotor Khung đọc mở Cỏc exon và intron Exon là những trỡnh tự mang thụng tin di truyền, thường được dịch mó sang protein. Intron hay cũn gọi là cỏc trỡnh tự xen kẽ khụng mang mó di truyền. Chỳng sẽ được phiờn mó nhưng khụng được dịch mó. Các intron này sẽ bị cắt bỏ trong quá trỡnh biến đổi tiền mARN thành mARN hoạt động Vùng khởi động (promotor) Vựng khởi động của sự phiờn mó ở eukaryote Các dấu hiệu chuỗi poly A Khung đọc mở (open reading frame) Phần gen mó húa protein được gọi là khung đọc mở. Mối bộ 3 nucleotit của khung đọc mở tương ứng với một codon mó húa cho một amino axit. Khung đọc mở được đọc từ đầu 5’ --- 3’ dọc theo phõn tử mARN. Khung đọc mở bắt đầu bằng 1 mó khởi động (AUG) và kết thỳc bởi mó kết thỳc (UAA/UAG/UGA) Hoạt động của gen Hoạt động của gen thể hiện ở 3 quá trỡnh a-Tự tái bản ADN b-Phiên mã các ARN (mARN, rARN và tARN) c- Dịch mã hay quá trỡnh sinh tổng hợp protein theo khuôn mẫu mARN trên riboxom và lắp ráp acid amin nhờ tARN. Hoạt động của gen Hệ gen và cấu trỳc của hệ gen Hệ gen hay genom là khỏi niệm dựng để chỉ toàn bộ lượng ADN của của tế bào, bao gồm tất cả cỏc gen và cỏc ADN giữa cỏc gen. Cấu trỳc của hệ gen Hệ gen của eukaryote rất phức tạp về cấu trỳc và chức năng. Hầu hết các eukaryote chứa thụng tin di truyền trong các tổ chức khác nhau là: nhân ty thể lục lạp (ở các sinh vật có quá trỡnh quang hợp) Hệ gen nhõn Độ lớn: 10 Mb - > 100.000 Mb Tương quan thuận với tớnh phức tạp của tổ chức cơ thể. Hệ gen của sinh vật bậc cao thường lớn hơn cỏc sinh vật bậc thấp hơn. Số lượng gen trong hệ gen Lượng ADN lặp lại. Thường thỡ hệ gen lớn thường chứa số bản sao cỏc trỡnh tự lặp lại cao Đặc điểm cấu trỳc Hệ gen nhõn được cấu trỳc nờn từ một bộ cỏc phõn tử ADN mạch thẳng. (khỏc với prokaryote) Mỗi phõn tử ADN được chứa trong một nhiễm sắc thể. (sinh vật eukaryote đều cú ớt nhất 2 nhiễm sắc thể) Hệ gen của nhân ở loài khác nhau chứa hàm lượng ADN khác nhau. Bộ nhiễm sắc thể trong nhõn cú số lượng và chiều dài khác nhau tuỳ vào loài Bảng. Hàm lượng ADN, gen và nhiễm sắc thể trong một số hệ gen sinh vật (i) Loại ADN lặp lại ở mức độ cao Thường chiếm khoảng 10 % ADN của mỗi tế bào. Là các trỡnh tự ngắn dưới 10 bặp bazơ và có 105 - 107 bản sao cho mỗi genom. Những trỡnh tự này thường không mã hoá và thường gắn với các vùng chuyên biệt trên nhiễm sắc thể như là centromere hay telomere Các khối lớn của các ADN lặp lại nhiều lần có thể có các kiểu đậm đặc khác nhau trong chu kỳ tế bào so sánh với những phần còn lại của genom dẫn đến các kiểu nhuộm mầu khác nhau ở những vùng này của nhiễm sắc thể, được gọi là thể dị sắc. Các loại ADN trong genom nhân (ii) Loại ADN có trỡnh tự lặp lại thấp hoặc trung bỡnh, Chiếm khoảng 20 %. Loại này chứa các đoạn được lặp lại có kích thước lớn hơn (100 cặp bazơ), được lặp lại từ một số đến hàng nghỡn lần và thường xen kẽ với các trỡnh tự chỉ lặp lại một lần dọc theo nhiễm sắc thể. Một số trong nhưng loại ADN này có một chức năng đã biết như mã hoá cho rARN, mARN hay 5S ARN; Ví dụ cả 2 gen histone và gen ARN ribosom đều có mặt như là các bản sao chép nhiều lần trong genom nhân. Genom nhân của V. faba có khoảng 4750 r ARN trong khi genom của V.sativa chỉ có 1875. Các loại ADN trong genom nhân (iii) Loại ADN chứa trỡnh tự độc nhất. Chiếm khoảng 70 % ADN. Chỉ có một bản và những trỡnh tự này chỉ lặp lại đôi lần, mã hoá cho các protein. Trong hầu hết các cây trồng, chỉ có khoảng 20 - 40 % của bộ genom là có chứa trỡnh tự ADN chỉ lặp lại một lần Các loại ADN trong genom nhân Genom ty thể Độ lớn rất biến động và không tương ứng với tính phức tạp của sinh vật. Hệ gen ty thể của động vật thường nhỏ với tổ chức di truyền được gói gọn, các gen được sắp xếp sát nhau với ít khoảng trống ở giữa. Genom ty thể ở thực vật lớn hơn genom ty thể ở động vật có vú và nấm men. Kích thước hệ gen ty thể khác nhau rất lớn giữa các loài thực vật khác nhau.Vớ dụ, genom ty thể của Brassica campestris có độ lớn 218 kb nhưng Cucumis melo có ty thể với 2400 kb. Tổ chức di truyền của thực vật cũng ít gói gọn hơn với một số lượng khá lớn các gen có chứa introns. Số lượng các bản sao của genom ty thể còn chưa được biết rõ. Mỗi ty thể của người có khoảng 10 phân tử giống nhau (khoảng 8000/1 tế bào) trong khi ở S. cerevisiae số lượng có khoảng 6500 với khoảng 100 genom /1 ty thể. Tồn tại chủ yếu ở dạng mạch vũng, tuy nhiờn đụi khi cũng xuất hiện ở dạng mạch thẳng (nấm men, Paramecium, Chlamydomonas ) Thụng tin di truyền chứa trong hệ gen ty thể Hệ gen ty thể chứa cỏc gen mó húa cho rARN của ty thể và một số thành phần protein của chuỗi hụ hấp Ngoài ra cũn chứa gen mó húa t ARN, Protein ribosom và một số protein liờn quan đến quỏ trỡnh phiờn mó, dịch mó, và vận chuyển cỏc protin khỏc vào ty thể từ tế bào chất. Số lượng gen rất biến động, phụ thuộc vào loài: vớ dụ ở tảo xanh là 12, arabidopsis thaliana là 52 và ở vi khuẩn Reclinomonas americana là 92 Bảng XX.Các gen đã được xác định trong genom ty thể Bảng.Các gen đã được xác định trong genom ty thể Hệ gen lục lạp Lục lạp cũng có ADN nhưng ở dạng các phân tử có cấu trúc vòng. Mặc dầu mỗi lục lạp và ty thể chứa nhiều hơn một nhiễm sắc thể, ở trong mỗi cơ quan tử mỗi nhiễm sắc thể vòng chứa các gen giống nhau. Hầu hết hệ gen của luc lạp có khoảng 200 gen. Các gen này mã hoá cho các ARN ribosome và vận chuyển đồng thời mã hoá cho protein của ribosome và các protein có liên quan đến hoạt động quang hợp. Thụng tin di truyền chứa trong hệ gen lục lạp Bảng. Các gen lục lạp của thực vật bậc cao và chức năng của chỳng Ghi chú Bảng. Các gen lục lạp của thực vật bậc cao và chức năng của chỳng Bảng. Các gen lục lạp của thực vật bậc cao và chức năng của chỳng Hỡnh. Sơ đồ cấu trúc hệ gen lục lạp ở cây lúa. Gen và hệ gen của thể prokaryote Cấu trỳc gen của thể prokaryote Z Hỡnh. Cấu trỳc operon lactose của E.coli. Hỡnh. Vựng khởi động của sự phiờn mó ở prokaryote Hệ gen của virus Cỏc virus thường cú lượng thụng tin di truyền ớt hơn nhiều so với cỏc sinh vật eukaryote. Bộ gen của virus cú thể là ADN hoặc ARN. ADN của virus cú thể là chuỗi đơn (ở thực khuẩn thể) hay chuỗi kộp. ADN của virus cú cấu trỳc đặc biệt ở dạng vũng: hai chuỗi ADN nối đồng húa trị với nhau tạo thành hỡnh chiếc vũng khộp kớn liờn tục, khụng cú đầu 3’ và 5’. ADN của virus gồm hàng nghỡn đến hàng chục nghỡn nucleotit. Bảng. Kớch cỡ ADN và thể virus (viral particle) của một số thực khuẩn thể Hệ gen của vi khuẩn ADN của vi khuẩn được nằm trờn nhiễm sắc thể. Phần lớn cỏc vi khuẩn chỉ cú một nhiễm sắc thể. ADN của vi khuẩn cũng ở dạng vũng, chuỗi kộp. Trờn ADN cú chứa cỏc gen mó húa cho một protein đặc thự. Ngoài nhiễm sắc thể chớnh, vi khuẩn cũn chứa dạng ADN khỏc được gọi là plasmid cú kớch thước bộ hơn, dạng vũng, có khả năng tự nhân bản. Các plasmid thường chứa một số gen có tính đặc thù rất cao Cỏc dạng Plasmid ở vi khuẩn F plasmid: mang các thông tin về giới tính của chúng và có thể được chuyển từ tế bào này sang tế bào khác thông qua quá trình tiếp hợp. R – plasmid: mang đặc tính chống chịu với kháng sinh Degradative plasmid : mang các gen đặc hiệu có khả năng sử dụng các chất trao đổi bất thường Cryp plasmid: không mang gen mã hoá bất kỳ chức năng nào Plasmid Kích thước của plasmid có thể dao động tự một cho đến vài trăm kilobyte. Mỗi plasmid có chứa một trình tự như la một gốc tái bản ADN. Không có vùng này thỡ chúng không thể tự nhân lên trong tế bào chủ. Một số plasmid có mặt khoảng từ 10 đến 100 bản sao trong một tế bào chủ, đây là những plasmid có số lượng bản sao lớn. Một số plasmid khác chỉ chứa từ 1 đến 4 bản sao trong một tế bào và được gọi là plasmid có số lượng bản sao thấp. Lượng ADN plasmid trong một vi khuẩn ít khi vượt quá 0,1 đến 5% ADN tổng số. ADN có trỡnh tự lặp lại trong hệ gen ADN có trỡnh tự lặp lại liền kề (Tandemly repeated DNA) Các ADN có trỡnh tự lặp lại liền kề hay còn gọi là các ADN vệ tinh. Gọi là các ADN vệ tinh vỡ các đoạn ADN này có chứa những trỡnh tự ADN được lặp lại liền nhau hỡnh thành nên các băng vệ tinh khi phân tích ADN của hệ gen bằng phương pháp ly tâm chênh lệch tỷ trọng (density gradient centrifugation). Một hệ gen có thể chứa nhiều loại ADN vệ tinh với đơn vị lặp lại khác nhau. Đơn vị lặp lại của các ADN vệ tinh thay đổi từ vài (200bp). ADN vệ tinh thường tỡm thấy ở tâm động hoặc vùng dị nhiễm sắc trên nhiễm sắc thể. Chúng thuộc nhóm các ADN có trỡnh tự lặp lại cao Minisatellite và microsatellite Minisatellite và microsatellite cũng được gọi là các ADN vệ tinh dù chúng không xuất hiện các băng vệ tinh khi phân tích tỷ trong ADN. Minisatellite là các đoạn ADN có đơn vị lặp lại dưới 25 bp, có chiều dài khoảng 20 kb Microsatellite thường dùng để chỉ ADN có đơn vị lặp lại ngắn thường là 4 bp hoặc ngắn hơn và có chiều dài thường nhỏ hơn150bp. Ví dụ Motif 5’-TTAGGG-3’ được lặp lại hàng trăm lần ở đầu cuối của nhiễm sắc thể người là một dạng minisatellite điển hỡnh. Microsatellite cũn được gọi là cỏc SSR. Ở cõy lỳa, cỏc dạng SSR là (GA)n, (GT)n, (AT)n, (GGT)n Các trỡnh tự lặp lại được phân bố rải rác trong hệ gen Cơ chế phổ biến nhất đối với những trỡnh tự này đú là sự di chuyển vị trớ (transposition). Chớnh cỏc yếu tố di truyền cú khả năng vận động (mobile genetic elements) giữa cỏc vị trớ khỏc nhau trong một hay nhiều hệ gen đó tạo ra cỏc trỡnh tự lặp lại phõn bố rải rỏc trong hệ gen và gúp phần làm đa dạng di truyền giữa cỏc cỏ thể trong loài. Cơ chế di chuyển Dựa vào cơ chế di chuyển, cỏc yếu tố cú khả năng vận động (cũn gọi là cỏc yếu tố chuyển vị) cú thể xếp thành hai nhúm: Nhúm cỏc yếu tố di chuyển thụng qua trung gian ARN (RNA transposons hay retroelements) Nhúm cỏc yếu tố di chuyển khụng cần ARN (DNA transposons) (i) Nhúm cỏc yếu tố di chuyển thụng qua trung gian ARN (RNA transposons) Hỡnh. Retrotransposition Tổng hợp một bản sao ARN của yếu tố di chuyển (transposon) thụng qua hoạt động phiờn mó Tổng hợp ADN từ bản ARN được phiờn mó. Quỏ trỡnh này cú sự tham gia của enzyme phiờn mó ngược (reverse transcriptase). Thường thỡ enzyme này được mó hoỏ bởi gen nằm ngay trong đoạn transposon Bản sao ADN của transposon tổ hợp vào hệ gen. Chỳng cú thể được tổ hợp lại trong cựng một nhiễm sắc thể trờn đú cú mang đơn vị lặp lại nguyờn thuỷ hoặc cũng cú thể được chốn vào một nhiễm sắc thể khỏc Cơ chế di chuyển Kết quả của quỏ trỡnh trờn là cú hai bản sao của transposon ở cỏc vị trớ khỏc nhau trong hệ gen. +Retrovirus là cỏc virus cú hệ gen cấu trỳc từ phõn tử ARN. Khi xõm nhiễm vào tế bào chủ, hệ gen ARN của virus được sao chộp thành ADN bởi enzyme phiờn mó ngược reverse transcriptase được mó hoỏ bởi gen pol của virus và bản sao ADN tổ hợp vào hệ gen của tế bào chủ. Cỏc virus mới cú thể được tạo thành bằng việc sao chộp đoạn ADN mới tổ hợp vào thành ARN và bọc gúi bằng protein vỏ virus được mó hoỏ bởi gen env trong hệ gen của virus. +Cỏc retrovirus nội sinh ( Endogenous retrovirus, ERVs) hà hệ gen của retrovirus khi được tổ hợp vào nhiễm sắc thể của tế bào vật chủ, chủ yếu là động vật cú xương sống. Một số trong chỳng vần cũn hoạt tớnh, thậm chớ ở một giai đoạn phỏt triển nào đú của tế bào, chỳng cú thể tổng hợp nờn cỏc virus nội sinh. Tuy nhiờn điều này hầu như khụng xảy ra. Cỏc trỡnh tự này hầu như khụng cũn hoạt động và được tỡm thấy ở nhiều vị trớ trong hệ gen. Trong hệ gen của người, những trỡnh tự như vậy cú khoảng 1000 bản sao. Phổ biến hơn là những phiờn bản được rỳt ngắn của chỳng hay gọi là cỏc yếu tố giống retroviruss (retrovirus-like element ), được gọi tắt la RTVLs và cú khoảng 20 000 bản trong hệ gen của người. +Retrotransposon: là cỏc đoạn cú trỡnh tự tương tự như cỏc ERV tuy nhiờn chỳng được tỡm thấy chủ yếu trong cỏc eukaryote khụng xương sống như là thực vật, nấm, động vật khụng xương sống...Cỏc retrotransposon thường cú số lượng bản sao lớn và tồn tại ở nhiều dạng khỏc nhau. Vớ dụ ở Ngụ, hầu hết cỏc trỡnh tự lặp lại phõn bố rộng trong hệ gen là cỏc retrotransposon và cỏc yếu tố này chiếm đến gần một nửa hệ gen.Nhúm này được chia thành hai nhúm phụ đú là : ã        nhúm Ty3/gypsy (Ty3 đặc trưng ở nấm men và gypsy đặc trưng ở ruồi giấm. Nhúm này cũng chứa một nhúm cỏc gen giống như ERV ã        nhúm Ty1/copia. Nhúm này thiếu gen env mó hoỏ protein vỏ của retrovirus. Sự vắng mặt của env có nghĩa là chúng không thể hỡnh thành các thể giống virus. Hỡnh XX. Cỏc retroelement Cỏc yếu tố LTR (long terminal repeats) Ba yếu tố ở trờn cũn được gọi chung là cỏc yếu tố LTR do cú chứa cỏc trỡnh tự dài lặp lại ở hai đầu cuối vốn đúng vai trũ quan trọng trong quỏ trớnh di chuyển vị trớ của chỳng. Kớch thước phõn tử của cỏc LTR từ vài trăm đến 10 kb. Cỏc yếu tố khỏc khụng chứa LTR được gọi là retroposon và chỳng đặc trưng ở động vật cú vỳ. Nhúm này bao gồm: Retroposon Cỏc yếu tố khỏc khụng chứa LTR được gọi là retroposon và chỳng đặc trưng ở động vật cú vỳ. Nhúm này bao gồm: LINES SINES LINEs (long interspersed nuclear elements) Cỏc yếu tố LINE cú chứa gen mó hoỏ cho gag protein và enzyme polymerase cú chức năng giống như enzyme phiờn mó ngược, Gen mó hoỏ cho endonuclease env cũng được mó hoỏ bởi nguyờn tố này và enzyme này cú nhiệm vụ thỳc đẩy sự tổ hợp của cỏc yếu tố chuyển vị ‘retro” vào hệ gen. Sự xen đoạn của LINE được lặp đi lặp lại bởi quỏ trỡnh tỏi bản trực tiếp và ngắn của ADN mục tiờu. Hỡnh XX mụ tả yếu tố LINE1 của người cú chiều dài 6,1 kb và cú 3.500 bản sao với độ dài nguyờn vẹn. Với cỏc trỡnh tự được rỳt ngắn hơn thỡ cú tới hàng trăm nghỡn bản sao của LINE1 trong tế bào của người SINEs (short interspersed nuclear elements) Cỏc yếu tố này khụng cú gen mó hoỏ cho enzyme phiờn mó ngược nhưng vẫn cú khả năng chuyển vị.Cú thể chỳngdi chuyển bằng cỏch “mượn” enzyme phiờn mó ngược được tổng hợp bởi một retrotransposon khỏc. SINE cú độ lớn từ 100 đến 300 bp. SINE rất phổ biến ở động vật vớ dụ như chuỗi Alu ở người cú mặt tới hàng triệu bản sao. Alu cú thể cú nguồn gốc từ cỏc gen mó hoỏ cho 7SL ARN cú vai trũ điều khiển sự di chuyển của protein xung quanh tế bào. Yếu tố Alu cú thể được tạo ra ban đầu bởi quỏ trỡnh phiờn mó ngược ngẫu nhiờn của 7SL ARN sau đú ADN tạo ra tỏi tổ hợp vào hệ gen của người. Do ALu được phiờn mó một cỏch chủ động nờn thường xuất hiện một lượng lớn Alu ARN trong tờ bào, tạo ra khả năng lớn để khuyếch đại yếu tố này. Trong thực vật SINE tương đối hiếm. (ii) Nhúm cỏc yếu tố di chuyển khụng cần ARN (DNA transposons) Một số cỏc yếu tố chuyển vị cú khả năng di chuyển một cỏch trực tiếp hơn mà khụng cần qua trung gian ARN. Chỳng di chuyển bằng cỏch cắt và tổ hợp trực tiếp cấc đoạn ADN. Cú hai cơ chế giải thớch cho sự chuyển vị của cỏc yếu tố này, đú là: +Sự di chuyển cú tớnh tự tỏi bản (replicative transposition): Phiờn bản của cỏc yếu tố chuyển vị được sao chộp từ vị trớ ban đầu và tỏi tổ hợp vào vị trớ mục tiờu. Sau mỗi lần di chuyển thỡ số lượng bản sao được tăng lờn. + Sự di chuyển cú tớnh bảo thủ (conservative transposition) cỏc yếu tố chuyển vị cú thể tỏch ra khỏi vị trớ ban đầu và sau đú là tỏi tổ hợp lại ở một vị trớ mới. Trong trường hợp này, số lượng của cỏc transposon là khụng thay đổi. Hỡnh XX. Cơ chế chuyển vị của cỏc ADN transposon  Cấu trỳc Ac và Ds ở ngụ Ac là yếu tố tự động . Ac có độ dài 4563bp, được giới hạn hai đầu bởi hai IR có chiều dài 11 bp. Yếu tố Ac mã hoá cho một mARN có độ dài 3.5 – kb, có một đầu 5' UTR 650bp (UTR-vùng không dịch mã untranslated region) và một khung đọc mở mã hoá một protein có 807 amino acid (enzyme transposase). Đoạn Ac có 4 intron, chia trỡnh tự đó thành 5 exon. Ds Tất cả các yếu tố nhảy mà đã được xác định trỡnh tự đều có hai đầu cuối IR giống yếu tố Ac. Hầu hết Ds có tính tương đồng mở rộng với các yếu tố Ac nhưng thường ngắn hơn, rõ ràng đó là do sự mất đoạn của Ac. Các yếu tố Ds không có đoạn ORF đầy đủ, chúng không sản sinh ra transposase hoạt động và vỡ thế không thể tự di chuyển được. Tuy nhiên Ds có thể di chuyển nếu Ac cũng có mặt trong genom vỡ Ac sản sinh ra các enzyme transposase và chúng sẽ dịch chuyển các yếu tố Ds. a 1 c d b Ac 5 4 3 2 4563bp 11bp 11bp Ds9 4369bp 11bp 11bp Ac 4563bp 11bp 11bp Ds6 2042bp 11bp 11bp  194 bp  2521 bp Hỡnh XX. So sỏnh cấu trỳc yếu tố Ac và Ds ở Ngụ.  mất đoạn ADN transposon của prokaryote IS (insertion sequence) hay cỏc trỡnh tự xen đoạn Cỏc IS là những đơn vị độc lập, chỳng chỉ mó hoỏ cho một hoặc hai gen mó hoỏ cho enzyme transposase cần thiết cho sự chuyển vị của chỳng. ở E. coli, người ta tỡm thấy khoảng 20 yếu tố IS với cỏc dạng khỏc nhau. Điển hỡnh là yếu tố IS1, IS2 và IS10R. IS1 cú chiều dài 786bp với 4-9 bản sao trờn nhiễm sắc thể của E.coli. IS2 cú từ 0-12 bản sao trờn nhiễm sắc thể của E coli và một bản trờn F plasmit. Nguyờn tố IS10R được tỡm thấy trờn cỏc R plasmit. Trong prokaryote, cỏc IS cú kớch thước thay đổi từ 768 bp đến 5000 bp. và chiếm khoảng 0,3% hệ gen của prokaryote. Cơ chế chuyển vị của IS Cỏc IS cú thể chuyển vị theo cả cơ chế tỏi bản và bản thủ. Chỳng chốn vào nhiễm sắc thể ở những vị trớ cú tớnh ngẫu nhiờn, gõy ra đột biến thống qua hoạt động xỏo trộn trỡnh tự mó di truyền của một gen hay làm xỏo trộn vựng điều hoà hoạt động của gen. Những promotor nằm trong cỏc IS cú thể gõy ảnh hưởng làm thay đổi sự thể hiện của gen kế cận. Khi chuyển vị theo cơ chế tỏi bản, sự tỏi bản chớnh xỏc của IS nguyờn thuỷ là cần thiết. Enzyme transposase nhận biết cỏc trỡnh tự IR (inverted repeat) của IS để khởi động tiến trỡnh chuyển vị. Tần xuất chuyển vị của mối IS là tư 10-5 – 10-7 trong mỗi thế hệ. (hỡnhXX) Sơ đồ quỏ trỡnh tổ hợp của nguyờn tố IS vào ADN nhiễm sắc thể + transposon Tn: ã        Composite transposon: Cỏc yếu tố này về cơ bản chớnh là một đoạn ADN cú gắn đoạn IS ở hai đầu và cú mang 1 hoặc vài gen thường mó hoỏ cho khả năng khỏng khỏng sinh. Sự chuyển vị của composite transposon được hoạt hoỏ bởi enzyme transposase mó hoỏ bởi 1 hoặc cả hai đoạn IS ở hai đầu. Cỏc yếu tố thuộc nhúm này chuyển vị theo cú chế bảo thủ + transposon Tn: Non composite transposon hay Tn3-type transposon. Cỏc yếu tố này cú gen chuyển vị riờng của chỳng và khụng cần cỏc yếu tố xen đoạn IS để chuyển vị. Sự chuyển vị của cỏc yếu tố Tn cú tớnh tự tỏi bản. + Transposable phage: là cỏc virus ký sinh trong vi khuẩn. Sự di chuyển của chỳng cú tớnhs tỏi bản như là một phần trong một chu kỳ lõy nhiễm bỡnh thường của chỳng. Vớ dụ điển hỡnh cho nhúm này là thực khuẩn thể Mu. Cũng như cỏc thực khuẩn thể , phage Mu cú khả năng hoạt động trong chu kỳ phõn giải hoặc xõm nhập vào pha phõn giải (lysogenic phase). Mu chuyển vị theo cơ chế tự tỏi bản và gõy ra cỏc sự kiện đột biến. Chớnh vỡ thể Mu là viết tắt của ‘mutator’ tức thể gõy đột biến.Trong Phage, Mu là một đoạn ADN thẳng cú độ lớn khoảng 37 kb chứa cỏc gen liờn quan đến quỏ trỡnh di chuyển và cỏc gen mó hoỏ cho cỏc protein cấu trỳc cú chức năng đúng gúi ADN để tạo thể phage mới. Thực khuẩn thể Mu Giống như cỏc transposon khỏc Mu được giưúi hạn ở hai đầu bởi cỏc đoạn nucleotit lặp lại ngược chiều (IR) và chỳng tạo ra cỏc đoạn ngắn lặp lại cựng chiều 5 bp của hệ gen vật chủ tại vị trớ ghộp vào. Đỏng chỳ ý là khi đúng gúi trong thể phage mới, hai đầu của Mu luụn cú cỏc đoạn ADN của vi khuẩn tại vị trớ mà Mu ghộp vào. Cỏc đoạn này se được phõn huỷ khi Mu tiếp tục sự xõm nhiễm của mỡnh.  ADN vi khuẩn (~50 bp) Mu ADN vi khuẩn (38 kb) ADN vi khuẩn (~1000 bp) hệ gen E. coli hệ gen E. coli Ghộp vào hệ gen tế bào chủ loại bỏ ADN vi khuẩn Cỏc bản sao Mu di chuyển và ghộp vào hệ gen vi khuẩn Đúng gúi Mu trong thể phage mới Hỡnh XX. Sự di chuyển của thực khuẩn thể Mu theo cơ chế tự tỏi bản Tổ chức hệ gen của người Strachan & Read,1996 Hỡnh. Tổ chức hệ gen của người ADN lặp lại trong nhiễm sắc thể thực vật Transposon tagging Một số các yếu tố chuyển vị đã được nhân dòng và đang được sử dụng để phân lập các gen đột biến từ các thư viện genom được xõy dựng từ cỏc thực vật có chứa đột biến chèn đoạn gõy nờn bởi các yếu tố chuyển vị đồng dạng tức có chứa các yếu tố chuyển vị giống nhau. Phương hướng này sử dụng ADN của yếu tố chuyển vị như là một đoạn mồi (probe) cho các allele đột biến, sau đó là bước nhận dạng các trình tự liền đại diện cho gene và kế theo là sử dụng DNA này để phân lập gen từ thư viện genom của một cây dại. Danh sách các gen phân lập theo cách này được chỉ ra ở bảng 5.2. Sơ đồ một chương trình của transposon tagging được tóm tắt ở hình XX. Một yếu tố Ds và một yếu tố Ac (sAc) ổn định đã được đưa riêng rẽ vào genom của các cây dại dạng bình thường khác nhau. Các cây này được lai và một số cây đời F1 tạo ra sẽ thừa hưởng cả yếu tố sAc và Ds. Vì sAc sản sinh ra các enzyme nhảy, yếu tố Ds được di chuyển trong các cây F1 này và có thể tình cờ được chèn vào gen đang quan tâm (Ph) để tạo ra một đột biến chèn, Ph::Ds. Nếu các quá trình đột biến này tạo ra một alen lặn mà sẽ gây ra sự thay đổi trong kiểu gen của các cá thể đồng dạng, các cây có đột biến Ph::Ds có thể được xác định bằng việc lai các cây F1 với các cây mang gen lặn ổn định đồng dạng (ph/ph). Hầu hết các cây con tạo ra của quá trình lai này sẽ là dị hợp tử, Ph/ph với một kiểu hình bình thưòng nhưng rất ít các cây sẽ thừa hưởng alen Ph::Ds từ bố mẹ f1 và do cây bố mẹ khác sẽ cung cấp một alen lặn ổn định (ph), các cây này (Ph::Ds/ph) sẽ có kiểu gen đột biến. Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph: : Ds Ph Ph Ph Ds sAc Ds sAc x P2 P1 Hạt phấn F1 x Đột biến chốn đoạn Ph: : Ds Dạng dại + sAc Dạng dại + Ds lai thử Kiểu hỡnh đột biến di chuyển Transposase Đột biến điểm 11bp ITR Hỡnh XX. Sơ đồ phương phỏp transposon tagging.