Unterschied zwischen bakteriellen Transposasen und retroviralen Integrasen

Schlüsseldifferenz - bakteriell Transposasen vs. Retrovirale Integrasen
 

Das transportierbare genetische Material hat sich mit zwei Hauptstrategien entwickelt, um von einer Region zur nächsten Region innerhalb und zwischen den Genomen zu gelangen. Eine Methode besteht darin, durch ein RNA-Molekül vor der Bildung eines DNA-Moleküls zu verdrängen, während der andere Weg DNA-Intermediate beinhaltet. Transposasen und virale Integrasen sind Beispiele für ein solches transponierbares genetisches Material. Bakterielle Transposasen binden an das Ende von Transposons und erleichtern die Katalyse der Transposon-Bewegung in einen anderen Teil des Genoms durch verschiedene Mechanismen. Retrovirale Integrasen sind Enzyme, die die Integration des genetischen Materials des Retrovirus wie HIV in das genetische Material (DNA) der von ihm infizierten Wirtszelle unterstützen. Dies ist das Hauptunterschied zwischen bakteriellen Transposasen und retroviralen Integrasen.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was sind bakterielle Transposasen?
3. Was sind retrovirale Integrasen?
4. Ähnlichkeiten zwischen bakteriellen Transposasen und retroviralen Integrasen
5. Side-by-Side-Vergleich - Bakterielle Transposasen vs. retrovirale Integrasen in tabellarischer Form
6. Zusammenfassung

Was sind bakterielle Transposasen??

Transposase kann als ein an das Ende von Transposons gebundenes Enzym definiert werden, das die Katalyse der Transposonbewegung in einen anderen Teil des Genoms durch verschiedene Mechanismen erleichtert. Zu diesen Mechanismen gehören der "Ausschneide- und Einfügemechanismus" und der "replikative Transposition-Mechanismus". Transposase wurde zuerst durch das Klonen des Enzyms eingeführt, das für die Transposition des Tn3-Transposons benötigt wird. Zwei wichtige Strategien wurden von den transponierbaren genetischen Elementen für die Verschiebung zwischen Genomen oder von einer Stelle zur anderen verwendet. Der Transport von RNA durch ein Intermediat vor der Synthese einer DNA-Kopie ist eine Strategie, während die andere nur an DNA-Intermediate gebunden wird. Die Rekombinationsreaktionen, die an der Integration beider Elemente beteiligt sind, finden aufgrund elementspezifischer Enzyme statt. Daher sind diese Enzyme in einem Fall von DNA-Elementen als Transposasen bekannt, während sie in einem Fall von RNA-Elementen als Integrasen bekannt sind.

Beim Vergleich der Unterschiede zwischen den beiden Transpositionsstrategien scheint der Insertionsvorgang chemisch identisch zu sein. Neuere Beweise deuten jedoch darauf hin, dass gewisse Ähnlichkeiten im Integrationsmechanismus in den Bereichen von Aminosäuresequenzen zu sehen sind, die ein aktives Zentrum bilden. das DDE-Motiv. Derzeit werden fünf Transposasfamilien klassifiziert, die Anzahl der Familien muss jedoch mit neuen Transposasezeichen noch ansteigen. Zu den Familien gehören DDE-Transposase, Tyrosin (Y) -Transposase, Serin (S) -Transposase, Rolling-Circle-Transposase, Reverse Transkriptasen / Endonukleasen (RT / En) usw. Diese Familien nutzen einzigartige katalytische Mechanismen zum Brechen und Wiedervereinigen von DNA. Die DDE-Transposase beinhaltet den Cut-and-Paste-Mechanismus des ursprünglichen Transposons und trägt drei Sätze konservierter Aminosäuren, nämlich; Aspartat (D), Aspartat (D) und Glutamat (E). Die Tyrosin-Transposasen beinhalten auch den Cut-and-Paste-Mechanismus durch Verwendung von Tyrosinrest, der ortsspezifisch ist.

Abbildung 01: Bakterielle Transposasen

Die Serin-Transposasen beinhalten ein Intermediat aus zirkulärer DNA und führen den Cut-and-Paste-Mechanismus genauso wie bei den obigen Familien durch. Die Rolling-Circle-Transposase umfasst den Kopiermechanismus, bei dem ein Einzelstrang durch DNA-Replikation direkt in die Zielstelle kopiert wird. Dies stellt sicher, dass der Template-Strang und der kopierte Strang einen Strang haben, der neu synthetisiert wird. Die reverse Transkriptasen / Endonukleasen-Transposase weist verschiedene Transpositionsmechanismen auf.

Was sind retrovirale Integrasen??

Im Zusammenhang mit der retroviralen Integrase wird es als retrovirales Enzym betrachtet, das die Integration des genetischen Materials des Retrovirus wie HIV in das genetische Material (DNA) der infizierten Zelle unterstützt. Diese retroviralen Integrasen werden meistens mit Phagen-Integrasen verwechselt. Beispiele für Phagen-Integrasen sind λ-Phagen-Integrase. Dies sind jedoch völlig verschiedene Enzyme und sollten nicht mit verwechselt werden. Bei der Bildung eines retroviralen Präintegrationskomplexes spielt die retrovirale Integrase eine wichtige Rolle. Retrovirale Integrase-Proteine ​​bestehen typischerweise aus drei (03) kanonischen Domänen. Diese Domänen sind durch flexible Linker verbunden.

Die drei Domänen umfassen eine N-terminale Zinkbindungsdomäne, in der drei helikale Bündel durch Koordination mit der Beteiligung eines Zn verbunden und stabilisiert werden²⁺ Kation, eine RNase H-fache katalytische Kerndomäne und eine C-terminale DNA-Bindungsdomäne, die eine SH3-Falte ist. Durch Untersuchungen und durch biochemische und strukturelle Informationen lässt sich vermuten, dass die retrovirale Integrase als Dimer von Dimmern (Tetramer) fungieren kann. Im Zusammenhang mit Multimerisierung und viraler DNA-Bindung alle drei Domänen des retroviralen Integrase-Proteins. Die Hauptfunktion der retroviralen Integrase besteht darin, ihr genetisches Material in die Wirts-DNA einzuführen. Dieser Schritt ist der wichtigste Schritt bei der Virusreplikation des HIV-Virus. Nach erfolgreicher Integration wird es für den Rest seines Lebens in der chromosomalen DNA der Zelle vorhanden sein.

Abbildung 02: Retrovirale Integrasen

Daher gibt es nach der Integration keine Rückgabe für die Zelle. Diese retroviralen Integrasen umfassen die Katalyse zweier Hauptreaktionen, einschließlich der 3'-Endverarbeitung und der kovalenten Ligation. Während der 3'-Endverarbeitung werden 2-3 Nukleotide von beiden 3'-Enden der viralen DNA mit der Absicht entfernt, die CA-Dinukleotide der 3'-Enden der viralen DNA freizulegen, und während der kovalenten Ligation die prozessierten 3'-Enden von Virus-DNA wird kovalent in die chromosomale Wirts-DNA ligiert.

Was ist die Ähnlichkeit zwischen bakteriellen Transposasen und retroviralen Integrasen??

• Sowohl bakterielle Transposasen als auch retrovirale Integrasen haben ähnliche Aminosäuresequenzen.

Was ist der Unterschied zwischen bakteriellen Transposasen und retroviralen Integrasen??

Bakterielle Transposasen vs. retrovirale Integrasen
Bakterielle Transposase ist ein Enzym, das an das Ende von Transposons gebunden ist, und erleichtert die Katalyse der Transposonbewegung in einen anderen Teil des Genoms durch verschiedene Mechanismen.	Retrovirale Integrasen werden als retrovirales Enzym betrachtet, das die Integration des genetischen Materials des Retrovirus wie HIV in das genetische Material (DNA) der infizierten Zelle unterstützt.
Bindungsregionen
Für bakterielle Transposasen werden hohe spezifische Bindungsregionen benötigt.	Weniger oder keine Nukleotidsequenz für die Bindung erforderlich.

Zusammenfassung - bakteriell Transposasen vs. Retrovirale Integrasen 

Bakterielle Transposasen werden als retrovirales Enzym betrachtet, das die Integration des genetischen Materials des Retrovirus wie HIV in das genetische Material (DNA) der infizierten Zelle unterstützt. Zwei wichtige Strategien wurden von den transponierbaren genetischen Elementen für die Verschiebung zwischen Genomen oder von einer Stelle zur anderen verwendet. Derzeit werden fünf Transposasfamilien klassifiziert, die Anzahl der Familien muss jedoch mit neuen Transposasezeichen noch ansteigen. Retrovirale Integrase wird als retrovirales Enzym betrachtet, das die Integration des genetischen Materials des Retrovirus wie HIV in das genetische Material (DNA) der infizierten Zelle unterstützt. Retrovirale Integrase-Proteine ​​bestehen typischerweise aus drei (03) kanonischen Domänen. Die Hauptfunktion der retroviralen Integrase besteht darin, ihr genetisches Material in die Wirts-DNA einzuführen. Dieser Schritt ist der wichtigste Schritt bei der Virusreplikation des HIV-Virus. Daher gibt es nach der Integration keine Rückgabe für die Zelle. Dies ist der Unterschied zwischen bakteriellen Transposasen und Retroviral Integrase.

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Referenz:

1. Vigil-Stenman, Theoden et al. "Hohe Abundanz und Expression von Transposasen in Bakterien aus der Ostsee." The ISME Journal. Vol. 11, nein. 11, 2017, S. 2611-2623., Doi: 10.1038 / ismej.2017.114.
2.Polard, P und M Chandler. "Bakterielle Transposasen und retrovirale Integrasen". Molekulare Mikrobiologie., US National Library of Medicine, Januar 1995. Hier verfügbar  
3.Andrake, Mark D. und Anna Marie Skalka. "Retrovirale Integrase: Damals und heute". Jährliche Überprüfung der Virologie. Vol. 2, nein. 1, Sept. 2015, S. 241-264., Doi: 10.1146 / annurev-virology-100114-055043.

Bildhöflichkeit:

1. 'Ausschneide- und Einfüge-Mechanismus' von Alana Gyemi, (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia  
2.'PDB 1wjd EBI'By von Jawahar Swaminathan und MSD-Mitarbeitern des European Bioinformatics Institute (Public Domain) über Commons Wikimedia