El sistema de transposón PiggyBac (PB) emplea una enzima transposasa diseñada genéticamente para insertar un gen en el genoma de una célula. Está construido sobre el elemento transponible natural PiggyBac (PB) (transposón), lo que permite el movimiento de ida y vuelta de genes entre cromosomas y vectores genéticos como plásmidos a través de un mecanismo de "cortar y pegar". Durante la transposición, la transposasa PB reconoce secuencias de repetición terminal invertida (ITR) específicas del transposón ubicadas en ambos extremos del vector del transposón y mueve eficientemente el contenido desde los sitios originales y los integra en los sitios cromosómicos TTAA. La poderosa actividad del sistema de transposón PiggyBac permite que los genes de interés entre las dos ITR en el vector PB se movilicen fácilmente en los genomas objetivo. El transposón piggyBac específico de TTAA se está convirtiendo rápidamente en un transposón muy útil para la ingeniería genética de una amplia variedad de especies, particularmente insectos. [1] Fueron descubiertos en 1989 por Malcolm Fraser en la Universidad de Notre Dame . [2] [3]
Los elementos de repetición corta específicos de TTAA son un grupo de transposones que comparten similitudes en cuanto a estructura y propiedades de movimiento. Estos elementos se definieron originalmente en la oruga medidora de la col [4] , pero parecen ser comunes también entre otros animales. Podrían resultar herramientas útiles para la transformación de insectos. La identificación original de estos inusuales elementos específicos de TTAA se produjo a través de una ruta poco convencional en relación con la mayoría de los demás elementos móviles de la Clase II. Se observó que los mutantes de morfología de placa espontánea de los baculovirus surgían durante la propagación de estos virus en la línea celular TN-368. La caracterización genética de estas mutaciones a menudo reveló una inserción asociada de ADN derivados del huésped, algunos de los cuales parecían ser transposones.
Se han identificado varias inserciones de ADN hospedador móviles diferentes dentro del locus de pocos poliedros (FP) de los baculovirus AcMNPV y GmMNPV. Las inserciones estudiadas más extensamente son las que ahora se denominan tagalong (anteriormente TFP3) y piggyBac (anteriormente IFP2). Estas inserciones muestran una preferencia única por los sitios diana de TTAA, ya sea insertándose dentro del locus FP viral o en otras regiones del genoma viral. Ambos elementos son parte de una familia más grande de elementos de inserción específicos del sitio diana de TTAA que incluye los elementos piggyBac y tagalong derivados de T. ni, los elementos derivados de Spodoptera frugiperda IFP1.6 y la inserción de 290 pb de Carstens, y la inserción similar a un transposón dentro de la región EcoRI-J,N del virus de la polihedrosis nuclear de Autographa californica, cuyo origen no está definido.
Más recientemente, el análisis de secuencias obtenidas del genoma humano ha revelado lo que parecen ser entre 100 y 500 copias de un elemento fósil llamado LOOPER, que tiene homología de secuencia con piggyBac, termina en 5' CCY....GGG 3' y aparentemente se dirige a sitios de inserción de TTAA. La secuencia de consenso de LOOPER es en promedio un 77% similar a secuencias individuales identificadas en el genoma humano, lo que indica que tiene al menos 60 millones de años. Hay otros dos elementos de repetición fósil específicos de TTAA, MER75 y MER85 (se estima que hay 2000 copias por genoma) que parecen dirigirse a sitios de inserción de TTAA y terminan en 5' CCC...GGG 3'. Se están acumulando evidencias que sugieren que existe una superfamilia de elementos móviles específicos de TTAA en una diversidad de organismos, y que las secuencias relacionadas con piggyBac pueden estar presentes en una diversidad de especies. [5]
El transposón consiste en el gen de la transposasa flanqueado por repeticiones terminales invertidas.
La transposasa de la superfamilia PB consta de tres dominios, un dominio N-terminal variable, un dominio de tríada DDE catalítico y una región C-terminal con la señal de localización nuclear. [6]
Al parecer, se ha domesticado en una amplia gama de animales, perdiendo las repeticiones y, por lo tanto, su movilidad. Las nuevas funciones que adquieren estas copias son a veces lo suficientemente significativas como para mostrar signos de selección positiva o purificadora. En los humanos, estos genes son: [7]
Las versiones hiperactivas de la transposasa PiggyBac son adecuadas para fines de ingeniería genética. [8] Se creó una versión llamada mPB optimizando el uso de codones para mamíferos (ratón) con un aumento de 20 veces en la actividad, [9] y una detección de mutaciones adicional generó hyPB con 10 veces la actividad de mPB. [10] El sistema PiggyBac se ha empleado con éxito para expresar secuencias genéticas grandes, como un sistema de interferencia CRISPR inducible por doxiciclina. [11]
Un nuevo miembro de la transposasa hiperactiva Mage (MG) de la familia piggyBac (hyMagease) exhibió una fuerte transponibilidad en una variedad de células de mamíferos y células T primarias y una preferencia de inserción más débil por genes cercanos, sitios de inicio de transcripción, islas CpG y sitios hipersensibles a DNasa I en comparación con piggyBac. [12]
Estos elementos fueron identificados por primera vez como inserciones en mutantes de Baculovirus por el Dr. Malcolm Fraser, [5] profesor de la Universidad de Notre Dame , y originalmente fueron denominados IFP (inserciones en mutantes FP). Luego, el nombre se cambió a TFP (transposón en FP). Finalmente, se adoptó el nombre PiggyBac para mantener el interés de la audiencia y para que tuviera cierta semejanza con la nomenclatura de los genes de Drosophila .