P-Element

Das P-Element oder P-Faktor ist ein DNA-Transposon das in Drosophila melanogaster vorkommt.

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Aufbau

Das P-Element ist 2907 Basenpaare lang und besitzt an seinen Enden zwei je 31bp und zwei je 11bp lange, gegenläufige Wiederholungssequenzen (inverted repeats). Es besitzt vier Offene Leserahmen (ORF 0 bis ORF 3), die für eine Transposase kodieren. Die circa 2,5kbp lange mRNA wird gespleißt und translatiert. In der Keimbahn werden alle drei zwischen den Exons (den ORFs) befindlichen Introns aus der mRNA herausgeschnitten, sodass eine vollständige Translation zur ca. 87 kDa großen Transposase möglich ist. Ein alternativer Spleißmechanismus bewirkt in somatischen Zellen), dass das dritte Intron (zwischen Exon 2 und 3) in der mRNA verbleibt, wodurch die Translation in diesem Intron abgebrochen wird und ein unvollständiges Genprodukt entsteht. Es entsteht keine Transposase. Dieses Polypeptid ist 66kDa groß, akkumuliert sich aufgrund seiner Langlebigkeit auch in den Keimzellen. Mit der Zeit kompetiert es dort erfolgreich mit der Transposase und fungiert so als ihr Repressor. Es entsteht ein stabiler Genotyp in den Gonaden. Drosophilastämme, die P-Elemente besitzen, werden als "P-Stämme", die anderen als "M-Stämme" bezeichnet.

Hybriddysgenese

Kreuzt man ein Männchen eines P-Stammes mit einem Weibchen eines M-Stammes (haben kein P-Element), so fehlt in den neu entstanden Keimbahnzellen der Repressor und das P-Element springt in sehr hoher Rate, weswegen es zu Mutationen kommt. Kreuzt man hingegen ein M-Männchen mit einem P-Weibchen, so kommen normale Larven heraus, da die Zellen ja den Repressor haben. Diesen Effekt bezeichnet man als Hybriddysgenese.

Das P-Element ist ein sehr erfolgreiches Transposon. So weisen Untersuchungen darauf hin, dass es erst in den 1920er Jahren zu D. melanogaster gekommen ist. Im Jahr 2000 jedoch waren keine M-Stämme in der freien Wildnis mehr nachzuweisen. Das P-Element ist sequenzidentisch zu Elementen der evolutionär weit entfernten Drosophila-willistoni-Gruppe, was auf die Infektion über horizontalen Gentransfer durch eine Spezies dieser Gruppe hindeutet. Somit hat der P-Stamm in 80 Jahren die gesamten Populationen von Drosophila melanogaster "auskonkurriert".

P-Element-Mutagenese

In der Gentechnologie kann man das P-Element dazu benutzen Mutationen zu erzeugen und diese dann auch molekular sichtbar zu machen.

Dazu werden zwei Stämme gezüchtet : Stamm 1 besitzt ein modifiziertes P-Element, bei dem die Transposase durch ein Markergen ersetzt ist. Stamm 2 besitzt ein P-Element mit einem Transposon, jedoch sind die Inverted repeats defekt, sodass das Element nicht springen kann, wohl jedoch die Transposase ausbilden kann. Dieses nennt man dann auch Jump-starter-Element (Js).

Kreuzt man nun die beiden Stämme, so wird in den Zellen der Tochtergeneration die Transposase von Stamm 2 exprimiert und diese lässt das Marker-P-Element von Stamm 1 springen. Das Markergen zeigt an, dass eine Transposition stattgefunden hat und auch die Chromosomenregion, wohin es gesprungen ist. Wird ein Gen getroffen, so kann man anhand der Mutationen und des Markergens Gene lokalisieren.