Transposition in prokaryotes: transposon Tn501

Bacteria contain a large number of transposable elements that can be categorized in four major groups according to their mechanisms of transposition. These are: class I: insertion sequences (IS) and compound transposons (with IS sequences at their termini) which usually require only one protein for transposition to occur (e.g. Tn10); class II: complex transposons and insertion sequences with short inverted repeats in which transposition is replicative and requires two gene products (e.g. Tn3); class III: transposable bacteriophage (e.g. Mu). The fourth group consists of the transposons and IS of variable mechanism, which do not fall into the above classes (e.g. Tn7). Qe have studied the mechanism of transposition of Tn501 and Tn21, closely-related class II mercury-resistance transposons, which transpose via a cointegrate intermediate. By using genetic methods, we have shown that the region of the 989 amino acid transposase between amino acids 57 and 186 determines the specificity for recognition of the 38-bp terminal inverted repeats of the transposon in normal transposition and for replicon fusion catalysed by a single transposon terminus. The Tn501 transposase has been over-expressed and is functional in vivo, raising the frequency of transposition approximately 104-fold. Les bactéries contiennent un grand nombre d'éléments transposables, qui peuvent être classés en 4 groupes principaux selon le mécanisme de transposition: classe I: séquences d'insertion (SI) et transposons composés (avec des SI à leur terminaison) qui nécessitent habituellement une protéine seulement pour que la transposition se produise (p. ex. Tn10); classe II: transposons complexes et séquences d'insertion avec des répétitions courtes inversées dans lesquelles la transposition est réplicative et nécessite les produits de 2 gènes (p. ex. Tn3; classe III: bactériophage transposable (p. ex. Mu); la IV classe est formée de transposons et de SI dont le mécanisme est variable mais ne fait pas partie de ceux des classes précédentes (p. ex. Tn7). Nous avons étudié le mécanisme de transposition de Tn501 et de Tn21, étroitement reliés aux transposons de la classe II résistants au mercure, qui transposent via un intermédiaire co-intégré. A l'aide de méthodes génétiques, nous montrons que la région de la transposase de l'acide aminé 989, entre les acides aminés 57 et 186, détermine la spécificité (1) pour la reconnaissance des répétitions inversées terminales de 38 pb du transposon, dans la transposition normale, et (2) pour la fusion du réplicon catalisée par un seul terminus de transposon. La transposase Tn501 a été surexprimée et elle est fonctionnelle in vivo, augmentant la fréquence de transposition d'environ 104.