Retrotransposoni

LTR-retrotransposonien tavoin ei-LTR-retrotransposonit sisältävät geenit käänteistranskriptaasille, RNA:ta sitovalle proteiinille, nukleaasille ja joskus ribonukleaasi H-domeenille, mutta niistä puuttuvat pitkät terminaaliset toistot. RNA:ta sitovat proteiinit sitovat RNA-transpositioväliainetta, ja nukleaasit ovat entsyymejä, jotka rikkovat nukleiinihappojen nukleotidien välisiä fosfodiesterisidoksia. LTR:n sijaan ei-LTR-retrotransposoneilla on lyhyitä toistoja, joissa emäkset voivat olla käänteisessä järjestyksessä vierekkäin, lukuun ottamatta LTR-retrotransposoneissa esiintyviä suoria toistoja, joissa vain yksi emäsjakso toistaa itseään.

Vaikka ne ovatkin retrotransposoneja, ne eivät voi suorittaa käänteistä transkriptiota RNA-transpositio-välikappaleen välityksellä samaan tapaan kuin LTR-retrotransposonit. Nämä kaksi retrotransposonin avainkomponenttia ovat edelleen välttämättömiä, mutta tapa, jolla ne liitetään kemiallisiin reaktioihin, on erilainen. Tämä johtuu siitä, että toisin kuin LTR-retrotransposonit, muut kuin LTR-retrotransposonit eivät sisällä tRNA:ta sitovia sekvenssejä.

Ne jakautuvat enimmäkseen kahteen tyyppiin – LINE- ja SINE-tyyppeihin. SVA-elementit ovat poikkeus näiden kahden välillä, sillä niillä on yhtäläisyyksiä sekä LINE- että SINE-elementtien kanssa, ja ne sisältävät Alu-elementtejä ja eri määrän samaa toistoa. SVA:t ovat lyhyempiä kuin LINE:t mutta pidempiä kuin SINE:t.

Historiallisesti niitä on pidetty ”roska-DNA:na”, mutta tutkimukset viittaavat siihen, että joissakin tapauksissa sekä LINE:t että SINE:t on sisällytetty uusiin geeneihin muodostaen uusia toimintoja.

LINE:tMuokkaa

Kun LINE transkriboituu, transkriptiossa on RNA-polymeraasi II:n promoottori, joka varmistaa, että LINE:t voivat kopioitua siihen paikkaan, johon ne asettuvat. RNA-polymeraasi II on entsyymi, joka transkriboi geenit mRNA-transkriptioiksi. LINE-transkriptien päissä on runsaasti useita adeniineja, emäksiä, jotka lisätään transkription lopussa, jotta LINE-transkriptiot eivät hajoaisi. Tämä transkriptio on RNA-transpositioväliaine.

RNA-transpositioväliaine siirtyy ytimestä sytoplasmaan translaatiota varten. Näin saadaan LINE:n kaksi koodaavaa aluetta, jotka puolestaan sitoutuvat takaisin RNA:han, josta se on transkriboitu. LINE-RNA siirtyy sitten takaisin tumaan asettautuakseen eukaryoottigenomiin.

LINE:t asettautuvat eukaryoottigenomin alueille, joilla on runsaasti AT-emäksiä. AT-alueilla LINE leikkaa nukleaasinsa avulla yhden eukaryoottisen kaksijuosteisen DNA:n säikeen. LINE-transkriptin adeniinirikas sekvenssi muodostaa emäsparin leikatun säikeen kanssa merkitsemällä hydroksyyliryhmien kanssa paikan, johon LINE insertoidaan. Käänteinen transkriptaasi tunnistaa nämä hydroksyyliryhmät syntetisoidakseen LINE-retrotransposonin DNA:n leikkauskohtaan. Kuten LTR-retrotransposonien kohdalla, tämä uusi lisätty LINE sisältää eukaryoottisen genomin tietoja, joten se voidaan helposti kopioida ja liittää muihin genomialueisiin. Informaatiosekvenssit ovat pidempiä ja vaihtelevampia kuin LTR-retrotransposoneissa.

Useimmat LINE-kopiot ovat alussa vaihtelevan pituisia, koska käänteinen transkriptio yleensä pysähtyy ennen kuin DNA-synteesi on valmis. Joissakin tapauksissa tämä aiheuttaa sen, että RNA-polymeraasi II:n promoottori häviää, joten LINE:t eivät voi transponoitua eteenpäin.

Hiiren LINE1- ja SINE-kappaleiden geneettinen rakenne. Alhaalla: L1:n RNA-proteiinikompleksien (RNP) ehdotettu rakenne. ORF1-proteiinit muodostavat trimeerejä, joilla on RNA:ta sitovaa ja nukleiinihappoja chaperon-aktiivisuutta.

Ihmisen L1Edit

LINE-1 (L1) retrotransposonit muodostavat merkittävän osan ihmisen genomista, arviolta 500 000 kopiota per genomi. Ihmisen LINE1:tä koodaavien geenien transkriptio estyy yleensä PIWI-proteiinien ja entsyymien DNA-metyylitransferaasien DNA:han sitomien metyyliryhmien avulla. L1-retrotranspositio voi häiritä geenien transkriptiota liimautumalla geeneihin tai niiden läheisyyteen, mikä puolestaan voi johtaa ihmisen sairauksiin. LINE1:t voivat retrotransponoitua vain joissakin tapauksissa muodostaen erilaisia kromosomirakenteita, mikä osaltaan vaikuttaa yksilöiden välisiin geneettisiin eroihin. Ihmisen genomiprojektin referenssigenomissa on arviolta 80-100 aktiivista L1:tä, ja vielä pienempi määrä L1:iä näiden aktiivisten L1:ien sisällä retrotransponoituu usein. L1-insertiot on yhdistetty kasvainten syntyyn aktivoimalla syöpään liittyviä geenejä onkogeenejä ja kasvainsuppressoreita.

Jokainen ihmisen LINE1 sisältää kaksi aluetta, joista voidaan koodata geenituotteita. Ensimmäinen koodaava alue sisältää proteiini-proteiini-interaktioihin osallistuvan leusiinivetoketjuproteiinin ja proteiinin, joka sitoutuu nukleiinihappojen päätepisteisiin. Toisella koodaavalla alueella on puriini/pyrimidiininukleaasi, käänteistranskriptaasi ja proteiini, jossa on runsaasti aminohappoja kysteiinejä ja histidinejä. Ihmisen LINE1:n, kuten muidenkin retrotransposonien, pää on adeniinirikas.

SINEsEdit

SINEt ovat paljon lyhyempiä (300bp) kuin LINEt. Niillä on samankaltaisuutta RNA-polymeraasi II:n, entsyymin, joka transkriboi geenejä mRNA-transkriptioiksi, transkriboimien geenien kanssa sekä RNA-polymeraasi III:n, entsyymin, joka transkriboi geenejä ribosomaaliseksi RNA:ksi, tRNA:ksi ja muiksi pieniksi RNA-molekyyleiksi transkriboivan entsyymin, initiaatiosekvenssin kanssa. SINE-elementtien, kuten nisäkkäiden MIR-elementtien, alussa on tRNA-geeni ja lopussa adeniinirikas, kuten LINE-elementeissä.

SINE-elementit eivät koodaa toiminnallista käänteistranskriptaasiproteiinia, ja ne ovat riippuvaisia muista liikkuvista transposoneista, erityisesti LINE-elementeistä. SINE:t hyödyntävät LINE-transposonien komponentteja huolimatta siitä, että LINE-sitovat proteiinit sitoutuvat mieluummin LINE-RNA:han. SINE:t eivät voi transponoida itsestään, koska ne eivät voi koodata SINE-transkriptejä. Ne koostuvat yleensä tRNA:sta ja LINE:istä peräisin olevista osista. TRNA-osa sisältää RNA-polymeraasi III:n promoottorin, joka on samanlainen entsyymi kuin RNA-polymeraasi II. Tämä varmistaa, että LINE-kopiot transkriboituisivat RNA:ksi edelleen siirtymistä varten. LINE-osa jää jäljelle, jotta LINE-sitovat proteiinit voivat tunnistaa SINE:n LINE-osan.

Alu-elementitKäsittele

Alus ovat kädellisillä yleisin SINE. Ne ovat noin 350 emäsparia pitkiä, eivät koodaa proteiineja ja ne voidaan tunnistaa restriktioentsyymillä AluI (tästä nimi). Niiden levinneisyydellä voi olla merkitystä joissakin perinnöllisissä sairauksissa ja syövissä. Alu-RNA:n kopiointi ja liittäminen edellyttää, että Alun adeniinirikas pää ja loput sekvenssistä on sidottu signaaliin. Signaaliin sitoutunut Alu voi sitten liittyä ribosomeihin. LINE RNA assosioituu samoihin ribosomeihin kuin Alu. Samaan ribosomiin sitoutumisen ansiosta SINE:n Alu voi olla vuorovaikutuksessa LINE:n kanssa. Tämä Alu-elementin ja LINE:n samanaikainen kääntyminen mahdollistaa SINE:n kopioinnin ja liittämisen.