Retrotransposone

Come i retrotrasposoni LTR, i retrotrasposoni non LTR contengono geni per la trascrittasi inversa, la proteina legante l’RNA, la nucleasi e talvolta il dominio della ribonucleasi H, ma mancano delle lunghe ripetizioni terminali. Le proteine RNA-binding legano l’intermedio di trasposizione dell’RNA e le nucleasi sono enzimi che rompono i legami fosfodiesteri tra i nucleotidi negli acidi nucleici. Invece delle LTR, i retrotrasposoni non LTR hanno brevi ripetizioni che possono avere un ordine invertito di basi l’una accanto all’altra, a parte le ripetizioni dirette che si trovano nei retrotrasposoni LTR che sono solo una sequenza di basi che si ripete.

Anche se sono retrotrasposoni, non possono effettuare la trascrizione inversa usando un intermedio di trasposizione dell’RNA allo stesso modo dei retrotrasposoni LTR. Questi due componenti chiave del retrotrasposone sono ancora necessari, ma il modo in cui sono incorporati nelle reazioni chimiche è diverso. Questo perché, a differenza dei retrotrasposoni LTR, i retrotrasposoni non LTR non contengono sequenze che legano il tRNA.

Sono per lo più di due tipi: LINE e SINE. Gli elementi SVA sono l’eccezione tra i due in quanto condividono somiglianze sia con le LINE che con le SINE, contenendo elementi Alu e diversi numeri della stessa ripetizione. Le SVA sono più corte delle LINE ma più lunghe delle SINE.

Sebbene storicamente considerate come “DNA spazzatura”, la ricerca suggerisce che in alcuni casi, sia le LINE che le SINE sono state incorporate in nuovi geni per formare nuove funzioni.

LINEsEdit

Quando una LINE viene trascritta, il trascritto contiene un promotore di RNA polimerasi II che assicura che le LINE possano essere copiate in qualsiasi posizione in cui si inserisce. La RNA polimerasi II è l’enzima che trascrive i geni in trascrizioni di mRNA. Le estremità dei trascritti LINE sono ricche di adenine multiple, le basi che vengono aggiunte alla fine della trascrizione in modo che i trascritti LINE non vengano degradati. Questo trascritto è l’RNA intermedio di trasposizione.

L’RNA intermedio di trasposizione si sposta dal nucleo al citoplasma per la traduzione. Questo dà le due regioni codificanti di una LINE che a sua volta si lega di nuovo all’RNA da cui è trascritto. L’RNA LINE torna quindi nel nucleo per inserirsi nel genoma eucariotico.

Le LINE si inseriscono in regioni del genoma eucariotico che sono ricche di basi AT. Nelle regioni AT la LINE usa la sua nucleasi per tagliare un filamento del DNA eucariotico a doppio filamento. La sequenza ricca di adenina nella trascrizione LINE si accoppia con il filamento tagliato per segnalare il punto in cui la LINE sarà inserita con gruppi idrossilici. La trascrittasi inversa riconosce questi gruppi idrossilici per sintetizzare il retrotrasposone LINE dove il DNA viene tagliato. Come per i retrotrasposoni LTR, questa nuova LINE inserita contiene informazioni sul genoma eucariotico, quindi può essere copiata e incollata facilmente in altre regioni genomiche. Le sequenze di informazioni sono più lunghe e più variabili di quelle nei retrotrasposoni LTR.

La maggior parte delle copie LINE hanno una lunghezza variabile all’inizio perché la trascrizione inversa di solito si ferma prima che la sintesi del DNA sia completa. In alcuni casi questo causa la perdita del promotore dell’RNA polimerasi II, quindi le LINE non possono trasporsi ulteriormente.

Struttura genetica delle LINE1 e SINE murine. In basso: struttura proposta dei complessi RNA-proteina (RNP) di L1. Le proteine ORF1 formano trimeri, esibendo attività di legame all’RNA e di chaperon dell’acido nucleico.

Human L1Edit

I retrotrasposoni LINE-1 (L1) costituiscono una porzione significativa del genoma umano, con una stima di 500.000 copie per genoma. I geni che codificano per la LINE1 umana di solito hanno la loro trascrizione inibita da gruppi metilici che si legano al suo DNA effettuati dalle proteine PIWI e dagli enzimi metiltransferasi del DNA. La retrotrasposizione di L1 può alterare la natura dei geni trascritti incollandosi all’interno o vicino ai geni, il che potrebbe a sua volta portare a malattie umane. Le LINE1 possono retrotrasporsi solo in alcuni casi per formare diverse strutture cromosomiche contribuendo alle differenze genetiche tra gli individui. C’è una stima di 80-100 L1 attive nel genoma di riferimento del Progetto Genoma Umano, e un numero ancora minore di L1 all’interno di queste L1 attive si ritraspongono spesso. Le inserzioni L1 sono state associate alla tumorigenesi attivando geni oncogeni e soppressori tumorali correlati al cancro.

Ogni linea umana L1 contiene due regioni dalle quali possono essere codificati prodotti genici. La prima regione codificante contiene una proteina leucina zipper coinvolta nelle interazioni proteina-proteina e una proteina che si lega alla terminazione degli acidi nucleici. La seconda regione codificante contiene una nucleasi purina/pirimidina, una trascrittasi inversa e una proteina ricca di aminoacidi cisteina e istidina. L’estremità della LINE1 umana, come per altri retrotrasposoni è ricca di adenina.

SINEsEdit

Le SINE sono molto più corte (300 bp) delle LINE. Condividono la somiglianza con i geni trascritti dalla RNA polimerasi II, l’enzima che trascrive i geni in trascrizioni di mRNA, e la sequenza di inizio della RNA polimerasi III, l’enzima che trascrive i geni in RNA ribosomiale, tRNA e altre piccole molecole di RNA. Le SINE come gli elementi MIR dei mammiferi hanno il gene tRNA all’inizio e ricco di adenina alla fine come nelle linee.

Le SINE non codificano una proteina trascrittasi inversa funzionale e si affidano ad altri trasposoni mobili, specialmente le linee. Le SINE sfruttano i componenti di trasposizione delle LINE nonostante le proteine leganti le LINE preferiscano legarsi all’RNA delle LINE. Le SINE non possono trasporre da sole perché non possono codificare trascrizioni SINE. Di solito consistono di parti derivate da tRNA e LINE. La porzione di tRNA contiene un promotore di RNA polimerasi III che è lo stesso tipo di enzima della RNA polimerasi II. Questo fa sì che le copie di LINE vengano trascritte in RNA per un’ulteriore trasposizione. La componente LINE rimane in modo che le proteine leganti LINE possano riconoscere la parte LINE della SINE.

Elementi AluModifica

Gli elementi Alu sono le SINE più comuni nei primati. Sono lunghi circa 350 paia di basi, non codificano proteine e possono essere riconosciuti dall’enzima di restrizione AluI (da cui il nome). La loro distribuzione può essere importante in alcune malattie genetiche e nei tumori. Il copia e incolla di Alu RNA richiede l’estremità ricca di adenina dell’Alu e il resto della sequenza legata a un segnale. L’Alu legato al segnale può quindi associarsi ai ribosomi. L’RNA LINE si associa agli stessi ribosomi dell’Alu. Il legame allo stesso ribosoma permette all’Alu delle SINE di interagire con la LINE. Questa traduzione simultanea dell’elemento Alu e della LINE permette il copia e incolla delle SINE.