Retrotranspozon

Jak retrotranspozony LTR, retrotranspozony nie-LTR zawierają geny dla odwrotnej transkryptazy, białka wiążącego RNA, nukleazy i czasami domenę rybonukleazy H, ale brakuje im długich powtórzeń końcowych. Białka wi±ż±ce RNA wi±ż± się z intermediatem RNA, a nukleazy to enzymy rozrywaj±ce fosfodiestrowe wi±zania między nukleotydami w kwasach nukleinowych. Zamiast LTR, retrotranspozony nie-LTR mają krótkie powtórzenia, które mogą mieć odwróconą kolejność zasad obok siebie, oprócz bezpośrednich powtórzeń znalezionych w retrotranspozonach LTR, które są tylko jedną sekwencją zasad powtarzających się.

Mimo że są retrotranspozonami, nie mogą przeprowadzać odwrotnej transkrypcji używając pośredniej transpozycji RNA w taki sam sposób jak retrotranspozony LTR. Te dwa kluczowe składniki retrotranspozonu są nadal niezbędne, ale sposób ich włączenia do reakcji chemicznych jest inny. Dzieje się tak dlatego, że w przeciwieństwie do retrotranspozonów LTR, retrotranspozony nie-LTR nie zawierają sekwencji wiążących tRNA.

Przeważnie dzielą się one na dwa typy – LINE i SINE. Wyjątek stanowią elementy SVA, które wykazują podobieństwa zarówno do LINE, jak i SINE, zawierając elementy Alu i różną liczbę tych samych powtórzeń. SVA są krótsze niż LINEs, ale dłuższe niż SINEs.

While historycznie postrzegane jako „śmieciowe DNA”, badania sugerują w niektórych przypadkach, że zarówno LINEs, jak i SINEs zostały włączone do nowych genów, tworząc nowe funkcje.

LINEsEdit

Gdy LINE jest transkrybowana, transkrypt zawiera promotor polimerazy RNA II, który zapewnia, że LINE może być kopiowana w dowolne miejsce, w które się wstawia. Polimeraza RNA II jest enzymem, który przepisuje geny na transkrypty mRNA. Końce transkryptów LINE są bogate w liczne adeniny, zasady, które są dodawane na końcu transkrypcji, aby transkrypty LINE nie uległy degradacji. Ten transkrypt jest pośrednim transpozycyjnym RNA.

Pośredni transpozycyjny RNA przemieszcza się z jądra do cytoplazmy w celu translacji. To daje dwa regiony kodujące LINE, który z kolei wiąże się z powrotem do RNA, z którego jest transkrybowany. LINE RNA następnie przenosi się z powrotem do jądra, aby wstawić się do genomu eukariotycznego.

LINE wstawiają się do regionów genomu eukariotycznego, które są bogate w zasady AT. W regionach AT LINE wykorzystuje swoją nukleazę do przecięcia jednej z nici dwuniciowego DNA eukariotycznego. Sekwencja bogata w adeninę w transkrypcie LINE paruje się z przeciętą nicią, aby zaznaczyć miejsce, w którym LINE zostanie wstawiona z grupami hydroksylowymi. Odwrotna transkryptaza rozpoznaje te grupy hydroksylowe i syntetyzuje retrotranspozon LINE w miejscu przecięcia DNA. Podobnie jak w przypadku retrotranspozonów LTR, ta nowo wstawiona LINE zawiera informację o genomie eukariotycznym, dzięki czemu może być łatwo kopiowana i wklejana do innych regionów genomu. Sekwencje informacyjne są dłuższe i bardziej zmienne niż te w retrotranspozonach LTR.

Większość kopii LINE ma zmienną długość na początku, ponieważ odwrotna transkrypcja zwykle zatrzymuje się przed zakończeniem syntezy DNA. W niektórych przypadkach powoduje to utratę promotora polimerazy RNA II, więc LINE nie mogą się dalej transponować.

Struktura genetyczna murine LINE1 i SINEs. Na dole: proponowana struktura kompleksów L1 RNA-białko (RNP). Białka ORF1 tworzą trimery, wykazując wiązanie RNA i aktywność chaperonową kwasów nukleinowych.

Human L1Edit

Retrotranspozony LINE-1 (L1) stanowią znaczną część ludzkiego genomu, z szacunkową liczbą 500 000 kopii na genom. Geny koduj±ce ludzkie LINE1 maj± zwykle zahamowan± transkrypcję przez grupy metylowe wi±ż±ce się z ich DNA, realizowan± przez białka PIWI i enzymy metylotransferaz DNA. Retrotranspozycja L1 może zaburzać charakter transkrybowanych genów poprzez wklejanie się do wnętrza lub w pobliże genów, co z kolei może prowadzić do chorób człowieka. LINE1 mogą ulegać retrotranspozycji tylko w niektórych przypadkach, tworząc różne struktury chromosomowe, co przyczynia się do różnic w genetyce poszczególnych osobników. Szacuje się, że w genomie referencyjnym Human Genome Project znajduje się 80-100 aktywnych L1, a jeszcze mniejsza liczba L1 w obrębie tych aktywnych L1 ulega częstej retrotranspozycji. Insercje L1 były związane z nowotworzeniem poprzez aktywację genów związanych z nowotworami – onkogenów i supresorów nowotworów.

Każda ludzka LINE1 zawiera dwa regiony, z których mogą być kodowane produkty genowe. Pierwszy region kodujący zawiera białko leucynowego suwaka zaangażowane w interakcje białko-białko i białko, które wiąże się z terminusem kwasów nukleinowych. W drugim regionie kodującym znajduje się nukleaza purynowa/pirymidynowa, odwrotna transkryptaza oraz białko bogate w aminokwasy cysteiny i histydyny. Koniec ludzkiego LINE1, podobnie jak w przypadku innych retrotranspozonów jest bogaty w adeninę.

SINEsEdit

SINEs są znacznie krótsze (300bp) niż LINEs. Wykazują podobieństwo do genów transkrybowanych przez polimerazę RNA II, enzym transkrybujący geny do transkryptów mRNA, oraz do sekwencji inicjacyjnej polimerazy RNA III, enzymu transkrybującego geny do rybosomalnego RNA, tRNA i innych małych cząsteczek RNA. SINEs, takie jak elementy MIR ssaków, mają gen tRNA na początku i bogaty w adeninę na końcu, jak w LINEs.

SINEs nie kodują funkcjonalnego białka odwrotnej transkryptazy i polegają na innych mobilnych transpozonach, zwłaszcza LINEs. SINE wykorzystują komponenty transpozycyjne LINE, mimo że białka wiążące LINE preferują wiązanie się z LINE RNA. SINEs nie mogą same transponować, ponieważ nie mogą kodować transkryptów SINE. Zwykle składają się one z części pochodzących od tRNA i LINE. Część tRNA zawiera promotor polimerazy RNA III, która jest tym samym rodzajem enzymu, co polimeraza RNA II. Daje to pewność, że kopie LINE zostaną przepisane na RNA w celu dalszej transpozycji. Element LINE pozostaje, aby białka wiążące LINE mogły rozpoznać część LINE w SINE.

Elementy AluEdit

Alus są najczęściej występującymi SINE u naczelnych. Mają długość około 350 par zasad, nie kodują białek i mogą być rozpoznawane przez enzym restrykcyjny AluI (stąd nazwa). Ich rozmieszczenie może mieć znaczenie w niektórych chorobach genetycznych i nowotworach. Kopiowanie i wklejanie Alu RNA wymaga, aby koniec Alu bogaty w adeninę i reszta sekwencji były związane z sygnałem. Związany z sygnałem Alu może następnie asocjować z rybosomami. LINE RNA łączy się z tymi samymi rybosomami co Alu. Wiązanie z tym samym rybosomem pozwala Alu z SINE na oddziaływanie z LINE. Ta jednoczesna translokacja elementu Alu i LINE pozwala na kopiowanie i wklejanie SINE.