Retrotransposon

Likt LTR-retrotransposoner innehåller icke-LTR-retrotransposoner gener för omvänt transkriptas, RNA-bindande protein, nukleas och ibland ribonukleas H-domän, men de saknar de långa terminala upprepningarna. RNA-bindande proteiner binder RNA-transponeringsintermediären och nukleaser är enzymer som bryter fosfodiesterbindningar mellan nukleotider i nukleinsyror. Istället för LTR har icke-LTR retrotransposoner korta upprepningar som kan ha en inverterad ordning av baser bredvid varandra bortsett från direkta upprepningar som finns i LTR retrotransposoner som bara är en sekvens av baser som upprepar sig själv.

Trots att de är retrotransposoner kan de inte utföra omvänd transkription med hjälp av en RNA-transpositionsintermediär på samma sätt som LTR retrotransposoner. Dessa två nyckelkomponenter i retrotransposonet är fortfarande nödvändiga, men det sätt på vilket de införlivas i de kemiska reaktionerna är annorlunda. Detta beror på att till skillnad från LTR-retrotransposoner innehåller icke-LTR-retrotransposoner inte sekvenser som binder tRNA.

De faller oftast in i två typer – LINEs och SINEs. SVA-element är undantaget mellan de två eftersom de har likheter med både LINEs och SINEs och innehåller Alu-element och olika antal av samma upprepning. SVAs är kortare än LINEs men längre än SINEs.

Hans historiskt sett betraktas som ”skräp-DNA”, men forskning tyder på att i vissa fall har både LINEs och SINEs införlivats i nya gener för att bilda nya funktioner.

LINEsRedigera

När en LINE transkriberas innehåller transkriptet en RNA-polymeras II-promotor som säkerställer att LINEs kan kopieras till den plats där den infogas. RNA-polymeras II är det enzym som transkriberar gener till mRNA-transkriptioner. LINE-transkriptens ändar är rika på flera adeniner, de baser som läggs till i slutet av transkriptionen för att LINE-transkriptioner inte ska brytas ned. Detta transkript är RNA-transpositionsintermediat.

RNA-transpositionsintermediat rör sig från kärnan till cytoplasman för översättning. Detta ger de två kodande regionerna för en LINE som i sin tur binder tillbaka till det RNA som den transkriberas från. LINE-RNA:t rör sig sedan tillbaka till kärnan för att infogas i det eukaryotiska genomet.

LINE:t infogas i regioner av det eukaryotiska genomet som är rika på baserna AT. I AT-regionerna använder LINE sitt nukleas för att skära av en sträng av det eukaryotiska dubbelsträngade DNA:t. Den adeninrika sekvensen i LINE-transkriptet basparar sig med den skurna strängen för att markera var LINE kommer att infogas med hydroxylgrupper. Omvänt transkriptas känner igen dessa hydroxylgrupper för att syntetisera LINE retrotransposon där DNA:t har skurits. Liksom LTR-retrotransposoner innehåller denna nya infogade LINE eukaryotisk genominformation så att den lätt kan kopieras och klistras in i andra genomiska regioner. Informationssekvenserna är längre och mer variabla än de i LTR retrotransposoner.

De flesta LINE-kopior har varierande längd i början eftersom den omvända transkriptionen vanligen slutar innan DNA-syntesen är klar. I vissa fall leder detta till att RNA-polymeras II-promotor går förlorad så att LINEs inte kan transponera vidare.

Genetisk struktur för murine LINE1 och SINEs. Nederst: föreslagen struktur för L1 RNA-proteinkomplex (RNP). ORF1-proteiner bildar trimerer som uppvisar RNA-bindning och nukleinsyrachaperonaktivitet.

Human L1Edit

LINE-1 (L1) retrotransposoner utgör en betydande del av det mänskliga genomet, med uppskattningsvis 500 000 kopior per genom. Gener som kodar för humana LINE1 har vanligtvis sin transkription hämmad av metylgrupper som binds till dess DNA som utförs av PIWI-proteiner och enzymer DNA-metyltransferaser. L1-retrotransposition kan störa genernas transkription genom att klistra in sig själv i eller i närheten av gener, vilket i sin tur skulle kunna leda till sjukdomar hos människor. LINE1 kan endast i vissa fall retrotransponera för att bilda olika kromosomstrukturer som bidrar till skillnader i genetik mellan individer. Det finns uppskattningsvis 80-100 aktiva L1s i referensgenomet i Human Genome Project, och ett ännu mindre antal L1s inom dessa aktiva L1s retrotransponerar ofta. L1-insatser har förknippats med tumörgenes genom att aktivera cancerrelaterade gener onkogener och tumörsuppressorer.

Varje mänsklig LINE1 innehåller två regioner från vilka genprodukter kan kodas. Den första kodande regionen innehåller ett leucinzipperprotein som är involverat i protein-proteininteraktioner och ett protein som binder till terminus av nukleinsyror. Den andra kodande regionen har ett purin/pyrimidinnukleas, omvänt transkriptas och ett protein som är rikt på aminosyror cysteiner och histidiner. Slutet av den mänskliga LINE1, liksom för andra retrotransposoner, är adeninrikt.

SINEsEdit

SINEs är mycket kortare (300bp) än LINEs. De har likheter med gener som transkriberas av RNA-polymeras II, det enzym som transkriberar gener till mRNA-transkriptioner, och initieringssekvensen för RNA-polymeras III, det enzym som transkriberar gener till ribosomalt RNA, tRNA och andra små RNA-molekyler. SINEs såsom däggdjurs MIR-element har tRNA-genen i början och adeninrika i slutet som i LINEs.

SINEs kodar inte för ett funktionellt omvänt transkriptasprotein och är beroende av andra mobila transposoner, särskilt LINEs. SINEs utnyttjar LINE-transpositionskomponenter trots att LINE-bindande proteiner föredrar att binda till LINE-RNA. SINEs kan inte transponera själva eftersom de inte kan koda för SINE-transkript. De består vanligtvis av delar som härrör från tRNA och LINEs. TRNA-delen innehåller en RNA-polymeras III-promotor som är samma typ av enzym som RNA-polymeras II. Detta säkerställer att LINE-kopiorna transkriberas till RNA för vidare transposition. LINE-komponenten finns kvar så att LINE-bindande proteiner kan känna igen LINE-delen av SINE.

Alu-elementRedigera

Alus är de vanligaste SINE-elementen hos primater. De är ungefär 350 baspar långa, kodar inte för proteiner och kan kännas igen av restriktionsenzymet AluI (därav namnet). Deras fördelning kan ha betydelse för vissa genetiska sjukdomar och cancer. För att kopiera och klistra in Alu-RNA krävs Alu:s adeninrika ände och resten av sekvensen bunden till en signal. Den signalbundna Alu kan sedan associeras med ribosomer. LINE RNA associerar sig med samma ribosomer som Alu. Genom att binda till samma ribosom kan Alus av SINEs interagera med LINE. Denna samtidiga översättning av Alu-elementet och LINE gör det möjligt för SINE att kopiera och klistra in.