7.15: Retrotrasposoni non LTR

Come suggerisce il nome, i retrotrasposoni non LTR non hanno le lunghe ripetizioni terminali caratteristiche dei retrotrasposoni LTR. Inoltre, sia i retrotrasposoni LTR che quelli non LTR utilizzano meccanismi di mobilizzazione distinti. I retrotrasposoni non LTR sono ulteriormente divisi in due classi: elementi nucleari lunghi intercalati (LINE) ed elementi nucleari corti intercalati (SINE), entrambi presenti in abbondanza nella maggior parte dei mammiferi, compreso l'uomo. Alcuni dei retrotrasposoni non LTR attivi negli esseri umani sono gli elementi L1 (LINE) e gli elementi Alu (SINE).

La trasposizione è in genere un evento casuale, il che significa che la posizione in cui è inserito l'elemento trasponibile è casuale. I trasposoni inseriti casualmente nei geni possono interferire con l'espressione genica e causare disfunzioni genetiche. Un classico esempio è l'inserimento del retrotrasposone L1 nel gene del fattore VIII che causa l'emofilia. L'integrazione di L1 nel gene soppressore del tumore della poliposi adenomatosa coli (APC) è stata riscontrata anche in pazienti con cancro del colon. L'elemento SINE Alu provoca aberrazioni cromosomiche ed è stato anche collegato a difetti congeniti come la neurofibromatosi.

Il meccanismo cellulare per la repressione dei retrotrasposoni comporta modifiche chimiche come la metilazione degli elementi LINE o la produzione di retrotrasposoni troncati. La stragrande maggioranza degli elementi LINE e SINE nel genoma umano sono troncati all'estremità 5' a causa di un'errata trascrizione inversa. Tali retrotrasposoni sono generalmente silenziosi, nel senso che non influenzano l'espressione genica dopo l'inserimento.

La presenza di retrotrasposoni nelle cellule cancerose è stata sfruttata per sviluppare retrotrasposoni come L1, come biomarcatori del cancro. È stato osservato che la metilazione di L1 è significativamente ridotta nelle cellule cancerose. Questo tipo di ipometilazione porta all'instabilità genomica. I livelli di L1 ipometilati sono stati studiati come biomarcatori per tumori maligni come il cancro al seno, al colon e alla pelle.

I retrotrasposoni non-LTR sono un tipo di transposoni di classe uno che attualmente rappresentano circa il 17%del genoma umano. A differenza dei retrotrasposoni LTR che hanno caratteristiche lunghe ripetizioni terminali, i retrotrasposoni non-LTR ottennero il loro nome dall'assenza di queste caratteristiche. I retrotrasposoni non-LTR sono suddivisi in due categorie:elementi nucleari intercalati lunghi, o LINEs, e elementi nucleari brevi intercalati, o SINEs.

Mentre le linee sono autonome e possono codificare le proteine essenziali per la loro mobilizzazione, i SINEs sono retrotrasposoni non autonomi, e richiedono proteine codificate da altri elementi per la loro mobilizzazione. Ad esempio, elementi L1, un tipo di LINE retrotrasposoni e uno dei pochi transposoni autonomi attivi nell'uomo, sono elementi di circa sei Kb contenenti due cornici di lettura aperte. ORF1 codifica per una proteina con legame a RNA e attività chaperone.

ORF2 codifica per una proteina con trascrittasi inversa e domini di endonucleasi. Entrambe queste proteine sono essenziali per la mobilizzazione dell'elemento L1.All'interno del nucleo, la RNA polimerasi due trascrivono dapprima l'elemento L1 in un L1 RNA, che viene quindi poliadenilato e trasportato nel citoplasma per essere tradotto in proteine ORF1 e ORF2. Entrambe queste proteine si associano quindi all'RNA L1 per formare una ribonucleoproteina L1, o RNP.

La L1 RNP viene importata nuovamente nel nucleo, dove utilizza la sua attività endonucleasica per fare scalfitture sfalsate nel sito bersaglio At-ricco. La trascrittasi inversa utilizza quindi l'estremità libera dei tre primi di uno dei filamenti di DNA come primer per la trascrizione inversa dell'RNA L1.Questo processo è chiamato target-site primed reverse transcription. L'RNA L1 viene quindi digerito, mentre una DNA polimerasi cellulare Inizia ad estendere le tre estremità principali OH del filamento complementare del DNA, utilizzando il filamento di DNA appena sintetizzato come stampo.

Infine, le estremità dell'elemento L1 di nuova sintesi sono sigillate dagli enzimi ospiti, con conseguente duplicazione della vista bersaglio. Contrariamente alle LINEs, le SINEs sono solo circa 100 a 400 paia di basi di lunghezza, e non possono codificare le proteine richieste per la loro trasposizione. Tuttavia, la maggior parte degli elementi SINE contiene caratteristiche strutturali, come una sequenza 3 primi AT-ricca, che dopo la trascrizione, gli consente di essere riconosciuti dalle proteinecodificate di LINE.

Questo facilita la loro integrazione nel genoma attraverso lo stesso nick e copia processo come elementi di LINE.