7.14: LTR 레트로트랜스포존

LTR 레트로트랜스포존은 내부 코딩 영역 측면에 긴 말단 반복이 있는 클래스 I 전치 가능 요소입니다. 이러한 요소는 다른 클래스 I 전치 요소에 비해 포유류에서 덜 풍부합니다. 인간 게놈 DNA의 약 8%가 LTR 레트로트랜스포존으로 구성됩니다. LTR 레트로트랜스포존의 일반적인 예 중 일부는 효모의 Ty 요소와 초파리의 Copia 요소입니다.

LTR 레트로트랜스포존의 내부 코딩 영역과 그 전이 메커니즘은 레트로바이러스 게놈과 매우 유사합니다. 이는 동원에 필요한 효소를 암호화할 뿐만 아니라 구조 단백질을 합성하여 바이러스와 같은 입자를 형성할 수 있습니다. 그러나 대부분의 LTR 레트로트랜스포존에는 바이러스 외피를 합성하는 유전자가 부족합니다. 따라서 감염성 비리온을 형성하고 한 세포에서 다른 세포로 수평으로 이동할 수 있는 레트로바이러스와 달리 LTR 레트로트랜스포존은 단일 세포의 게놈 내에서 한 유전자좌에서 다른 유전자좌로만 이동할 수 있습니다.

그러나 일부 LTR 역요소는 레트로바이러스 게놈에서 발견되는 "env" 유전자와 동일한 위치에 추가 ORF를 갖는 것으로 밝혀졌습니다(예: 초파리의 집시 요소). 이러한 요소는 세 가지 추정 단백질을 암호화할 수 있으며, 그 중 하나는 요소의 감염성 형태를 초래하는 레트로바이러스 외피 단백질과 유사합니다.

인간에서 가장 흔한 LTR 레트로트랜스포존은 내인성 레트로바이러스 또는 ERV라고 합니다. 이러한 ERV는 생식 세포의 조상 외인성 바이러스 감염의 산물이며, 이는 인간에게 수직 전파로 이어집니다. 그러나 수백만 년에 걸친 공진화로 인해 이러한 ERV는 이제 특정 규제 네트워크 유지를 포함하여 인간 생리학에서 중요한 역할을 합니다.

대부분의 진핵 생물 게놈에는 Retrotransposons 또는 Class I transposons라고 하는 고유한 전이 가능한 요소 그룹이 포함되어 있습니다.

DNA 전용 트랜스포손 또는 클래스 II 트랜스포손과 달리 retrotransposons는 "복사 및 붙여넣기" 메커니즘을 사용합니다 - 이는 트랜스포손의 사본이 게놈의 새로운 위치로 이동하는 것을 의미합니다.

레트로트랜스포손에는 두 가지 유형이 있습니다 - 긴 말단 반복 또는 LTR, 레트로트랜스포손 및 비LTR 레트로트랜스포손 - 둘 다 서로 다른 전치 메커니즘을 사용합니다.

LTR 레트로트랜스포존은 일반적으로 250-600bp 길이의 긴 말단 반복에 의해 양쪽 끝이 측면에 있는 5-7kb 길이의 단백질 코딩 영역으로 구성됩니다.

이러한 LTR에는 전사를 위한 인핸서(enhancer) 및 프로모터(promoter) 염기서열이 포함되어 있습니다.

코딩 영역은 레트로바이러스 게놈(retroviral genome)과 매우 유사하며, 레트로바이러스의 개그(gag) 및 폴(pol)과 밀접한 관련이 있는 유전자로 구성되어 있습니다. 따라서 LTR 레트로트랜스포손은 레트로바이러스와 유사한 레트로트랜스포손으로도 알려져 있습니다.

그러나 레트로바이러스와 달리 LTR 레트로트랜스포손은 "env" 유전자를 암호화하지 않으므로 바이러스 외피를 형성할 수 없습니다.

pol 유전자는 프로테아제(protease), 역전사효소(reverse transcriptase), 인테그라제(integrase) 및 RNase H와 같은 효소를 암호화하는 반면, gag 유전자는 바이러스와 같은 입자를 형성할 수 있는 구조 단백질을 암호화합니다.

LTR 요소의 전위 메커니즘은 숙주 세포의 레트로바이러스 복제와 유사합니다.

먼저, 숙주 세포 RNA Polymerase II는 5' LTR에 결합하고 retrotransposon을 단일 RNA 가닥으로 전사하기 시작합니다.

그런 다음 RNA 중간체는 숙주 세포 효소에 의해 처리되어 5' 캡과 3' 폴리A 꼬리를 추가합니다.

그런 다음 성숙한 RNA는 세포질로 운반되어 단백질로 번역됩니다. 그런 다음 mRNA와 단백질 산물이 모여 바이러스와 같은 입자를 형성합니다. 이 바이러스와 같은 입자 내부에서 RNA는 단일 가닥 DNA 사본으로 역 전사됩니다.

그 다음에는 RNase H에 의한 RNA 가닥의 분해와 이중 가닥 DNA로 이어지는 상보적인 DNA 가닥의 합성이 이어집니다.

이 선형의 이중 가닥 DNA는 양쪽 끝에서 인테그라제(integrase)에 의해 결합되어 인타솜(intasome)이라고 하는 안정적인 복합체를 형성하며, 이 복합체는 핵으로 다시 운반되어 숙주 게놈의 새로운 위치에 삽입될 수 있습니다.

LTR 레트로트랜스포손은 이러한 복제 메커니즘을 사용하여 동일한 세포에서 여러 개의 사본을 만들 수 있습니다.