Back to chapter

7.14:

LTR Ретротранспозоны

JoVE Core
Molecular Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Molecular Biology
LTR Retrotransposons

Languages

Share

Большинство эукариотических геномов содержат уникальную группу из транспонирующих элементов, которые называются ретротранспозонами или транспозонами класса I.В отличие от ДНК-транспозонов, или транспозонов класса II, ретротранспозоны используют механизм копирования и вставки, что означает, что копия транспозона переходит к новому сайту на геноме. Существует два типа ретротранспозонов-длинные концевые повторы, или ретротранспозоны LTR;И non-LTR ретротранспозоны, причём оба вида используют разные механизмы транспозиции. Ретротранспозоны LTR состоят из 5 7 кбайт длинное кодирующего белок региона, фланкированного с обеих сторон длинными концевыми повторами, обычно от 250 до 600 пар оснований по длине.В этих LTR содержатся последовательности энхансера и промотера для транскрипции. Кодирующий регион очень похож на тот, что есть у ретровирусного генома, состоящий из из генов, тесно связанных с гаг и пол генами ретровирусов. Следовательно, LTR ретротранспозоны тоже известны, как ретровирусные ретротранспозоны.Однако в отличие от ретровирусов, ретротранспозоны LTR не кодируют ген env, и, следовательно не могут сформировать вирусную оболочку. Пока ген пол кодирует ферменты, такие как протеаза, обратная транскриптаза, интеграза и RNase H, ген gag кодирует этструктурные булки, которые могут образовывать сходную с вирусом частицу. Механизм транспозиции элементов LTR также напоминает ретровирусную репликацию в клетках хозяина.Во-первых, РНК-полимераза II клетки-хозяина связывается с пятым праймером LTR и начинает транскрибирование ретротранспозонов в одну цепь РНК. Затем промежуточная РНК обработывается ферментами клетки-хозяина, чтобы добавить 5 первичных кэпов и 3 первичных поли-а хвоста. Затем зрелая РНК транспортируется в цитоплазму и транслируется в белки.мРНК и белковые продукты затем собераются и формируют сходную с вирусом частицу. Внутри этой частицы РНК обратно-транскрибируется в одноцепочечную копию ДНК. После этого следует Деградация РНК-нити с помощью РНase H, и синтез дополняющей ДНК цепи, ведущий к двухцепочечной ДНК.Эта линейная двух-цепочечная ДНК связана интегразой на обоих концах для формирования стабильного комплекса под названием интасома, которая может быть транспортирована обратно в ядро и поставлена в новое положение на геноме хозяина. Ретротранспозоны LTR могут сделать несколько копий себя в том же клетка, который используя это механизм репликации.

7.14:

LTR Ретротранспозоны

LTR-ретротранспозоны представляют собой мобильные элементы класса I с длинными концевыми повторами, фланкирующими внутреннюю кодирующую область. Эти элементы менее распространены у млекопитающих по сравнению с другими мобильными элементами класса I. Около 8 процентов геномной ДНК человека составляют LTR-ретротранспозоны. Некоторые из типичных примеров LTR-ретротранспозонов – это Ty элементы в дрожжах и Copia элементы у дрозофилы.

Внутренняя кодирующая область LTR-ретротранспозонов и механизм их транспозиции очень напоминает ретровирусный геном.  Они могут кодировать ферменты, необходимые для их мобилизации, а также синтезировать структурные белки с образованием вирусоподобной частицы. Но у большинства LTR-ретротранспозонов отсутствуют гены для синтеза вирусной оболочки. Следовательно, в отличие от ретровирусов, которые могут образовывать инфекционные вирионы и перемещаться горизонтально от одной клетки к другой, LTR-ретротранспозоны могут перемещаться только из одного локуса в другой в геноме отдельной клетки.

Однако было обнаружено, что некоторые LTR ретроэлементы имеют дополнительную ОРС в том же положении, что и ген “env”, обнаруженный в геномах ретровирусов, например, gypsy элементов у дрозофилы. Эти элементы могут кодировать три предполагаемых белка, один из которых напоминает белок оболочки ретровируса, что приводит к инфекционной форме элемента.

У людей наиболее распространенные LTR-ретротранспозоны называются эндогенными ретровирусами, или ЭРВ. Эти ЭРВ являются продуктами экзогенных вирусных инфекций в клетках зародышевой линии предков, что привело к их вертикальной передаче у людей. Однако из-за совместной эволюции, охватывающей миллионы лет, эти ЭРВ теперь играют важную роль в физиологии человека, включая поддержание определенных регуляторных сетей.

Suggested Reading

  1. David J. Finnegan. Retrotransposons. Current Biology Vol 22 No 11
  2. Havecker, E.R., Gao, X. & Voytas, D.F. The diversity of LTR retrotransposons. Genome Biol 5, 225 (2004). https://doi.org/10.1186/gb-2004-5-6-225