Back to chapter

7.14:

LTR Retrotranspozonları

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

Languages

Share

Çoğu ökaryotik genomda, retrotranspozonlar veya Sınıf I Transpozonlar adı verilen, sıradışı bir yer değiştirebilir elemanlar grubu bulunur. DNA’ya özel transpozonların veya Sınıf II transpozonların aksine, retrotranspozonlar, bir kopyala-yapıştır mekanizması kullanır;bu da transpozonun bir kopyasının genom üzerinde yeni bir yere taşınması anlamına gelir. İki tip retrotranspozon vardır:uzun terminal tekrarı retrotranspozonlar ve LTR olmayan retrotranspozonlar.Her ikisi de farklı transpozisyon mekanizmaları kullanır. LTR retrotranspozonlar, her iki ucunda genellikle 250 ila 600 baz çifti uzunluğunda uzun terminal tekrarları ile çevrili, 5 ila 7 kb uzunluğunda bir protein kodlama bölgesinden oluşur. Bu LTR’ler, transkripsiyon için hızlandırıcı ve başlatıcı diziler içerir.Kodlama bölgesi retroviral genomunkine çok benzerdir, retrovirüslerin gag ve polleri ile yakından ilişkili genlerden oluşur. Bu nedenle, LTR retrotranspozonlar, retroviralimsi retrotranspozonlar olarak da bilinir. Bununla birlikte, retrovirüslerin aksine, LTR retrotranspozonlar env genini kodlamaz ve bu nedenle bir viral zarf oluşturamaz.Pol geni;proteaz, ters transkriptaz, integraz ve RNaz H gibi enzimleri kodlarken, gag geni, virüse benzer bir partikül oluşturabilen yapısal proteinleri kodlar. LTR elemanlarının transpozisyon mekanizması da konakçı hücrelerdeki retroviral replikasyonuna benzer. İlk olarak, konakçı hücre RNA polimeraz II, 5’LTR’ye bağlanır ve retrotranspozonları tek bir RNA zincirine transkribe etmeye başlar.RNA ara ürünü daha sonra konakçı hücre enzimleri tarafından işlenerek, bir 5’cap ve bir 3’poly-a kuyruğu eklenir. Olgun RNA daha sonra sitoplazmaya taşınır ve proteinlere dönüştürülür mRNA ve protein ürünleri daha sonra birleşerek virüs benzeri bir parçacık oluşturur. Bu virüs benzeri parçacığın içinde, RNA’nın tek zincirli bir DNA kopyasına ters transkripsiyonu gerçekleşir.Ardından, RNA zinciri, RNaz H tarafından parçalanır ve tamamlayıcı bir DNA zinciri sentezlenerek çift zincirli bir DNA elde edilir. Bu doğrusal çift zincirli DNA, her iki uçta integraz ile bağlanarak, intazom adı verilen ve çekirdeğe geri taşınabilen ve konakçı genomu üzerinde yeni bir konuma eklenebilen, kararlı bir kompleks oluşturur. LTR retrotranspozonlar, bu replikasyon mekanizmasını kullanarak aynı hücre içinde kendilerinin birçok kopyasını oluşturabilir.

7.14:

LTR Retrotranspozonları

LTR retrotranspozonları, bir dahili kodlama bölgesini çevreleyen uzun terminal tekrarlarına sahip sınıf I transpoze edilebilir öğelerdir. Bu elementler, memelilerde, diğer sınıf I transposable elementlere kıyasla daha az bulunur. İnsan genomik DNA'sının yaklaşık yüzde 8'i LTR retrotranspozonlarından oluşur. LTR retrotranspozonlarının yaygın örneklerinden bazıları mayadaki Ty elementleri ve Drosophila'daki Copia elementleridir.

LTR retrotranspozonlarının dahili kodlama bölgesi ve transpozisyon mekanizmaları, retroviral bir genoma çok benzer.   Virüs benzeri bir parçacık oluşturmak için yapısal proteinleri sentezlemenin yanı sıra mobilizasyonu için gerekli enzimleri kodlayabilirler. Ancak çoğu LTR retrotranspozonu, bir viral zarı sentezleyecek genlerden yoksundur. Dolayısıyla, bulaşıcı viryonlar oluşturabilen ve bir hücreden diğerine yatay olarak hareket edebilen retrovirüslerin aksine, LTR retrotranspozonlarının yalnızca tek bir hücrenin genomu içinde bir lokustan diğerine geçmesine izin verilir.

Bununla birlikte, bazı LTR retroelementlerinin, retrovirüs genomlarında bulunan “ env ” geni ile aynı konumda fazladan bir ORF'ye sahip olduğu bulunmuştur, örneğin Drosophila'daki gypsy elementleri. Bu elementler, biri elementin bulaşıcı bir formuyla sonuçlanan retroviral bir zar proteinine benzeyen üç belirleyici proteini kodlayabilir.

İnsanlarda, en yaygın LTR retrotranspozonlarına endojen retrovirüsler veya ERV'ler denir. Bu ERV'ler, insanlarda dikey geçişlerine yol açan germ hattı hücrelerindeki atalardan gelen eksojen viral enfeksiyonların ürünleridir. Bununla birlikte, milyonlarca yıllık ortak evrim nedeniyle, bu ERV'ler artık belirli düzenleyici ağların sürdürülmesi de dahil olmak üzere insan fizyolojisinde önemli bir rol oynuyor.

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