Войти
| Ядерный элемент с длинными вкраплениями | |
|---|---|
 Кристаллическая структура целевой эндонуклеазы ретротранспозона LINE-1 человека | |
| Идентификаторы | |
| Условное обозначение | ЛИНИЯ |
Генетическая структура мышей LINE1 и SINE. Внизу: предлагаемая структура комплексов L1 РНК-белок (РНП). Белки ORF1 образуют тримеры, проявляющие активность связывания РНК и шаперонов нуклеиновых кислот. Длинные вкрапленные ядерные элементы ( LINE) (также известные как длинные вкрапленные нуклеотидные элементы или длинные вкрапленные элементы) представляют собой группу ретротранспозонов без LTR ( длинных концевых повторов ), которые широко распространены в геноме многих эукариот. Они составляют около 21,1% генома человека. ЛИНИИ составляют семейство транспозонов, в котором каждая ЛИНИЯ имеет длину около 7000 пар оснований. LINE транскрибируются в мРНК и транслируются в белок, который действует как обратная транскриптаза. Обратная транскриптаза создает ДНК-копию РНК LINE, которая может быть интегрирована в геном на новом сайте.
Единственная широко распространенная LINE у людей - это LINE1. Геном человека содержит примерно 100 000 усеченных и 4 000 полноразмерных элементов LINE-1. Из-за накопления случайных мутаций последовательность многих LINE выродилась до такой степени, что они больше не транскрибируются или транслируются. Сравнение последовательностей ДНК LINE можно использовать для определения даты встраивания транспозона в геном.
Первое описание последовательности, полученной из LINE длиной приблизительно 6,4 т.п.н., было опубликовано J. Adams et al. в 1980 г.
Основываясь на структурных особенностях и филогении его ключевого фермента, обратной транскриптазы (RT), LINE сгруппированы в пять основных групп, называемых L1, RTE, R2, I и Jockey, которые можно подразделить как минимум на 28 клад.
В геномах растений пока описаны только LINE из клады L1 и RTE. В то время как элементы L1 подразделяются на несколько субкладов, ЛИНИИ RTE-типа очень консервативны, часто составляя одно семейство.
У грибов были идентифицированы Tad, L1, CRE, Deceiver и Inkcap-подобные элементы, при этом Tad-подобные элементы присутствуют исключительно в геномах грибов.
Все LINE кодируют по крайней мере один белок, ORF2, который содержит RT и эндонуклеазный (EN) домен, либо N-концевой APE, либо C-концевой RLE, или редко оба. Рибонуклеазы Н домен иногда присутствует. За исключением эволюционно древних суперсемейств R2 и RTE, LINE обычно кодируют другой белок, названный ORF1, который может содержать Gag-knuckle, L1-подобный RRM ( InterPro : IPR035300 ) и / или эстеразу. Элементы LINE относительно редки по сравнению с LTR-ретротранспозонами у растений, грибов или насекомых, но доминируют у позвоночных и особенно у млекопитающих, где они составляют около 20% генома.
LINE-1 / L1 -элементный является одним из элементов, которые все еще активны в геноме человека. Встречается у всех млекопитающих, за исключением мега-летучих мышей.
Остатки элементов L2 и L3 обнаружены в геноме человека. По оценкам, элементы L2 и L3 были активны ~ 200-300 миллионов лет назад. В отличие от элементов L1, элементы L2 лишены фланкирующих дубликатов целевых сайтов. Элементы L2 (и L3) находятся в той же группе, что и клад CR1, Jockey.
В первом черновике генома человека доля элементов LINE человеческого генома составляла 21%, а их количество копий составляло 850 000. Из них элементы L1, L2 и L3 составили 516 000, 315 000 и 37 000 экземпляров соответственно. Неавтономные элементы SINE, пролиферация которых зависит от элементов L1, составляют 13% генома человека и имеют число копий около 1,5 миллиона. Вероятно, они произошли от семейства LINE RTE. Недавние оценки показывают, что типичный геном человека содержит в среднем 100 элементов L1 с потенциалом для мобилизации, однако существует изрядное количество вариаций, и некоторые люди могут содержать большее количество активных элементов L1, что делает этих людей более предрасположенными к L1-индуцированному мутагенезу.
Повышенное количество копий L1 также было обнаружено в мозге людей с шизофренией, что указывает на то, что элементы LINE могут играть роль в некоторых нейронных заболеваниях.
Механизм примированной мишени обратной транскрипции (TPRT) непосредственно в сайте интеграции: L1 RNP распознают гексануклеотиды AAAATT, а активность эндонуклеазы ORF2 расщепляет первую цепь ДНК. L1 polyA-хвост ассоциируется с выступом TTTT, и ДНК хозяина используется в качестве праймера для инициации обратной транскрипции. ORF2, вероятно, также опосредует расщепление второй цепи и присоединение вновь синтезированной кДНК к матрице ДНК, снова используя ДНК хозяина в качестве праймера для синтеза второй цепи. Элементы LINE распространяются с помощью так называемого механизма обратной транскрипции, примированного мишенью (TPRT), который впервые был описан для элемента R2 из шелкопряда Bombyx mori.
Белки ORF2 (и ORF1, если они присутствуют) в первую очередь связываются цис-кодирующей мРНК, образуя комплекс рибонуклеопротеидов (RNP), вероятно, состоящий из двух ORF2 и неизвестного количества тримеров ORF1. Комплекс транспортируется обратно в ядро, где эндонуклеазный домен ORF2 открывает ДНК (по гексануклеотидным мотивам TTAAAA у млекопитающих). Таким образом, 3'OH группа освобождается для обратной транскриптазы, чтобы запустить обратную транскрипцию транскрипта РНК LINE. После обратной транскрипции целевая цепь расщепляется, и вновь созданная кДНК интегрируется.
Новые вставки создают короткие TSD, и большинство новых вставок сильно 5'-усечены (средний размер вставки 900pb у людей) и часто инвертированы (Szak et al., 2002). Из-за отсутствия 5'UTR большинство новых вставок не работают.
Было показано, что клетки-хозяева регулируют активность ретротранспозиции L1, например, посредством эпигенетического молчания. Например, механизм РНК-интерференции (РНКи) малых интерферирующих РНК, полученных из последовательностей L1, может вызывать подавление ретротранспозиции L1.
В геномах растений эпигенетическая модификация ЛИНИЙ может привести к изменениям экспрессии близлежащих генов и даже к фенотипическим изменениям: в геноме масличной пальмы метилирование ЛИНИИ карма-типа лежит в основе сомаклонального, «покрытого оболочкой» варианта этого растения, ответственного за радикальные изменения. потери урожая.
Сообщалось об ограничении элементов LINE-1, опосредованном APOBEC3C человека, и это связано с взаимодействием между A3C с ORF1p, которое влияет на активность обратной транскриптазы.
Историческим примером заболевания, связанного с L1, является гемофилия A, которая вызывается инсерционным мутагенезом. Существует около 100 примеров известных заболеваний, вызванных вставками ретроэлементов, включая некоторые виды рака и неврологические расстройства. О корреляции между мобилизацией L1 и онкогенезом сообщалось при эпителиально-клеточном раке ( карциноме ). Гипометилирование LINES связано с хромосомной нестабильностью и измененной экспрессией генов и обнаруживается в различных типах раковых клеток в различных типах тканей. Гипометилирование специфического L1, расположенного в онко-гене MET, связано с онкогенезом рака мочевого пузыря, нарушение сна при сменной работе связано с повышенным риском рака, потому что воздействие света в ночное время снижает мелатонин, гормон, который, как было показано, снижает нестабильность генома, вызванную L1.
