Dlouhé rozptýlené jaderné elementy

Dlouhé rozptýlené jaderné elementy (Long interspersed nuclear elements - LINEs) jsou několik kbp (tisíc párů bází) dlouhé repetitivní DNA sekvence, patřící do skupiny non-LTR retrotranspozonů, tj. transpozonů (pohyblivých DNA sekvencí), které při svém pohybu v rámci genomu (transpozici) používají přechodný přepis do RNA. Jedná se o autonomní transpozony, to znamená, že si samy kódují proteiny potřebné k transpozici. Jsou široce rozšířenou součástí genomu mnoha eukaryot, např. v lidském genomu tvoří asi 21%.^[1]

Historie objevu

První popis přibližně 6.4 kb dlouhé sekvence pocházející z LINE elementu publikovali J. Adams et al. v roce 1980.^[2]

Typy LINE elementů

LINE-1/L1-element je jediný LINE element, který je v lidském genomu doposud aktivní. Nachází se u všech savců.^[3] Nicméně pozůstatky L2 a L3 LINE elementů se v lidském genomu nacházejí také.

Struktura

Typický L1 element je přibližně 6000 bp (párů bází) dlouhý. Je tvořen dvěma nepřekrývajícími se otevřenými čtecími rámci (open reading frames, ORF), které jsou rámovány nepřekládanými oblastmi (untranslated regions - UTRs) a TSD (target site duplication - duplikace cílového místa) sekvencemi.

První ORF

První otevřený čtecí rámec kóduje RNA-vážící protein o délce 500 aminokyselin o molekulové hmotnosti 40 kDa. Tato bílkovina obsahuje motiv leucinového zipu a funguje jako chaperon.^[4]

Trimerická struktura a flexibilita proteinu L1ORF1 v lidské L1 retrotranspozici

Druhý ORF

Druhý otevřený čtecí rámec kóduje bílkovinu o molekulové hmotnosti 150 kDa, která funguje jako endonukleáza a reverzní transkriptáza.

Krystalová struktura endonukleázy lidského retrotranspozonu LINE-1, která rozštěpením jednoho z vláken hostitelské DNA vytváří místo pro vložení retrotranspozonu

UTR (nepřekládaná oblast)

5' nepřekládaná oblast (UTR) L1 elementu obsahuje silný interní promotor pro RNA polymerázu II ve směru transkripce^[5] a slabší promotor proti směru transkripce.^[6]

Výskyt

U lidí

Prvotní analýza sekvence lidského genomu zjistila, že LINE elementy tvoří 21% celého genomu a počet jejich kopií je přibližně 850000. Neautonomní SINE elementy, které závisí při své proliferaci na L1 elementech tvoří 13% lidského genomu při počtu kopií okolo 1,5 milionu.^[7]

Mechanismus propagace

LINE elementy se šíří mechanismem reverzní transkripce zahajované cílovou DNA. Tento mechanismus byl poprvé popsán pro R2 bource morušového: R2 element (v našem případě ORF2) rozštěpí jeden z DNA řetězců v cílovém místě, čímž se uvolní 3'OH skupina pro R2 (ORF2) reverzní transkriptázu pro zahájení reverzní transkripce LINE RNA transkriptu. Po reverzní transkripci dochází k odštěpení původního cílového řetězce a integraci nově vytvořené cDNA.^[8]

Regulace LINE aktivity

Hostitelské buňky mohou regulovat L1 retrotranspoziční aktivity např. pomocí mechanismu RNA interference, kdy siRNA (malá interferující - small interfering RNA) odvozená od L1 sekvence vede k supresi L1 retrotranspozice.^[9]

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Long interspersed nuclear element na anglické Wikipedii.

1. Repeats in genomic DNA: mining and meaning. Current Opinion in Structural Biology. DOI 10.1016/S0959-440X(98)80067-5.
2. A family of long reiterated DNA sequences, one copy of which is next to the human beta globin gene. Nucleic Acids Research. DOI 10.1093/nar/8.24.6113.
3. Genome analysis of the platypus reveals unique signatures of evolution. Nature. DOI 10.1038/nature06936.
4. Retrotransposition of gene transcripts leads to structural variation in mammalian genomes. Genome Biology. DOI 10.1186/gb-2013-14-3-r22.
5. Identification, characterization, and cell specificity of a human LINE-1 promoter. Molecular and Cellular Biology. DOI 10.1128/MCB.10.12.6718.
6. L1 Antisense Promoter Drives Tissue-Specific Transcription of Human Genes. Journal of Biomedicine and Biotechnology. DOI 10.1155/JBB/2006/71753.
7. Lander ES, Linton LM, Birren B, et al.. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature. February 2001, s. 860–921. Dostupné online. DOI 10.1038/35057062. PMID 11237011.Je zde použita šablona {{Cite journal}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
8. Reverse transcription of R2Bm RNA is primed by a nick at the chromosomal target site: A mechanism for non-LTR retrotransposition. Cell. DOI 10.1016/0092-8674(93)90078-5.
9. L1 retrotransposition is suppressed by endogenously encoded small interfering RNAs in human cultured cells. Nature Structural & Molecular Biology. DOI 10.1038/nsmb1141.

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Dlouhé rozptýlené jaderné elementy na Wikimedia Commons

Literatura

• Aktuální genetika na biol.lf1.cuni.cz - Genetické haraburdí - repetitivní DNA