Back to chapter

7.15:

non-LTR Retrotranspozonları

JoVE Core
Biologia Molecolare
This content is Free Access.
JoVE Core Biologia Molecolare
Non-LTR Retrotransposons

Lingue

Condividere

LTR olmayan retrotranspozonlar, şu anda insan genomunun yaklaşık 17’sini oluşturan, bir sınıf I transpozon tipidir. Karakteristik uzun terminal tekrarlarına sahip LTR retrotranspozonların aksine LTR olmayan retrotranspozonlar, isimlerini bu motifleri taşımamalarından almıştır. LTR olmayan retrotranspozonların kendileri iki kategoriye ayrılır:uzun dağınık çekirdek elemanları ve kısa dağınık çekirdek elemanları LINE’lar otonomdur ve mobilizasyonları için gerekli proteinleri kodlayabilirler;SINE’ler ise otonom olmayan retrotranspozonlardır ve mobilizasyonları için diğer elemanlar tarafından kodlanan proteinlere ihtiyaç duyarlar.Örneğin, bir LINE retrotranspozon tipi olan ve insanlarda aktif olan birkaç otonom transpozondan biri olan L1 elemanları, iki açık okuma çerçevesi içeren, yaklaşık 6 Kb uzunluğunda elemanlardır. ORF1, RNA bağlama ve şaperon aktivitelerine sahip bir proteini kodlar. ORF2, ters transkriptaz ve endonükleaz bölgelerine sahip bir proteini kodlar.Bu proteinlerin her ikisi de L1 elemanının mobilizasyonu için gereklidir. Çekirdeğin içinde, RNA polimeraz II, önce L1 elemanını bir L1 RNA’ya transkribe eder;bu daha sonra poliadenile edilir ve ORF1 ve ORF2 proteinlerine dönüştürülmek üzere sitoplazmaya taşınır. Bu proteinlerin her ikisi de daha sonra L1 RNA ile birleşerek bir L1 ribonükleoprotein oluşturur.L1 RNP, çekirdeğe geri aktarılır;burada AT-zengini hedef bölgede dağınık çentikler yapmak için endonükleaz aktivitesini kullanır. Daha sonra ters transkriptaz, DNA zincirlerinden birinin boştaki 3’ucunu, L1 RNA’nın ters transkripsiyonu için primer olarak kullanır. Bu prosese, hedef bölge primerli ters transkripsiyon denir.L1 RNA daha sonra parçalanırken, bir hücresel DNA polimeraz, şablon olarak yeni sentezlenmiş DNA zincirini kullanarak, tamamlayıcı DNA zincirinin 3’OH ucunu uzatmaya başlar. Son olarak, yeni sentezlenen L1 elemanının uçları, konakçı enzimler tarafından kapatılır ve bu da hedef bölge duplikasyonu ile sonuçlanır. LINE’ların aksine, SINE’ler yalnızca 100 ila 400 baz çifti uzunluğundadır ve transpozisyonları için gerekli proteinleri kodlayamazlar.Bununla birlikte, çoğu SINE elemanında bulunan, 3’AT-zengini dizi gibi yapısal özellikler, transkripsiyon sonrasında LINE kodlu proteinler tarafından tanınmalarını sağlar. Bu, LINE elemanları gibi, aynı kes-ve-kopyala işlemi yoluyla genoma entegrasyonlarını kolaylaştırır.

7.15:

non-LTR Retrotranspozonları

Adından da anlaşılacağı gibi, LTR olmayan retrotranspozonlar, LTR retrotranspozonlarının uzun terminal tekrar karakteristiğinden yoksundur. Ek olarak hem LTR hem de LTR olmayan retrotranspozonlar, farklı mobilizasyon mekanizmaları kullanır. LTR olmayan retrotranspozonlar ayrıca iki sınıfa ayrılır; uzun serpiştirilmiş nükleer elementler (LINE'lar) ve kısa serpiştirilmiş nükleer elementler (SINE'ler), her ikisi de insanlar dahil çoğu memelide bol miktarda bulunur. İnsanlarda aktif LTR olmayan retrotranspozonlardan bazıları L1 elementleri (LINE) ve Alu elementleridir (SINE).

Transpozisyon tipik olarak tesadüfi bir olaydır, yani yeri değiştirilebilir elementin eklendiği konum rastgele olur. Genlere rastgele yerleştirilen transpozonlar, gen ekspresyonuna müdahale edebilir ve genetik işlev bozukluklarına neden olabilir. Klasik bir örnek, L1 retrotranspozonunun hemofiliye neden olan faktör VIII genine eklenmesidir. Tümör baskılayıcı gen Adenomatöz polipoz koli (APC) içinde L1 entegrasyonu kolon kanseri hastalarında da bulunmuştur. SINE elementi Alu, kromozom anormalliklerine neden olur ve ayrıca nörofibromatoz gibi konjenital kusurlarla da bağlantılıdır.

Retotranspozonların bastırılması için hücresel mekanizma, LINE elemanlarının metilasyonu veya kesik retrotranspozonlar üretme gibi kimyasal modifikasyonları içerir. İnsan genomundaki LINE ve SINE elementlerinin büyük çoğunluğu kendilerinin 5’ uçlarında hatalı ters transkripsiyon nedeniyle kesilir. Bu tür retrotranspozonlar genellikle sessizdir, yani yerleştirildikten sonra gen ekspresyonunu etkilemezler.

Kanserli hücrelerde retrotranspozonların oluşumu, kanser biyobelirteçleri olarak L1 gibi retrotranspozonlar geliştirmek için kullanılmıştır. Kanserli hücrelerde L1 metilasyonunun önemli ölçüde azaldığı gözlenmiştir. Bu tip hipometilasyon, genomik kararsızlığa yol açar. Hipometilatlanmış L1 seviyeleri, meme, kolon ve cilt kanseri gibi maligniteler için biyolojik belirteçler olarak araştırılmıştır.

Suggested Reading

  1. Ardeljan, Daniel, Martin S. Taylor, David T. Ting, and Kathleen H. Burns. "The human long interspersed element-1 retrotransposon: an emerging biomarker of neoplasia." Clinical chemistry 63, no. 4 (2017): 816-822.
  2. Sigalotti, Luca, Elisabetta Fratta, Ettore Bidoli, Alessia Covre, Giulia Parisi, Francesca Colizzi, Sandra Coral, Samuele Massarut, John M. Kirkwood, and Michele Maio. "Methylation levels of the" long interspersed nucleotide element-1" repetitive sequences predict survival of melanoma patients." Journal of translational medicine 9, no. 1 (2011): 78.
  3. Kazazian, Haig H., and John V. Moran. "The impact of L1 retrotransposons on the human genome." Nature genetics 19, no. 1 (1998): 19.