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7.15:

Retrotransposons Não-LTRs

JoVE Core
Biologia Molecular
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JoVE Core Biologia Molecular
Non-LTR Retrotransposons

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Os retrotransposões não-LTR são um tipo de classe de transposões que atualmente são responsáveis por aproximadamente 17%do genoma humano. Ao contrário de retrotransposões LTR com suas características repetições Terminais longas, retrotransposões não-LTR ganham seu nome da falta destas repetições. Os retrotransposões não-LTR, em si, são subdivididos em duas categorias, os elementos nucleares intercalados longos, ou LINEs, e elementos nucleares intercalados curtos, ou SINEs.Enquanto os LINEs são autônomos e podem codificar proteínas essenciais para sua mobilização, os SINEs são retrotransposões não-autônomos, e requerem proteínas codificadas por outros elementos para sua mobilização. Por exemplo, elementos L1, um tipo de retrotransposões LINE, e um dos poucos transposões autônomos ativos em humanos, possuem aproximadamente seis elementos Kb de comprimento contendo duas molduras abertas de leitura. ORF1 codifica uma proteína com ligação de RNA e atividades de chaperona.ORF2 codifica para uma proteína com transcriptase reversa e domínios da endonuclease. Ambas estas proteínas são essenciais para a mobilização do elemento L1.Dentro do núcleo, o RNA polimerase dois transcreve primeiro o elemento L1 em um RNA L1, que é então poliadenilado e transportado ao citoplasma para ser traduzido em proteínas ORF1 e ORF2. Ambas estas proteínas associam-se então com o RNA L1 para formar uma ribonucleoproteína L1, ou RNP.O RNP L1 é importado de volta ao núcleo, onde usa sua atividade de endonuclease para fazer golpes escalonados no local-alvo rico em AT.A transcriptase reversa usa então os três primers livres da extremidade de uma das cadeias do DNA como o primer para a transcrição reversa do RNA de L1.Esse processo é chamado de transcrição reversa com primer no local de destino. O RNA L1 é então digerido, enquanto uma polimerase do DNA celular começa a estender os três primers OH no terminal da vertente complementar do DNA usando o DNA recém-sintetizado como modelo. Finalmente, os terminais do elemento L1 recém-sintetizado são selados pelas enzimas hospedeiras, resultando na duplicação do local alvo.Em contraste com linhas, SINEs possuem apenas cerca de 100 a 400 pares base de comprimento, e não podem codificar proteínas exigidas para sua transposição. No entanto, a maioria dos elementos SINEs contêm características estruturais, tais como uma sequência três prime rico em AT, que, após a transcrição, permite que eles sejam reconhecidos pelas proteínas codificadas LINE. Isto facilita sua integração no genoma através do mesmo ponto E copia o processo como elementos LINE.

7.15:

Retrotransposons Não-LTRs

Como o nome sugere, retrotransposões não LTR não têm as repetições terminais longas características dos retrotransposões LTR. Além disso, tanto os retrotransposões LTR como os não LTR utilizam mecanismos distintos de mobilização. Os retrotransposões não LTR dividem-se em duas classes – Elementos nucleares intercalados longos (LINEs) e elementos nucleares intercalados curtos (SINEs), que ocorrem ambos abundantemente na maioria dos mamíferos, incluindo os humanos. Alguns retrotransposões não LTR ativos em humanos são elementos L1 (LINE) e os elementos Alu (SINE).

A transposição ocorre tipicamente ao acaso, o que significa que a localização onde o elemento transponível é inserido é aleatória. Transposões que são inseridos aleatoriamente nos genes podem interferir na expressão de genes e causar disfunções genéticas. Um exemplo clássico é a inserção do retrotransposão L1 no gene do factor VIII que causa hemofilia. A integração de L1 no gene supressor tumoral Adenomatous polyposis coli (APC) também foi encontrada em doentes com cancro do cólon. O elemento SINE Alu provoca aberrações cromossómicas e também tem sido associado a defeitos congénitos como a neurofibromatose.

O mecanismo celular de repressão de retrotransposões envolve modificações químicas, como a metilação de elementos LINE ou a produção de retrotransposões truncados. A grande maioria dos elementos LINE e SINE no genoma humano está truncada no seu terminal 5’ devido a transcrição reversa errónea. Esses retrotransposões são geralmente silenciosos, o que significa que não afectam a expressão de genes após a inserção.

A ocorrência de retrotransposões em células cancerígenas foi explorada para desenvolver retrotransposões como L1, como biomarcadores de cancro. Observou-se que a metilação de L1 está significativamente reduzida em células cancerígenas. Este tipo de hipometilação leva a instabilidade genómica. Os níveis de L1 hipometilados foram investigados como biomarcadores para malignidades como o cancro da mama, do cólon, da pele.

Leitura Sugerida

  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.