Dlouhé rozptýlené jaderné elementy

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

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[editovat | editovat zdroj]

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

Typy LINE elementů[editovat | editovat zdroj]

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[editovat | editovat zdroj]

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[editovat | editovat zdroj]

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[editovat | editovat zdroj]

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)[editovat | editovat zdroj]

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[editovat | editovat zdroj]

U lidí[editovat | editovat zdroj]

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[editovat | editovat zdroj]

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[editovat | editovat zdroj]

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[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

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. (anglicky) 
  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. 

Literatura[editovat | editovat zdroj]