Elemento nuclear intercalado longo

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Saltar ata a navegación Saltar á procura

Os elementos nucleares intercalados longos ou LINEs (do inglés Long interspersed nuclear elements) son un grupo de retrotransposóns sen LTR, que están dispersos polo xenoma de moitos eucariotas e xeralmente teñen lonxitudes de varios miles de pares de bases.[1] Nos primates as principais secuencias LINE son unha familia chamada LINE-1, das que hai centos de miles de copias no xenoma.

As secuencias LINE activas poden replicarse autonomamente, o que lles permite duplicarse e inserirse noutros puntos do xenoma. A súa replicación pasa primeiro por formar un intermediario de ARN, de aí que sexan retrotransposóns sen LTR. As secuencias LINE son transcritas a partir dun promotor e son poliadeniladas no extremo 3'. O ARN intermediario transcrito é replicado a ADN pola acción dunha transcritase inversa codificada polo propio LINE. O LINE codifica tamén xeralmente un encima que posúe actividade de endonuclease, que permite a inserción da secuencia replicada nun novo sitio.[2] Estas copias novas que se insiren aumentan o tamaño do xenoma.

Historia[editar | editar a fonte]

A primeira secuencia derivada dun LINE de aproximadamente 6,4 kb de longo publicárona J. Adams et al. en 1980.[3]

Tipos de elementos LINE[editar | editar a fonte]

Hai varios tipos de LINE, como os LINE-1, 2 e 3. Os elementos LINE-1/elemento L1 son o único tipo de LINE que é aínda activo no xenoma humano, e encóntranse en todos os mamíferos.[4] Porén, hai tamén restos de elementos L2 e L3 no xenoma humano.[5]

Estrutura[editar | editar a fonte]

Un elemento L1 típico ten aproximadamente 6.000 pares de bases de lonxitude e consta de dous marcos de lectura abertos ou ORFs non solapados, que están flanqueados por UTRs e duplicacións laterais diana.

O primeiro ORF codifica unha proteína que se une ao ARN de 500 aminoácidos de lonxitude cun peso de 40 kDA. Esta proteína contén un motivo de cremalleira de leucina e funciona como chaperona.[6]

Estrutura trimérica e flexibilidade da proteína L1ORF1 na retroposición L1 humana.

O segundo ORF codifica un complexo porteico que ten actividade de endonuclease e transcritase inversa. A proteína codificada ten un peso molecular de 150 kDA.

Estrutura cristalina da endonuclease do retrotransposón do LINE-1 humano.

A rexión non traducida 5' (5' UTR) do elemento L1 contén un promotor de transcrición da ARN polimerase II interno forte (de alta afinidade) que funciona "en sentido"[7] e un promotor antisentido menos forte.[8] O 3' UTR contén un sinal de poliadenilación.

Incidencia[editar | editar a fonte]

En humanos[editar | editar a fonte]

No primeiro borrador do xenoma humano a fracción de elementos LINE presentes era do 21%[5] e o seu número de copias era 850.000. Destas, os elementos L1, L2 e L3 teñen, respectivamente, 516.000, 315.000 e 37.000 copias. Outras estimacións posteriores estímano no 17% e 500.000 copias[9], pero só uns 7.000 están completos, e destes só unha parte poden realizar a retrotransposición.[10][11] Os elementos SINE non autónomos, que dependen dos elementos L1 para a súa proliferación, supoñen o 13% do xenoma humano e presentan un número de copias de arredor de 1,5 millóns.[5]

Certos retrotransposóns LINE-1 específicos son transcritos activamente e os seus ARNs están fortemente unidos aos nucleosomas da cromatina humana.[12]

Mecanismo de propagación: Transcrición inversa cebada con diana[editar | editar a fonte]

Os elementos LINE propáganse por un mecanismo denominado de transcrición inversa cebado con diana. Este mecanismo describiuse primeiro para o elemento R2 de Bombyx mori: A endonuclease codificada polo elemento R2U xera uha amosega específica nunha das febras de ADN no sitio diana. Un grupo 3'OH queda libre pola acción da transcritase inversa R2 que ceba a transcrición inversa do transcrito de ARN do LINE. Despois da transcrición inversa, é clivada a febra diana e o ADNc orixinado é integrado.[13]

Regulación da actividade LINE[editar | editar a fonte]

As células regulan a actividade de retrotransposición L1 por exemplo por medio dun mecanismo de interferencia de ARN (RNAi) exercida polos ARNs interferentes pequenos derivados de secuencias L1, que poden causar a supresión da retrotransposición L1.[14]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Jurka, J. (1998). "Repeats in genomic DNA: Mining and meaning". Current Opinion in Structural Biology 8 (3): 333. doi:10.1016/S0959-440X(98)80067-5. [1]
  2. Luning Prak, E. T.; Kazazian Jr., H. H. (2000). "Mobile elements and the human genome". Nature Reviews Genetics 1: 133–144. PMID 11253653. 
  3. Adams, J. W.; Kaufman, R. E.; Kretschmer, P. J.; Harrison, M.; Nienhuis, A. W. (1980). "A family of long reiterated DNA sequences, one copy of which is next to the human beta globin gene". Nucleic Acids Research 8 (24): 6113. doi:10.1093/nar/8.24.6113. [2]
  4. Warren, W. C.; Hillier, L. W.; Marshall Graves, J. A.; Birney, E.; Ponting, C. P.; Grützner, F.; Belov, K.; Miller, W.; Clarke, L.; Chinwalla, A. T.; Yang, S. P.; Heger, A.; Locke, D. P.; Miethke, P.; Waters, P. D.; Veyrunes, F. D. R.; Fulton, L.; Fulton, B.; Graves, T.; Wallis, J.; Puente, X. S.; López-Otín, C.; Ordóñez, G. R.; Eichler, E. E.; Chen, L.; Cheng, Z.; Deakin, J. E.; Alsop, A.; Thompson, K.; Kirby, P. (2008). "Genome analysis of the platypus reveals unique signatures of evolution". Nature 453 (7192): 175–183. doi:10.1038/nature06936. PMC 2803040. PMID 18464734.
  5. 5,0 5,1 5,2 Lander ES, Linton LM, Birren B; et al. (February 2001). "Initial sequencing and analysis of the human genome". Nature 409 (6822): 860–921. PMID 11237011. doi:10.1038/35057062. 
  6. Ewing, A. D.; Ballinger, T. J.; Earl, D.; Harris, C. C.; Ding, L.; Wilson, R. K.; Haussler, D. (2013). "Retrotransposition of gene transcripts leads to structural variation in mammalian genomes". Genome Biology 14 (3): R22. doi:10.1186/gb-2013-14-3-r22.
  7. Swergold, G. D. (1990). "Identification, characterization, and cell specificity of a human LINE-1 promoter". Molecular and cellular biology 10 (12): 6718–6729. doi:10.1128/MCB.10.12.6718. PMC 362950. PMID 1701022.
  8. Mätlik, K; Redik, K; Speek, M (2006). "L1 antisense promoter drives tissue-specific transcription of human genes". Journal of Biomedicine and Biotechnology 2006 (1): 71753. doi:10.1155/JBB/2006/71753. PMC 1559930. PMID 16877819.
  9. Richard Cordaux and Mark Batzer (October 2009). "The impact of retrotransposons on human genome evolution". Nature Reviews Genetics 10 (10): 691–703. PMC 2884099. PMID 19763152. doi:10.1038/nrg2640. 
  10. Griffiths, Anthony J. (2008). Introduction to genetic analysis (9th ed.). New York: W.H. Freeman. p. 505. ISBN 0-7167-6887-9. 
  11. Rangwala S, Kazazian HH (2009). "Many LINE1 elements contribute to the transcriptome of human somatic cells". Genome Biology 10 (9): R100. PMC 2768975. PMID 19772661. doi:10.1186/gb-2009-10-9-r100. 
  12. Chueh, A.C.; Northrop, Emma L.; Brettingham-Moore, Kate H.; Choo, K. H. Andy; Wong, Lee H. (Jan 2009). Bickmore, Wendy A., ed. "LINE Retrotransposon RNA Is an Essential Structural and Functional Epigenetic Component of a Core Neocentromeric Chromatin". PLoS Genetics 5 (1): e1000354. PMC 2625447. PMID 19180186. doi:10.1371/journal.pgen.1000354. 
  13. Luan, D. D.; Korman, M. H.; Jakubczak, J. L.; Eickbush, T. H. (1993). "Reverse transcription of R2Bm RNA is primed by a nick at the chromosomal target site: A mechanism for non-LTR retrotransposition". Cell 72 (4): 595–605. PMID 7679954.
  14. Yang, N; Kazazian Jr, H. H. (2006). "L1 retrotransposition is suppressed by endogenously encoded small interfering RNAs in human cultured cells". Nature Structural & Molecular Biology 13 (9): 763–71. doi:10.1038/nsmb1141. PMID 16936727.