Abrir o menú principal

Elemento nuclear intercalado longo

(Redirixido desde "LINE")

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.

Índice

HistoriaEditar

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

Tipos de elementos LINEEditar

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]

EstruturaEditar

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.

IncidenciaEditar

En humanosEditar

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 dianaEditar

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 LINEEditar

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]

NotasEditar

  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.