장기간섭핵원소

Long interspersed nuclear element
장기간섭핵원소
1vyb bio r 500.jpg
인간 LINE-1 역트랜스포존 표적핵산가수분해효소 결정구조
식별자
기호.선
쥐 LINE1 및 SINE의 유전자 구조.하단: L1 RNA-단백질(RNP) 복합체의 제안된 구조.ORF1 단백질은 RNA 결합과 핵산 샤페론 활성을 나타내는 삼량체를 형성한다.

롱 인터스페이드 핵원소(LINEs)[1]는 많은 [4][5]진핵생물의 게놈에 널리 분포하는 비LTR(롱 인터스페이드 핵원소 또는 롱 인터스페이드[3] 원소라고도[2] 함) 역트랜스포존의 그룹이다.그들은 인간 [6][7][8]게놈의 약 21.1%를 차지한다.LINE은 트랜스포존 패밀리를 구성하며, 각 LINE의 길이는 약 7,000개입니다.LINE은 mRNA로 변환되고 단백질로 변환되어 역전사 효소로 작용한다.역전사효소는 새로운 부위의 게놈에 통합될 수 있는 LINE RNA의 DNA 복사본을 만듭니다.

인간에게 풍부한 LINE은 LINE1뿐입니다.인간 게놈에는 약 10만 개의 잘린 원소와 4,000개의 전장 LINE-1 [9]원소가 포함되어 있습니다.랜덤 돌연변이의 축적으로 인해 많은 LINE의 배열은 더 이상 전사되거나 번역되지 않을 정도로 퇴화되었다.LINE DNA 배열의 비교는 게놈에 트랜스포존을 삽입하는 날짜를 측정하기 위해 사용될 수 있다.

발견 이력

약 6.4kb 길이의 LINE 파생 시퀀스에 대한 최초의 설명은 1980년 [10]J. Adams 등에 의해 발표되었다.

종류들

구조적 특징과 핵심 효소인 역전사효소(RT)의 계통 발생에 기초하여 LINEs는 L1, RTE, R2, I 및 Jockey라고 불리는 5개의 주요 그룹으로 분류되며, 최소 28개의 [11]: fig. 1 계층으로 세분될 수 있다.

식물 게놈에서는 지금까지 L1과 RTE의 LINE만 [12][13][14]보고되었다.L1 요소는 여러 하위 계층으로 다양하지만, RTE 유형 LINE은 보존성이 높아 종종 단일 [15][16]계열을 구성한다.

균류에서는 Tad, L1, CRE, Deachiver 및 Inkcap 유사 원소가 [17]확인되었으며, Tad 유사 원소는 균류 [18]게놈에서만 나타난다.

모든 LINE은 RT 도메인과 엔도핵산가수분해효소(EN) 도메인(N-말단 APE 또는 C-말단 RLE 중 하나 또는 거의 둘 다)을 포함하는 최소 1개의 단백질 ORF2를 부호화한다.때때로 리보핵산가수분해효소 H 도메인이 존재한다.진화적 고대 R2 및 RTE 슈퍼패밀리를 제외하고 LINEs는 일반적으로 Gag-knuckle, L1 유사 RRM(InterPro: IPR035300) 및/또는 에스테라아제를 포함할 수 있는 ORF1이라는 또 다른 단백질을 암호화한다.LINE 요소는 식물, 곰팡이 또는 곤충에서 LTR-retro transposon에 비해 상대적으로 드물지만, 특히 게놈의 [11]: fig. 1 약 20%를 차지하는 척추동물과 포유류에서 우세하다.

L1 요소

주요 기사 : LINE 1

LINE-1/L1-원소는 오늘날에도 여전히 인간 게놈에서 활성화된 요소 중 하나입니다.그것은 메가비트를 [20]제외한 모든[19] 포유동물에서 발견된다.

기타 요소

L2와 L3 [8]원소의 잔여물은 인간 게놈에서 발견됩니다.L2와 L3 원소는 2억-3억 년 전까지 활동했을 것으로 추정됩니다.L1 요소와 달리 L2 요소는 측면 대상 사이트 중복이 [21]없습니다.L2(및 L3) 요소는 CR1 클래드와 같은 그룹 Jockey에 [22]있습니다.

발생률

인간으로

첫 번째 인간 게놈 초안에서는 인간 게놈의 LINE 요소의 비율이 21%, 복사 번호가 85만이었다.이 중 L1, L2 및 L3 요소는 각각 516,000개, 315,000개 및 37,000개의 복사본을 구성했습니다.증식을 위해 L1 원소에 의존하는 비자율 SINE 원소는 인간 게놈의 13%를 차지하며 약 150만 [8]개의 복사 번호를 가지고 있습니다.LINE의 [23]RTE 패밀리에서 유래했을 가능성이 있습니다.최근의 추정에 따르면 일반적인 인간 게놈은 이동 가능성이 있는 평균 100개의 L1 원소를 포함하고 있지만 상당한 변화가 있고 일부 개인은 더 많은 수의 활성 L1 원소를 포함할 수 있기 때문에 이러한 개인은 L1 유도 돌연변이 [24]유발에 더 잘 걸린다.

또한 정신분열증 환자의 뇌에서 L1 복사본 수가 증가하여 LINE 요소가 일부 신경 질환에서 [25]역할을 할 수 있음을 나타냅니다.

표적 프라이밍 역전사(TPRT) 메커니즘, 통합 현장에서 직접: L1 RNP는 AAAA를 인식한다.TT 헥사뉴클레오티드 및 ORF2 엔도핵산가수분해효소 활성은 DNA 첫 번째 가닥을 절단한다.TTTT 돌출부와 관련된 L1 polyA tail과 숙주 DNA를 프라이머로 사용하여 역전사를 시작합니다.ORF2는 또한 2차 가닥 합성을 위한 프라이머로 숙주 DNA를 다시 사용하여 2차 가닥 분할과 DNA 템플릿에 대한 신규 합성 cDNA의 부착을 매개할 수 있다.

전파

LINE 요소는 소위 Targeted Reverse Transcription Mechanism(TPRT)에 의해 전파됩니다.TPRT는 누에 Bombyx mori에서 R2 요소에 대해 처음 기술되었습니다.

ORF2(존재하는 경우 ORF1) 단백질은 주로 cis에서 mRNA를 코드하는 것과 관련지어 2개의 ORF2와 알려지지 않은 수의 ORF1 삼량체로 [26]구성될 가능성이 있는 리보핵단백질(RNP) 복합체를 형성한다.복합체는 다시 핵으로 운반되어 ORF2 핵산가수분해효소 도메인이 DNA를 연다(포유동물에서[27] TTAAAA 헥사뉴클레오티드 모티브).따라서, 3'OH 그룹은 LINE RNA 전사의 주요 역전사로 역전사 효소에 유리된다.역전사에 따라 대상 가닥이 절단되고 새로 생성된 cDNA가 통합됩니다[28].

새로운 삽입물은 짧은 표적 부위 복제(TSD)를 생성하며, 새로운 삽입물의 대부분은 심각하게 5' 절단되어 있다(사람의 경우 평균 삽입 크기 900bp). 종종 반전된다(Szak 등, 2002).5'가 부족하기 때문입니다.UTR, 대부분의 새 삽입물이 작동하지 않습니다.

LINE 액티비티 규제

숙주 세포는 예를 들어 후생성 소음화를 통해 L1 후전위 활성을 조절하는 것으로 나타났다.예를 들어 L1 배열에서 파생된 작은 간섭 RNA의 RNA 간섭(RNAi) 메커니즘은 L1 역위치를 [29]억제할 수 있다.

식물 게놈에서 LINE의 후생유전학적 수정은 인근 유전자의 발현 변화와 심지어 표현형 변화로 이어질 수 있다.오일 팜 게놈에서 카르마 타입의 LINE의 메틸화는 이 식물의 '[30]망토' 변종인 소마클로널의 기초가 되어 급격한 수율 손실을 일으킨다.

인간 APOBC3C 매개 LINE-1 요소 제한이 보고되었으며, 역전사효소 [31]활성에 영향을 미치는 것은 A3C와 ORF1p 사이의 상호작용 때문이다.

질병과의 관련성

L1-전염병의 역사적 예는 삽입성 돌연변이 [32]유발에 의해 발생하는 혈우병 A이다.암과 신경계 [33]질환을 포함한 소자 삽입에 의해 야기되는 알려진 질병의 거의 100가지 예가 있다.상피세포암(암)[34]에 대해 L1 동원과 종양 발생 사이의 상관관계가 보고되었다.LINES의 저메틸화는 염색체 불안정성과 유전자 발현[35] 변화와 관련이 있으며 다양한 조직 [36][35]유형의 다양한 암세포 유형에서 발견된다.MET onco 유전자에 위치한 특정 L1의 저메틸화는 방광암 종양 [37]형성과 관련이 있으며, Shift work sleep[38] disorder는 밤에 빛을 쬐면 L1에 의해 유발되는 게놈의 [39]불안정성을 감소시키는 것으로 보여지는 호르몬인 멜라토닌을 감소시키기 때문에 암 위험 증가와 관련이 있다.

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