단분위간핵소자

Short interspersed nuclear element
인간과 머린 LINE1 및 SINE의 유전자 구조.

짧은 SINE은 길이가 약 100~700 염기쌍인 비자율적, 부호화 전이성 원소(Te)이다.[1] 그것들은 종종 RNA 매개체를 통해 진핵 게놈 전체에 걸쳐 자신을 증폭시키는 DNA 요소인 역트랜스포존스의 한 종류다. SINE은 포유류 게놈의 약 13%를 구성한다.[2]

SINE의 내부 영역은 tRNA에서 발생하며 보존 상태가 매우 양호하여 SINE의 구조와 기능을 보존해야 하는 긍정적인 압력을 시사한다.[3] SINE은 척추동물과 무척추동물의 많은 종에 존재하지만, SINE은 종종 계통별로 다르기 때문에 종들 간의 다양한 진화의 유용한 표지가 된다. SINE 시퀀스의 복사 번호 변동 및 돌연변이를 통해 종간 SING의 차이를 기반으로 한 계통 생성이 가능하다. SINE은 인간과 다른 진핵생물의 특정 유형의 유전 질환에도 관여한다.

본질적으로, 분비가 짧은 핵원소는 유사하게 기생하는 유전적 원소로부터 기계를 공동 추출할 뿐만 아니라 유기체 내의 단백질 기계를 이용하기 위해 진화한 진핵생물 역사에서 매우 이른 시기에 진화한 유전적 기생충이다. 이러한 요소들의 단순성은 진핵생물의 게놈 안에서 (역전환을 통해) 지속하고 증폭시키는 데 믿을 수 없을 정도로 성공하게 한다. 게놈에서 어디서나 볼 수 있게 된 이러한 "기생충"은 아래에서 논의한 바와 같이 유기체에 매우 해로울 수 있다. 그러나 진핵생물은 서로 다른 신호, 대사 및 규제 경로에 단분위 핵원소를 통합할 수 있었고 유전적 변동성의 큰 원천이 되었다. 그들은 유전자 발현 조절과 RNA 유전자의 생성에 특히 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. 이 규정은 염색질 재조직과 유전체 아키텍처의 규제로 확장된다. 더욱이 진핵생물들 사이의 다른 선, 돌연변이 및 활동들은 단분위 핵원소를 유전체 분석에서 믿을 수 없을 정도로 유용한 도구로 만든다.

분류 및 구조

SIN은 긴 단자 반복측정(LTR)을 포함하지 않기 때문에 비 LTR 역트랜스포존으로 분류된다.[4] 척추동물과 무척추동물에 공통적으로 사용되는 SINE에는 CORE-SINE, V-SINE, AbsSINE의 세 종류가 있다.[3] SINE은 RNA 중합효소 III의 내부 촉진제 역할을 하는 A 및 B 박스와 함께 tRNA에서 파생된 세그먼트를 포함하는 50-500개의 기본 쌍의 내부 영역을 가지고 있다.[5][3]

내부구조

SINE은 서로 다른 모듈로 특징지어지는데, 이는 본질적으로 시퀀스의 단면이다. SING은 머리, 몸체 및 꼬리를 가질 수 있지만 반드시 소유할 필요는 없다. 헤드는 단간격 핵 원소의 5' 끝단에 있으며 리보솜 RNA 및 tRNA와 같은 RNA 중합효소 III에 의해 합성된 RNA에서 진화적으로 파생된 RNA이다. 5' 헤드는 SINE이 어떤 내생적 요소에서 파생되었고 그것의 전사적 기계를 기생적으로 활용할 수 있었는지를 나타낸다.[1] 예를 들어 알루 사인 5'는 풍부한 리보핵단백질인 SRP의 RNA 원소를 위해 코드화하는 RNA 폴리머아제 III에 의해 필사된 시퀀스인 7SL RNA에서 유래한다.[6] SINE의 본체는 출처를 알 수 없지만 해당 LINE과 많은 동질감을 공유하기 때문에 SINE이 LINE에 의해 코딩된 (특정 시퀀스 모티브를 인식하는) 기생적으로 코옵스 엔도뉴클레아제를 사용할 수 있다. 마지막으로, SING의 3인치 꼬리는 다양한 길이의 짧은 단순 반복으로 구성된다. 이러한 단순한 반복은 두 개(또는 그 이상의) 단분위 핵 요소가 결합하여 조광 사인(dimeric SING)을 형성할 수 있는 현장이다.[7] 머리와 꼬리만 가지지 않는 단분위 핵소자를 단순 SING이라고 하는데, 본체를 가지거나 둘 이상의 SING을 조합한 단분위 핵소자는 복잡한 SING이다.[1]

전사

단분위 핵소자는 리보솜 조립과 mRNA 변환에 필수적인 두 가지 유형의 RNA인 리보솜 RNA와 tRNA를 전사하는 것으로 알려진 RNA 중합효소 III에 의해 전사된다.[8] sines는 tRNA나 많은 소핵 RNA와 마찬가지로 내부 촉진자를 가지고 있으므로 대부분의 단백질 코딩 유전자와 다르게 번역된다.[1] 즉, 단분위 핵원소들은 전승된 지역 그 자체 내에 그들의 주요 촉진원소를 가지고 있다. RNA 중합효소 III, SINE 및 기타 유전자가 내부 촉진자를 보유하고 있지만 업스트림 촉진자를 보유한 유전자와는 다른 전사 기계 및 인자를 모집한다.[9]

유전자 발현에 미치는 영향

염색체 구조의 변화는 주로 유전자의 전사적 기계에 대한 접근성에 영향을 줌으로써 유전자 발현에 영향을 미친다. 염색체는 게놈을 조직하는 매우 복잡하고 계층적인 체계를 가지고 있다. 히스톤, 메틸 그룹, 아세틸 그룹, 그리고 다양한 단백질과 RNA를 포함하는 이 조직 체계는 염색체 내의 다른 영역들이 다른 정도로 중합체, 전사 계수 및 기타 관련 단백질들에 접근할 수 있도록 한다.[10] 나아가 염색체의 특정 부위의 형태와 밀도는 서로 다른 단백질과 원소에 의해 촉진되는 상호작용을 통해 염색체의 인접 부위(또는 심지어 먼 부위)의 형태와 밀도에 영향을 줄 수 있다. 따라서 염색질 구조와 연관되고 기여한다고 알려져 있는 단간격 핵원소 같은 비코딩 RNA는 유전자 발현을 조절하는 데 큰 역할을 할 수 있다.[11] 유사하게 단분위 원소는 유전학적 구조를 수정함으로써 유전자 규제에 관여할 수 있다.

실제로 Usmanova 외 2008은 단분위 핵원소가 염색체 재배열과 구조에서 직접적인 신호 역할을 할 수 있다고 제안했다. 본 논문은 마우스와 인간 염색체에서 SINE의 전지구 분포를 조사하여 이 분포가 유전자와 CpG 모티브의 유전 분포와 매우 유사하다고 판단했다.[12] 유전자에 대한 SINE의 분포는 다른 부호화되지 않은 유전 원소들의 분포와 상당히 유사했으며 심지어 긴 간격의 핵 원소들의 분포와도 큰 차이를 보였다.[12] 이는 SINE 분포가 단순히 LINE 매개 역변환에 의한 사고가 아니라 SINE이 유전자 조절에 있어 역할을 가지고 있음을 시사했다. 또한 SINE은 YY1 폴리콤 단백질에 대한 모티브를 자주 포함하고 있다.[12] YY1은 아연 손가락 단백질로, 개발과 신호에 필수적인 다양한 유전자의 전사적 억제제 역할을 한다.[13] 폴리콤 단백질 YY1은 염색질의 재조성을 용이하게 하기 위해 히스톤 디아세틸라제 및 히스톤 아세틸 트랜스퍼레이스의 활동을 중재하는 것으로 믿어지고 있다. 이는 종종 헤테로크로마틴(gen-silating state)[14]의 형성을 용이하게 하기 위함이다. 따라서 분석 결과, 단분위 핵소자는 염색질 재조성을 통한 유전자 집합의 폴리콤 의존적 침묵에서 '신호 부스터'로 기능할 수 있다.[12] 본질적으로, 빽빽하게 채워지지 않고 일반적으로 전사적 기계에 더 쉽게 접근할 수 있는 유크로마틴과 단단하게 포장되어 일반적으로 전사적 기계에 접근할 수 없는 헤테로크로마틴의 차이를 이끄는 것은 여러 종류의 상호작용의 누적 효과로서 SINE은 진화적 r을 발휘하는 것처럼 보인다.이 과정을 생략하다

염색질 구조에 직접 영향을 미치는 것 외에도 SINE이 유전자 발현을 잠재적으로 조절할 수 있는 여러 가지 방법이 있다. 예를 들어 긴 비코딩 RNA는 전사적 억제제 및 활성제와 직접 상호작용하여 기능을 감쇠하거나 수정할 수 있다.[15] 이러한 유형의 조절은 다양한 방법으로 발생할 수 있다: RNA 대본이 공동 조절자로서 전사 인자에 직접 결합할 수 있다. 또한 RNA는 공동 조절기의 전사 인자와 연관되는 능력을 조절하고 수정할 수 있다.[15] 예를 들어, 특정 장기 비코딩 RNA인 Evf-2는 신경계 발달과 조직에 중요한 특정 홈박스 전사 인자의 공동 활성제 역할을 하는 것으로 알려져 있다.[16] 더욱이 RNA 대본은 전사 또는 하역 과정 중에 RNA 중합체와 상호 작용하거나 연관시켜 전사 복합체의 기능을 방해할 수 있다.[15] 더욱이 SINE과 같은 비코딩 RNA는 유전자를 DNA 듀플렉스 코딩하는 것과 직접 결합하거나 상호작용하여 그 전사를 방지할 수 있다.[15]

또한, 많은 비 코딩 RNA는 단백질 코딩 유전자 근처에 분포하며, 종종 역방향으로 분포한다. 이는 우스마노바 외 연구진에서 볼 수 있는 단기분열 핵원소에 특히 해당된다. 유전자 집합에 인접하거나 겹치는 이러한 비코딩 RNA는 국소 유전자의 전사를 증가시키거나 억제하기 위해 전사 인자와 기계를 모집할 수 있는 메커니즘을 제공한다. 잠재적으로 YY1 폴리콤 전사억제기를 모집하는 SING의 특별한 예는 위에서 논의한다.[12] 그 대신, 전사 복합체가 근처의 유전자가 전사되는 것을 방해하거나 방해할 수 있기 때문에 국소 유전자 발현을 축소하고 규제할 수 있는 메커니즘도 제공한다. 이러한 현상이 특히 전지전능한 세포의 유전자 규제에서 나타난다는 연구결과가 있다.[17]

결론적으로 SINE과 같은 비코딩 RNA는 다양한 수준과 방법으로 유전자 발현에 영향을 미칠 수 있다. 간격이 짧은 핵소자는 진핵 게놈 전체에 걸쳐 유전자 발현을 미세 조정할 수 있는 복잡한 규제망에 깊이 통합되어 있는 것으로 생각된다.

전파 및 규정

단분위 핵소자에 의해 암호화된 RNA는 어떤 단백질 제품에도 코드화되지 않고, 그럼에도 불구하고 역번역되어 게놈의 다른 영역에 다시 삽입된다. 이러한 이유로, LINE이 실제로 단백질 제품을 암호화하는 것처럼, 짧은 변위 핵소자는 긴 변위 핵소자(LINE)와 함께 진화된 것으로 생각되며, 이를 역번사하여 게놈에 다시 통합할 수 있다.[4] SINE은 2개의 판독 프레임에 포함된 LINE에 의해 코딩된 단백질을 공동 추출한 것으로 여겨진다. 개방형 판독 프레임 1(ORF 1)은 RNA에 결합되는 단백질을 암호화하고 샤퍼론 역할을 하여 LINE 단백질-RNA 복합 구조를 촉진하고 유지한다.[18] 개방형 독서 프레임 2(ORF 2)는 내분비 및 역분해효소 활동을 모두 포함하는 단백질을 코드화한다.[19] 이를 통해 LINE mRNA를 역번역하여 DNA로 변환하고 단백질의 내분비영역 영역으로 인식한 시퀀스-모티프를 기반으로 게놈에 통합할 수 있다.

LINE-1 (L1)은 세균선에서 그리고 초기 개발 동안에 가장 자주 기록되고 역투영된다. 그 결과 SINE은 이 기간 동안 가장 많이 게놈 주위를 돈다. SINE 전사는 초기 개발 후 체세포의 전사 인자에 의해 하향 조절되지만 스트레스는 보통 조용한 SING의 상향 조절을 유발할 수 있다.[20] SIN은 바이러스 벡터를 통한 수평 전달을 통해 개인 또는 종 간에 전달될 수 있다.[21]

SINE은 LINE과 시퀀스 호몰로지(sequence homology)를 공유하는 것으로 알려져 있으며, LINE 기계가 SINE 스크립트를 역번역하고 통합할 수 있는 근거를 제공한다.[22] 또는 일부 SING은 게놈에 다시 통합하는 훨씬 더 복잡한 시스템을 사용하는 것으로 믿어지고 있다. 이 시스템은 무작위 이중 가닥 DNA 파단(interservation)을 사용하는 것을 포함한다([22]삽입 부지를 생성하는 관련 장간격 핵 요소에 의해 코딩된 내분비전이 아닌). 이러한 DNA 파단은 역분해효소를 유도하기 위해 활용되며, 궁극적으로 SINE 대본을 게놈에 다시 통합한다.[22] 그럼에도 불구하고 SINE은 다른 DNA 요소에 의해 암호화된 효소에 의존하며, 따라서 자율적인 역트랜스포존스라고 알려진 LINE의 기계에 의존하기 때문에 비자율적인 역트랜스포존스라고 알려져 있다.<[23]

단분위 핵원소가 긴분위 핵원소의 역트랜스포존 기계를 활용하도록 진화했다는 이론은 서로 다른 종들의 taxa에 LINE과 SINE의 존재와 분포를 조사하는 연구에 의해 뒷받침되고 있다.[24] 예를 들어 설치류 및 영장류의 LINE과 SINE은 삽입 현장 모티브에서 매우 강한 동질감을 보여준다.[24] 그러한 증거는 SINE 대본의 통합이 LINE 코드 단백질 제품과 함께 선택될 수 있는 제안된 메커니즘의 기초가 된다. 이는 주로 L1s와 B1s인 20종 이상의 설치류 종 프로파일링 LINE과 SINE에 대한 상세 분석으로 특히 입증된다. 이들은 설치류에서 다른 포유류와 함께 높은 주파수에서 발견되는 LINE과 SINE 계열이다.[24] 본 연구는 LINE과 SINE 활동의 맥락 안에서 유전학적 명확성을 제공하고자 하였다.

연구는 L1 LINE 소멸의 첫 사례로 여겨지는 후보 세사에 도달했다; 그것은 예상대로 L1 LINE 활동이 없는 종에서 B1 SINE 활동이 발생했다는 증거가 없다는 것을 발견했다.[24] 또한, 이 연구는 B1 단분위 핵소음이 실제로 L1 장분위 핵소자 소멸 전에 발생했다고 제안하였다. 이는 B1 SINE이 활성 L1 LINE을 포함하지 않는 속(B1 SINE 사일링의 속은 여전히 액티(acti)를 포함하지 않는 속과 가장 밀접하게 관련된 속에서 침묵되기 때문이다.VE L1 LINE).[24] 또한, 활성 L1 장간격 핵원소를 유사하게 포함하지만 B1 단간격 핵원소를 포함하지 않은 다른 속도 발견되었다. 활성 L1 LINE을 보유하지 않은 속에서는 활성 B1 SINE이 존재했던 정반대의 시나리오는 발견되지 않았다.[24] 이러한 결과는 예상되었고 SINE이 RNA 결합 단백질, 엔도뉴클레아제, LINE에 의해 코딩된 역변환 등을 공동 선택하도록 진화했다는 이론을 강하게 뒷받침한다. 긴 간격의 핵원소를 단백질-제품으로 변환하고 번역하지 않는 세금에서 SINE은 게놈 내에서 역트랜잭션을 할 수 있는 이론적 토대가 없다. 따라서 Rinehart 외 연구진에서 얻은 결과는 SINE 역전의 현재 모델을 매우 지지한다.

SINE 전위 효과

부호화 부위의 SINE 업스트림 삽입은 유전자의 규제 부위가 변형되거나 변경될 수 있다. 유전자의 코딩 순서에 SINE을 삽입하면 유해한 영향을 미칠 수 있으며, 조절되지 않은 전이가 유전병을 일으킬 수 있다. SIN과 다른 활성 핵 원소의 전이 및 재결합은 특정 기간 동안 라인 간 유전적 다양성의 주요 기여 중 하나로 생각된다.[21]

공통 SIN

간격이 짧은 핵원소는 진핵 게놈에서 기생하는 기원을 가지고 있다고 여겨진다. 이러한 SING들은 진화적인 시간 척도에서 스스로 많은 횟수를 변이하고 복제하여 여러 가지 다른 선들을 형성한다. 그들의 초기 진화적 기원은 그들이 많은 진핵생물 계열에서 어디에나 존재하게 만들었다.

알루 원소는 약 300개의 뉴클레오티드의 단분위 핵 원소로 인간에게 가장 흔한 SINE으로 게놈 전체에서 100만 부 이상이며, 이는 전체 게놈의 10%를 넘는 것이다. 이것은 다른 종들 사이에서도 드문 일이 아니다.[25] 알루 원소 복사 번호 차이는 영장류 종의 유전자를 구별하고 형성하는 데 사용될 수 있다.[21] 카닌은 다른 유전자나 알레 수준 돌연변이가 아닌 게놈 전체에서 SINGC_Cf의 풍부한 반복이 주로 다르다. 이러한 개별 SING은 각 종에서 엑손 또는 인트로 나타나는 시퀀스를 변경하여 스플라이스 수용자 사이트에 대해 코드화할 수 있다.[26]

SINE은 포유류를 제외하고 비건조 척추동물(코끼리 상어)과 일부 어종(코일라칸스)을 포함한 다양한 종에서 높은 복사 숫자에 도달할 수 있다.[27] 식물에서 SINE은 종종 밀접하게 연관된 종으로 제한되며 진화 과정에서 자주 출현, 부패, 사라진다.[28] 그럼에도 불구하고, Au-SINEs와 Angio-SINEs와 같은 일부 SINE 계열은 종종 관련이 없는 많은 식물 종에 걸쳐 유별나게 널리 퍼져 있다.

질병.

SINE과 관련된 인간 질병은 50이 넘는다.[20] 엑손 근처나 내부에 삽입할 때 SINE은 부적절한 스플라이싱을 유발하거나 코딩 영역이 되거나 판독 프레임을 변경할 수 있으며, 종종 인간과 다른 동물에서 질병 표현형을 유발할 수 있다.[26] 인간 게놈에 알루 원소를 삽입하는 것은 유방암, 대장암, 백혈병, 혈우병, 덴트병, 낭포성 섬유증, 신경섬유화증, 기타 많은 것과 관련이 있다.[4]

마이크로RNAs

세포 내 유전자 조절에서 단분위 핵 원소의 역할은 여러 연구에 의해 뒷받침되어 왔다. 그러한 연구 중 하나는 특정 SING 계열과 마이크로RNA(제브라피쉬) 사이의 상관관계를 조사했다.[31] 검사 대상 SING의 특정 계열은 Anamnia V-SINEs이다. 이러한 단편적인 핵분열 원소 계열은 많은 유전자의 3의 끝부분의 비번역 영역에서 종종 발견되며 척추동물 게놈에 존재한다.[31] 이 연구는 다니오 레리오 제브라피쉬에 있는 아나미니아 V-SINEs의 유전 분포와 활동을 조사하는 컴퓨터 분석을 포함했다. 더욱이, 새로운 마이크로RNA loci를 생성할 수 있는 이러한 V-SINEs 잠재력을 분석하였다.[31] V-SINE을 보유할 것으로 예측된 유전자는 하이브리드화 E-값(게놈의 다른 영역과 상대적)이 현저히 높은 마이크로RNA의 표적이 된 것으로 밝혀졌다.[31] 잡종화 E-값이 높은 유전자는 대사 및 신호 경로에 특히 관여하는 유전자였다.[31] 유전자의 V-SINE 시퀀스 모티브를 결합하는 강한 능력이 있는 것으로 확인된 거의 모든 miRNA가 (포유류에서) 규제 역할을 하는 것으로 확인되었다.[31] 단분위 핵 요소와 서로 다른 규제 마이크로RNA 사이의 상관관계를 확립하는 이러한 결과는 V-Sine이 대사, 확산 및 분화와 관련된 서로 다른 신호와 자극에 대한 반응을 감소시키는 데 중요한 역할을 한다는 것을 강력히 시사한다. 규제 유전자-표현 네트워크에서 단분위 핵요소 역트랜스포존스의 역할의 타당성과 범위를 규명하기 위해 많은 다른 연구가 수행되어야 한다. 결론적으로 SINE이 miRNA 유전자를 생성하는 역할과 메커니즘에 대해서는 잘 알려져 있지 않지만, 일반적으로 SINE이 "RNA-genes"의 생성에 중요한 진화적 역할을 수행해왔다고 이해되며, 이는 SINE과 유사 생성에서도 위에 언급된다.

그러한 증거를 통해 단분위 핵원소가 마이크로RNA loci 생성의 진화적 원천이었다는 것을 시사하는 바에서, 마이크로RNA가 RNA의 분해와 보다 광범위하게 유전자 발현을 조절하는 메커니즘뿐만 아니라 둘 사이의 잠재적 관계에 대해서도 더 깊이 논하는 것이 중요하다. 마이크로RNA는 일반적으로 길이가 22개 뉴클레오티드를 코딩하지 않는 RNA이다.[32] 이 비단백질 코딩 올리고뉴클레오티드 자체는 보통 RNA 중합효소 II에 의해 더 긴 핵 DNA 염기서열 그 자체로 코딩되는데, 이는 진핵생물에서 대부분의 mRNA와 snRNA의 전사를 담당하기도 한다.[33] 그러나 일부 연구에서는 업스트림 단분위 핵소자를 보유한 일부 마이크로RNA는 리보솜 RNA와 tRNA에 광범위하게 관여하는 RNA 중합효소 III에 의해 전사되는 것으로 보고 있다.[34] 이것은 짧은 간격으로 배치된 핵 요소들이 마이크로RNA를 포함하는 유전자 조절 네트워크와 상호 작용하거나 중재할 수 있는 대체 메커니즘을 제공한다.

miRNA를 코딩하는 부위는 종종 인접한 단백질 코딩 유전자에 대한 항센스가 되는 독립 RNA 유전자가 될 수도 있고, 단백질 코딩 유전자의 인트론 안에서 발견될 수도 있다.[35] 마이크로RNA와 단백질 코딩 유전자의 공동 국지화는 마이크로RNA가 유전자 발현을 조절하는 기계론적 토대를 제공한다. 나아가, 스카르파토 등은 (위에서 논의한 바와 같이) 시퀀스 분석을 통해 단분위 핵원소(SINE)를 보유할 것으로 예측된 유전자가 타 유전자에 비해 상당히 큰 마이크로RNA에 의해 표적이 되고 잡종되었다는 사실을 밝히고 있다.[31] 이것은 복잡한 유전자 조절 네트워크에서 역할을 하도록 진화한 RNA-gen(예: 마이크로RNA)을 형성하기 위해 기생 SIN이 공동 선택되고 활용되는 진화의 경로를 제공한다.

그 microRNAs structures[36]이 구조와 핵에서 처리 Dro과 신병들과 동료들은 핵 단백질 DiGeorge 증후군 임계 지역 8(DGCR8)으로 인식하는 보완 base-pairing을 통해hairpin 루프를 형성할 수 없다 일반적으로 80개의 뉴클레오티드의 RNA가닥의 일환으로된다.sha 단백질의[37] 이 콤플렉스는 세포질(cytoplasm)으로 운반되는 프리마이크로RNA로부터 헤어핀 구조의 일부를 떼어내는 역할을 한다. 사전 miRNA는 DICER 단백질에 의해 이중 좌초된 22개의 뉴클레오티드로 처리된다.[38] 이후 가닥 중 하나가 다단백질 RNA 유도 소음 복합체(RISC)[39]에 통합된다. 이러한 단백질 중에는 대상 mRNA의 번역을 억제하고 상호작용하는 콤플렉스의 능력에 중요한 아르고뉴테 계열의 단백질들이 있다.[40]

mRNA 변환 및 분해 등 마이크로RNA가 유전자 발현을 조절하는 여러 가지 방법을 이해하는 것은 유전자 조절과 마이크로RNA loci 생성에서 SINE의 잠재적인 진화적 역할을 이해하는 데 핵심이다. 이는 규제 네트워크에서 SIN의 직접적인 역할 외에도(긴 코딩 RNA로서 SIN에서 논의된 바와 같이) SINE과 특정 질병 사이의 관계를 이해하기 시작하는 데 매우 중요하다. 여러 연구에서 SINE 활성 증가가 특정 유전자 표현 프로파일 및 특정 유전자의 변환 후 조절과 상관관계가 있다고 제안되었다.[41][42][43] 사실, Peterson 외 2013년에서는 높은 SIN RNA 발현이 여러 형태의 암, 즉 유방암과 관련된 종양 억제기인 BRCA1의 투약 후 하향 조절과 관련이 있다는 것을 보여주었다.[43] 게다가, 연구들은 SINE의 전사적 동원과 특정 암과 저산소증과 같은 조건들 사이에 강한 상관관계를 확립했다; 이것은 SINE 활동에 의해 야기되는 유전학적 불안정성과 더 직접적인 다운스트림 효과에 기인할 수 있다.[42] SINE은 또한 수많은 다른 질병들과 관련되어 있다. 본질적으로, 간격이 짧은 핵원소는 무수한 규제, 대사, 신호 경로에 깊이 통합되어 질병을 일으키는 데 불가피한 역할을 하게 되었다. 이러한 게놈 기생충에 대해서는 아직 많은 것이 알려져 있지만 진핵생물 내에서 중요한 역할을 한다는 것은 분명하다.

SIN 및 유사 생성

그러나 SING의 활동은 양성이든 음성이든 중요한 역할을 하지 못하는 유전적 흔적을 가지고 있으며, 게놈에서 가성체로서 자신을 드러낸다. 그러나 SIN은 RNA 유사생물로 오인해서는 안 된다.[1] 일반적으로 단백질 코딩 유전자의 가공 mRNA가 역변환되어 게놈에 다시 통합될 때 유사생물이 발생한다(RNA 유사생물은 역변환 RNA 유전자다).[44] 유사생물은 전사 및 처리가 가능한 다른 규제 요소와 인트론을 포함하는 진화 컨텍스트와 독립된 처리된 RNA에서 내려올 때 일반적으로 기능이 없다. 이러한 유사 유전자는 일부 경우에 기능하지 않을 수 있지만 촉진자, CpG 섬 및 전사할 수 있는 다른 특징을 여전히 가질 수 있다. 따라서 그것들은 여전히 기록될 수 있고 유전자 발현(SINE 및 기타 비코딩 요소)의 규제에서 역할을 할 수 있다.[44] 따라서 유사유전체는 전사기능 RNA에서 파생된다는 점에서 SIN과 다른데 반해 SINE은 RNA 유전자의 전사적 기계에 의해 역변환되는 DNA 요소들이다. 그러나, 단분위 핵 요소와 같은 역 전이 가능한 요소들이 게놈의 대체 영역에서 자신을 복제할 수 있을 뿐만 아니라 무작위 유전자에 대해서도 그렇게 할 수 있다는 연구들이 있다.[45][46] 따라서 SINE은 그 자체로 규제 네트워크에 관여하는 것으로 알려진 유사 생물의 생성에 중요한 역할을 할 수 있다. 이것은 아마도 SINE이 유전자 조절에 영향을 미치고 기여할 수 있었던 또 다른 수단일 것이다.

참조

  1. ^ a b c d e Vassetzky NS, Kramerov DA (January 2013). "SINEBase: a database and tool for SINE analysis". Nucleic Acids Research. 41 (Database issue): D83-9. doi:10.1093/nar/gks1263. PMC 3531059. PMID 23203982.
  2. ^ Ishak, Charles A.; De Carvalho, Daniel D. (2020). "Reactivation of Endogenous Retroelements in Cancer Development and Therapy". Annual Review of Cancer Biology. 4: 159–176. doi:10.1146/annurev-cancerbio-030419-033525.
  3. ^ a b c Sun FJ, Fleurdépine S, Bousquet-Antonelli C, Caetano-Anollés G, Deragon JM (January 2007). "Common evolutionary trends for SINE RNA structures". Trends in Genetics. 23 (1): 26–33. doi:10.1016/j.tig.2006.11.005. PMID 17126948.
  4. ^ a b c Hancks DC, Kazazian HH (June 2012). "Active human retrotransposons: variation and disease". Current Opinion in Genetics & Development. 22 (3): 191–203. doi:10.1016/j.gde.2012.02.006. PMC 3376660. PMID 22406018.
  5. ^ Wicker T, Sabot F, Hua-Van A, Bennetzen JL, Capy P, Chalhoub B, et al. (December 2007). "A unified classification system for eukaryotic transposable elements". Nature Reviews. Genetics. 8 (12): 973–82. doi:10.1038/nrg2165. PMID 17984973. S2CID 32132898.
  6. ^ Kriegs JO, Churakov G, Jurka J, Brosius J, Schmitz J (April 2007). "Evolutionary history of 7SL RNA-derived SINEs in Supraprimates". Trends in Genetics. 23 (4): 158–61. doi:10.1016/j.tig.2007.02.002. PMID 17307271.
  7. ^ Okada N, Hamada M, Ogiwara I, Ohshima K (December 1997). "SINEs and LINEs share common 3' sequences: a review". Gene. 205 (1–2): 229–43. doi:10.1016/s0378-1119(97)00409-5. PMID 9461397.
  8. ^ Deininger PL, Batzer MA (October 2002). "Mammalian retroelements". Genome Research. 12 (10): 1455–65. doi:10.1101/gr.282402. PMID 12368238.
  9. ^ White RJ (May 2011). "Transcription by RNA polymerase III: more complex than we thought". Nature Reviews. Genetics. 12 (7): 459–63. doi:10.1038/nrg3001. PMID 21540878. S2CID 21123216.
  10. ^ Kiefer JC (April 2007). "Epigenetics in development". Developmental Dynamics. 236 (4): 1144–56. doi:10.1002/dvdy.21094. PMID 17304537.
  11. ^ Rodríguez-Campos A, Azorín F (November 2007). "RNA is an integral component of chromatin that contributes to its structural organization". PLOS ONE. 2 (11): e1182. Bibcode:2007PLoSO...2.1182R. doi:10.1371/journal.pone.0001182. PMC 2063516. PMID 18000552.
  12. ^ a b c d e Usmanova NM, Kazakov VI, Tomilin NV (2008). "[SINEs in mammalian genomes can serve as additional signals in formation of facultative heterochromatin]". Tsitologiia (in Russian). 50 (3): 256–60. PMID 18664128.
  13. ^ Shi Y, Seto E, Chang LS, Shenk T (October 1991). "Transcriptional repression by YY1, a human GLI-Krüppel-related protein, and relief of repression by adenovirus E1A protein". Cell. 67 (2): 377–88. doi:10.1016/0092-8674(91)90189-6. PMID 1655281. S2CID 19399858.
  14. ^ Yao YL, Yang WM, Seto E (September 2001). "Regulation of transcription factor YY1 by acetylation and deacetylation". Molecular and Cellular Biology. 21 (17): 5979–91. doi:10.1128/mcb.21.17.5979-5991.2001. PMC 87316. PMID 11486036.
  15. ^ a b c d Goodrich JA, Kugel JF (August 2006). "Non-coding-RNA regulators of RNA polymerase II transcription". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 7 (8): 612–6. doi:10.1038/nrm1946. PMID 16723972. S2CID 22274894.
  16. ^ Feng J, Bi C, Clark BS, Mady R, Shah P, Kohtz JD (June 2006). "The Evf-2 noncoding RNA is transcribed from the Dlx-5/6 ultraconserved region and functions as a Dlx-2 transcriptional coactivator". Genes & Development. 20 (11): 1470–84. doi:10.1101/gad.1416106. PMC 1475760. PMID 16705037.
  17. ^ Luo S, Lu JY, Liu L, Yin Y, Chen C, Han X, et al. (May 2016). "Divergent lncRNAs Regulate Gene Expression and Lineage Differentiation in Pluripotent Cells". Cell Stem Cell. 18 (5): 637–52. doi:10.1016/j.stem.2016.01.024. PMID 26996597.
  18. ^ Ewing AD, Ballinger TJ, Earl D, Harris CC, Ding L, Wilson RK, Haussler D (March 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. PMC 3663115. PMID 23497673.
  19. ^ Mätlik K, Redik K, Speek M (2006). "L1 antisense promoter drives tissue-specific transcription of human genes". Journal of Biomedicine & Biotechnology. 2006 (1): 71753. doi:10.1155/JBB/2006/71753. PMC 1559930. PMID 16877819.
  20. ^ a b Beauregard A, Curcio MJ, Belfort M (2008). "The take and give between retrotransposable elements and their hosts". Annual Review of Genetics. 42: 587–617. doi:10.1146/annurev.genet.42.110807.091549. PMC 2665727. PMID 18680436.
  21. ^ a b c Böhne A, Brunet F, Galiana-Arnoux D, Schultheis C, Volff JN (2008). "Transposable elements as drivers of genomic and biological diversity in vertebrates". Chromosome Research. 16 (1): 203–15. doi:10.1007/s10577-007-1202-6. PMID 18293113. S2CID 10510149.
  22. ^ a b c Singer MF (March 1982). "SINEs and LINEs: highly repeated short and long interspersed sequences in mammalian genomes". Cell. 28 (3): 433–4. doi:10.1016/0092-8674(82)90194-5. PMID 6280868. S2CID 22129236.
  23. ^ Gogvadze E, Buzdin A (December 2009). "Retroelements and their impact on genome evolution and functioning". Cellular and Molecular Life Sciences. 66 (23): 3727–42. doi:10.1007/s00018-009-0107-2. PMID 19649766. S2CID 23872541.
  24. ^ a b c d e f Rinehart TA, Grahn RA, Wichman HA (2005). "SINE extinction preceded LINE extinction in sigmodontine rodents: implications for retrotranspositional dynamics and mechanisms". Cytogenetic and Genome Research. 110 (1–4): 416–25. doi:10.1159/000084974. PMID 16093694. S2CID 36518754.
  25. ^ Cordaux R, Batzer MA (October 2009). "The impact of retrotransposons on human genome evolution". Nature Reviews. Genetics. 10 (10): 691–703. doi:10.1038/nrg2640. PMC 2884099. PMID 19763152.
  26. ^ a b Wang W, Kirkness EF (December 2005). "Short interspersed elements (SINEs) are a major source of canine genomic diversity". Genome Research. 15 (12): 1798–808. doi:10.1101/gr.3765505. PMC 1356118. PMID 16339378.
  27. ^ Chalopin D, Naville M, Plard F, Galiana D, Volff JN (January 2015). "Comparative analysis of transposable elements highlights mobilome diversity and evolution in vertebrates". Genome Biology and Evolution. 7 (2): 567–80. doi:10.1093/gbe/evv005. PMC 4350176. PMID 25577199.
  28. ^ Kramerov DA, Vassetzky NS (December 2011). "Origin and evolution of SINEs in eukaryotic genomes". Heredity. 107 (6): 487–95. doi:10.1038/hdy.2011.43. PMC 3242629. PMID 21673742.
  29. ^ Fawcett JA, Kawahara T, Watanabe H, Yasui Y (June 2006). "A SINE family widely distributed in the plant kingdom and its evolutionary history". Plant Molecular Biology. 61 (3): 505–14. doi:10.1007/s11103-006-0026-7. PMID 16830182. S2CID 7840648.
  30. ^ Seibt KM, Schmidt T, Heitkam T (February 2020). "The conserved 3' Angio-domain defines a superfamily of short interspersed nuclear elements (SINEs) in higher plants". The Plant Journal. 101 (3): 681–699. doi:10.1111/tpj.14567. PMID 31610059.
  31. ^ a b c d e f g Scarpato M, Angelini C, Cocca E, Pallotta MM, Morescalchi MA, Capriglione T (September 2015). "Short interspersed DNA elements and miRNAs: a novel hidden gene regulation layer in zebrafish?". Chromosome Research. 23 (3): 533–44. doi:10.1007/s10577-015-9484-6. PMID 26363800. S2CID 16759020.
  32. ^ Ambros V (September 2004). "The functions of animal microRNAs". Nature. 431 (7006): 350–5. Bibcode:2004Natur.431..350A. doi:10.1038/nature02871. PMID 15372042. S2CID 205210153.
  33. ^ Lee Y, Kim M, Han J, Yeom KH, Lee S, Baek SH, Kim VN (October 2004). "MicroRNA genes are transcribed by RNA polymerase II". The EMBO Journal. 23 (20): 4051–60. doi:10.1038/sj.emboj.7600385. PMC 524334. PMID 15372072.
  34. ^ Faller M, Guo F (November 2008). "MicroRNA biogenesis: there's more than one way to skin a cat". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms. 1779 (11): 663–7. doi:10.1016/j.bbagrm.2008.08.005. PMC 2633599. PMID 18778799.
  35. ^ Lau NC, Lim LP, Weinstein EG, Bartel DP (October 2001). "An abundant class of tiny RNAs with probable regulatory roles in Caenorhabditis elegans". Science. 294 (5543): 858–62. Bibcode:2001Sci...294..858L. doi:10.1126/science.1065062. PMID 11679671. S2CID 43262684.
  36. ^ Cai X, Hagedorn CH, Cullen BR (December 2004). "Human microRNAs are processed from capped, polyadenylated transcripts that can also function as mRNAs". RNA. 10 (12): 1957–66. doi:10.1261/rna.7135204. PMC 1370684. PMID 15525708.
  37. ^ Lee Y, Ahn C, Han J, Choi H, Kim J, Yim J, et al. (September 2003). "The nuclear RNase III Drosha initiates microRNA processing". Nature. 425 (6956): 415–9. Bibcode:2003Natur.425..415L. doi:10.1038/nature01957. PMID 14508493. S2CID 4421030.
  38. ^ Bartel DP (January 2004). "MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function". Cell. 116 (2): 281–97. doi:10.1016/s0092-8674(04)00045-5. PMID 14744438.
  39. ^ Schwarz DS, Zamore PD (May 2002). "Why do miRNAs live in the miRNP?". Genes & Development. 16 (9): 1025–31. doi:10.1101/gad.992502. PMID 12000786.
  40. ^ Pratt AJ, MacRae IJ (July 2009). "The RNA-induced silencing complex: a versatile gene-silencing machine". The Journal of Biological Chemistry. 284 (27): 17897–901. doi:10.1074/jbc.R900012200. PMC 2709356. PMID 19342379.
  41. ^ Nätt D, Johansson I, Faresjö T, Ludvigsson J, Thorsell A (2015). "High cortisol in 5-year-old children causes loss of DNA methylation in SINE retrotransposons: a possible role for ZNF263 in stress-related diseases". Clinical Epigenetics. 7: 91. doi:10.1186/s13148-015-0123-z. PMC 4559301. PMID 26339299.
  42. ^ a b Pal A, Srivastava T, Sharma MK, Mehndiratta M, Das P, Sinha S, Chattopadhyay P (November 2010). "Aberrant methylation and associated transcriptional mobilization of Alu elements contributes to genomic instability in hypoxia". Journal of Cellular and Molecular Medicine. 14 (11): 2646–54. doi:10.1111/j.1582-4934.2009.00792.x. PMC 4373486. PMID 19508390.
  43. ^ a b Peterson M, Chandler VL, Bosco G (April 2013). "High SINE RNA Expression Correlates with Post-Transcriptional Downregulation of BRCA1". Genes. 4 (2): 226–43. doi:10.3390/genes4020226. PMC 3899967. PMID 24705161.
  44. ^ a b Vanin EF (1985). "Processed pseudogenes: characteristics and evolution". Annual Review of Genetics. 19: 253–72. doi:10.1146/annurev.ge.19.120185.001345. PMID 3909943.
  45. ^ Dewannieux M, Esnault C, Heidmann T (September 2003). "LINE-mediated retrotransposition of marked Alu sequences". Nature Genetics. 35 (1): 41–8. doi:10.1038/ng1223. PMID 12897783. S2CID 32151696.
  46. ^ Jurka J (December 2004). "Evolutionary impact of human Alu repetitive elements". Current Opinion in Genetics & Development. 14 (6): 603–8. doi:10.1016/j.gde.2004.08.008. PMID 15531153.