롱 단자 반복

Long terminal repeat
역트랜스포존의 양쪽 끝에서 동일한 LTR 시퀀스

롱 단자 반복(LTR)은 수 백 개의 염기쌍으로 이루어진 동일한 DNA 배열의 한 쌍으로, 일련의 유전자나 내생성 레트로 바이러스나 레트로바이러스 또는 레트로바이러스 프로바이러스를 형성하는 유사 유전자의 양쪽 끝의 진핵 게놈에서 발생한다. 모든 레트로바이러스 게놈은 LTR에 의해 좌우되는 반면, LTR이 없는 레트로트랜스포존도 있다. 일반적으로 한 쌍의 LTR에 의해 옆을 이루는 원소는 역성분 분석효소와 통합효소를 인코딩하여, 원소를 게놈의 다른 위치에 복사하여 삽입할 수 있게 한다. 그러한 LTR-플랭크 원소의 사본은 게놈에서 수백 번 또는 수천 번 발견될 수 있다. LTR 역트랜스포존은 인간 게놈의 약 8%를 차지한다.[1]

최초의 LTR 시퀀스는 1977년과 1980년에 A.P. Czernilofsky와 J. Shine에 의해 발견되었다.[2][3]

전사

LTR-플랭킹 시퀀스는 부분적으로 RNA 중간으로 변환되고, 그 후 역전사하여 보완 DNA(cDNA)로 변환되며, 궁극적으로는 완전한 LTR로 dsDNA(이중 가닥 DNA)가 된다. 그런 다음 LTR은 호스트 염색체의 다른 영역으로의 LTR 특정 통합을 통해 DNA의 통합을 중재한다.

인간면역결핍바이러스(HIV)와 같은 역행성 질환은 이 기본 메커니즘을 이용한다.

레트로바이러스 삽입 날짜 지정

삽입 시 5'와 3' LTR이 동일하기 때문에 쌍체 LTR의 차이를 사용해 고대 레트로바이러스 삽입 연대를 추정할 수 있다. 이러한 데이트 방식은 유전자 변환과 호몰로컬 재조합과 같은 교란 요인을 고려하지 못하지만 고생물학자들이 사용한다.[4]

HIV-1

HIV-1 LTR은 길이가 634bp이며[5], 다른 레트로바이러스 LTR과 마찬가지로 U3, R, U5 지역으로 구분된다. U3와 U5는 전사 인자 사이트와 그것들이 LTR 활성도와 바이러스 유전자 발현에 미치는 영향에 따라 더욱 세분화되었다. 역전사의 다단계 과정은 각각 U3, R, U5 영역으로 구성된 두 개의 동일한 LTR을 프로바이러스 DNA의 양 끝에 배치하는 결과를 낳는다. LTRs의 끝은 그 후에 프로바이러스를 숙주 게놈에 통합하는 데 참여한다. 일단 프로바이러스가 통합되면, 5′ 엔드의 LTR는 전체 레트로바이러스 게놈의 촉진자 역할을 하고, 3′ 엔드의 LTR는 초기 바이러스 RNA 폴리아데닐화를 제공하고, HIV-1, HIV-2, SIV에서는 부속 단백질인 Nef를 인코딩한다.[6]

유전자 발현에 필요한 모든 신호는 LTRs: Enhancer, 프로모터(전사증진기 또는 규제 요소를 둘 다 가질 수 있음), 전사 개시(캡팅 등), 전사 터미네이터 및 폴리아데닐화 신호에서 찾을 수 있다.[7]

HIV-1에서 5'UTR 영역은 다음과 같은 여러 하위 영역의 기능적 및 구조적 차이에 따라 특성화되었다.

  • TAR 또는 트랜스액션 반응 요소는 바이러스성 단백질과의 상호작용을 통한 전사 활성화에 중요한 역할을 한다. 바이러스성 전사 활성제 단백질 타트와 접하는 2차 구조에 불룩한 26개의 염기쌍으로 구성된 매우 안정적인 줄기-루프 구조를 형성한다.[8]
  • 폴리 A는 갈라짐과 폴리아데닐화에 필요하기 때문에 조광과 게놈 포장에 모두 역할을 한다. 갈라짐 공정을 효율적으로 하기 위해서는 업스트림(U3 지역)과 다운스트림(U5 지역) 시퀀스가 필요한 것으로 보고되었다.[9]
  • PBS, 즉 프라이머 결합 부위는 18개의 뉴클레오티드가 길며 역전사 개시에 필요한 tRNA 프라이머에 결합하는 구체적인 순서를 가지고 있다.[10]
  • Psi(Psi) 또는 Psi 포장 요소는 바이러스 게놈의 캡시드 포장을 규제하는 데 관여하는 독특한 모티브다. 두 번째 SL에 주요 스플리싱 공여 부지가 내장된 4개의 스템 루프(SL) 구조로 구성된다.[11]
  • DIS 또는 조광기 시작 부위는 많은 역바이러스의 Psi 포장 요소에서 SL1 스템-루프를 구성하는 매우 보존된 RNA-RNA 상호작용 시퀀스다. DIS는 보존된 줄기와 팔린드로믹 루프가 HIV-1 RNA 게놈 사이에 키스-루프 복합체를 형성해 캡슐화를 위해 이를 어둡게 하는 것이 특징이다.[12]

대본은 R의 시작 부분에서 캡을 씌우고 U5와 나머지 프로바이러스를 통해 진행되며, 보통 3' LTR에서 R 시퀀스 바로 뒤에 폴리 A 트랙을 추가함으로써 종료된다.

두 개의 HIV LTR이 전사적 촉진자 역할을 할 수 있다는 사실은 두 원소가 핵분열에서 분명히 동일하기 때문에 놀라운 것이 아니다. 대신에, 3' LTR은 전사종료와 다아데닐화에 작용한다. 그러나, 5' LTR의 전사 활성이 3' LTR의 전사 활동보다 훨씬 더 크다는 것이 제안되어 왔으며, 이는 다른 레트로바이러스와 매우 유사한 상황이다.[7]

인체면역결핍 바이러스 유형 1 프로바이러스를 전사하는 동안 5' 장단기 반복(LTR)에 존재하는 폴리아데닐화 신호는 무시되고 3'에 존재하는 동일한 폴리아데닐화 신호는 무시된다.LTR은 효율적으로 활용된다. HIV-1 LTR U3 영역 내에 존재하는 전사적 시퀀스가 시스에서 작용하여 3' LTR 내의 다항식화를 강화한다고 제안되었다.[13]

참고 항목

참조

  1. ^ 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.
  2. ^ Shine, J.; Czernilofsky, A. P.; Friedrich, R.; Bishop, J. M.; Goodman, H. M. (1977). "Nucleotide sequence at the 5' terminus of the avian sarcoma virus genome". Proceedings of the National Academy of Sciences. 74 (4): 1473–7. Bibcode:1977PNAS...74.1473S. doi:10.1073/pnas.74.4.1473. PMC 430805. PMID 67601.
  3. ^ Czernilofsky, A.P.; Delorbe, W.; Swanstrom, R.; Varmus, H.E.; Bishop, J.M.; Tischer, E.; Goodman, H.M. (1980). "The nucleotide sequence of an untranslated but conserved domain at the 3′ end of the avian sarcoma virus genome". Nucleic Acids Research. 8 (13): 2967–84. doi:10.1093/nar/8.13.2967. PMC 324138. PMID 6253899.
  4. ^ Hayward, Alexander (August 2017). "Origin of the retroviruses: when, where, and how?". Current Opinion in Virology. 25: 23–27. doi:10.1016/j.coviro.2017.06.006. ISSN 1879-6265. PMC 5962544. PMID 28672160.
  5. ^ 휴먼 레트로바이러스와 에이즈, 1998년.
  6. ^ Krebs, Fred C.; Hogan, Tricia H.; Quiterio, Shane; Gartner, Suzanne; Wigdahl, Brian (2001). "Lentiviral LTR-directed Expression, Sequence Variation, and Disease Pathogenesis" (PDF). In Kuiken, C; Foley, B; B; Marx, P; McCutchan, F; Mellors, JW; Wolinsky, S; Korber, B (eds.). HIV Sequence Compendium 2001. Los Alamos, NM: Theoretical Biology and Biophysics Group, Los Alamos National Laboratory. pp. 29–70.
  7. ^ a b Klaver, B; Berkhout, B (1994). "Comparison of 5' and 3' long terminal repeat promoter function in human immunodeficiency virus". Journal of Virology. 68 (6): 3830–40. doi:10.1128/JVI.68.6.3830-3840.1994. PMC 236888. PMID 8189520.
  8. ^ Wu, Yuntao (2004). "HIV-1 gene expression: Lessons from provirus and non-integrated DNA". Retrovirology. 1: 13. doi:10.1186/1742-4690-1-13. PMC 449739. PMID 15219234.
  9. ^ Valsamakis, A; Schek, N; Alwine, JC (1992). "Elements upstream of the AAUAAA within the human immunodeficiency virus polyadenylation signal are required for efficient polyadenylation in vitro". Molecular and Cellular Biology. 12 (9): 3699–705. doi:10.1128/mcb.12.9.3699. PMC 360226. PMID 1508176.
  10. ^ Goldschmidt, V.; Rigourd, M; Ehresmann, C; Le Grice, SF; Ehresmann, B; Marquet, R (2002). "Direct and Indirect Contributions of RNA Secondary Structure Elements to the Initiation of HIV-1 Reverse Transcription". Journal of Biological Chemistry. 277 (45): 43233–42. doi:10.1074/jbc.M205295200. PMID 12194974.
  11. ^ Johnson, Silas F.; Telesnitsky, Alice (2010). Madhani, Hiten D (ed.). "Retroviral RNA Dimerization and Packaging: The What, How, when, Where, and Why". PLOS Pathogens. 6 (10): e1001007. doi:10.1371/journal.ppat.1001007. PMC 2951377. PMID 20949075.
  12. ^ Heng, Xiao; Kharytonchyk, Siarhei; Garcia, Eric L.; Lu, Kun; Divakaruni, Sai Sachin; Lacotti, Courtney; Edme, Kedy; Telesnitsky, Alice; Summers, Michael F. (2012). "Identification of a Minimal Region of the HIV-1 5′-Leader Required for RNA Dimerization, NC Binding, and Packaging". Journal of Molecular Biology. 417 (3): 224–39. doi:10.1016/j.jmb.2012.01.033. PMC 3296369. PMID 22306406.
  13. ^ Brown, PH; Tiley, LS; Cullen, BR (1991). "Efficient polyadenylation within the human immunodeficiency virus type 1 long terminal repeat requires flanking U3-specific sequences". Journal of Virology. 65 (6): 3340–3. doi:10.1128/JVI.65.6.3340-3343.1991. PMC 240993. PMID 1851882.

외부 링크