Ретротранспозоны LINE-1 эволюция и роль в клетке
advertisement
Ретротранспозоны LINE-1 и теломераза: эволюция и роль в клетке Виталий Клещевников Ревертазы LINE-1 • Long Interspersed Nuclear Elements • Длинные разбросанные ядерные повторы Общая схема ретротранспозиции Структура LINE 6000 н.п. Транскрибируется как единое целое, один кеп(для ORF1), Internal Ribosomal Entry Site(для ORF2) 5’UTR (906 н.п.) содержит промотор Две рамки считывания • ORF1: --Лейцин-богатый участок(белок-белковые взаимодействия) --Домен связывающий НК • ORF2: --Аpurinic/apyrimidinic endonuclease --Обратная транскриптаза --Цистеин-гистидин богатый домен 3’UTR (206 н.п.) содержит последовательности для узнавания ORF2р, исключение - млекопитающие Функции ORF1 • Связывание РНК LINE-1 • РНК шаперон • Наличие повышает эффективность, но не необходимо для транспозиции • Возможно повышает эффективность связывания с ДНК в месте транспозиции, определяет специфичность к сайту интеграции • Находится в составе рибонуклеопротеинового комплекса в составе стрессовых гранул Функции ORF2 1300 АК • Разрез в ДНК в апуриновом/апиримидиновом сайте • Обратная транскрипция, свободные концы ДНК в качестве праймеров Target-primed reverse transcription Транспозоны прыгают волнами 40 млн.лет назад делятся на подсемейства в геноме человека 80-100 активных ретротраспозонов шесть «ведущих» элементов подсемейства L1-Ta обеспечивают большинство транспозиций Эволюция элементов генома, кодирующих обратную транскриптазу Механизм tpRT Теломераза Некий предковый элемент RT RT + Терминальный PLE ORF1 RT LINE-1/R2 ORF1 EN RT Канонический PLE TART/TAHRE RT EN GAG EN RT LINE-1/R2 ORF1 EN RT Классический non-LTR ретротранспозон Предпочитает копироваться в середине хромосом LINE-1 EN RT ORF1 мутант или продукт сплайсинга Может копироваться на теломерах и разрывах в ДНК Основной источник обратной транскриптазы в клетке TART/TAHRE GAG EN RT Формирует хромосомы дрозофил Несмотря на наличие EN добавляется преимущественно на теломеры Стратегии удлинения теломер Альтернативная Рекомбинация Теломераза Ретротранспозоны TART/TAHRE GAG HeT-A EN RT RT GAG Drosophila spp. Ретротранспозоны + Теломераза SARTBm1 ORF1 RT EN RT + Теломераза с дефектным N-концевым доменом Bombyx mori Tribolium castaneum + млекопитающие, Caenorhabditis elegans Почему же транспозоны постоянно не прыгают по геному? Механизмы контроля ретротранспозонов APOBEC3 Механизмы контроля ретротранспозонов RNAinterference Механизмы контроля ретротранспозонов RNAinterference Механизмы контроля ретротранспозонов RNAinterference Механизмы контроля ретротранспозонов Метилирование: -- в т.ч. промотора деацетилирование и метилирование гистонов RNA-induced transcriptional silencing Функции LINE-1 в клетке Гетерохроматинизация RNA-induced transcriptional silencing Инактивация Х-хромосомы LINE-1 и неоцентромера • Амплификация LINE-1 проходит на раннем эмбриональном развитии у мышей • Сайленсинг LINE-1 с помощью siRNA приводит к остановке развития на стадии 2-х или 4-х бластомеров Создание ретрогенов Обратная транскрипция клеточной мРНК Как может влиять LINE-1 на организм ? Транспозиция Мутация single gene Нейтральная мутация Эпигенетическая мутация Вариабельность геномов «Динамические мутации» Соматические клетки Окно для ретротранспозонов Снижение эффективности РНК-интерференции, ремоделирования хроматина, специфическая регуляция Эпигенетические мутации Нейтральный/Регуляторный и инсерции эффект Полное нарушение контроля Завышенная частота транспозиций Дальнейшее Апоптоз Инсерции=>дисфунция генов перерождение Двунитевые разрывы ДНК Второй счетчик делений, способ защиты от перерождений Регуляторный эффект «Второй счетчик делений» «способ защиты от перерождений» Сильный стресс(возможны повреждения жизненноважных механизмов в активация ORF2 двунитевые разрывы ДНК апоптоз клетке) Инактивация систем контроля за транспозонами активация ORF2 двунитевые разрывы ДНК апоптоз Наследуемые генетические дефекты • Обусловлены транспозицией LINE(или неавтономных Alu, SVA) в кодирующие последовательности генома • Наследуются, как генная мутация • Обычно single gene В т.ч. нейрофиброматозы, гемофилии А и В, анемии, миодистрофия Дюшена Чем же считать современные LINE1? Функции транскрипционной активности, РНК Функции белков, кодируемых LINE-1 Спасибо за внимание !
