Jump to content

ЛИНИЯ1

Генетическая структура мышиных LINE1 и SINE. Внизу: предполагаемая структура комплексов РНК-белок L1 (РНП). Белки ORF1 образуют тримеры, проявляющие РНК-связывающую и шаперонную активность нуклеиновых кислот.

LINE1 (аббревиатура от Long interspersed Nuclear element-1 , также известная как L1 и LINE-1 ) — это семейство родственных мобильных элементов класса I в ДНК многих групп эукариот , включая животных и растения, классифицируемых с длинными вкраплениями ядерного элемента-1. элементы (ЛИНИИ). [ 1 ] Транспозоны L1 наиболее распространены у млекопитающих, где они составляют значительную часть общей длины генома. [ 1 ] [ 2 ] например, они составляют примерно 17% генома человека . [ 3 ] Эти активные L1 могут прерывать геном посредством вставок, делеций, перестановок и изменений количества копий . [ 4 ] Активность L1 внесла свой вклад в нестабильность и эволюцию геномов и жестко регулируется в зародышевой линии посредством метилирования ДНК , модификаций гистонов и piRNA . [ 5 ] L1 могут дополнительно влиять на вариации генома за счет неправильного спаривания и неравного кроссинговера во время мейоза из-за повторяющихся последовательностей ДНК. [ 4 ]

Продукты гена L1 также необходимы многим неавтономным ретротранспозонам Alu и SVA SINE . Было обнаружено, что мутации, индуцированные L1 и его неавтономными аналогами, вызывают множество наследственных и соматических заболеваний. [ 6 ] [ 7 ]

Сообщается, что в 2011 году в геноме бактерий гонореи был обнаружен человеческий L1 , очевидно, попавший туда в результате горизонтального переноса генов . [ 8 ] [ 9 ]

Структура

[ редактировать ]

Типичный элемент L1 имеет длину примерно 6000 пар оснований (п.н.) и состоит из двух неперекрывающихся открытых рамок считывания (ORF), которые окружены нетранслируемыми областями (UTR) и дупликациями целевого сайта. Считается, что у людей ORF2 транслируется с помощью нетрадиционного механизма терминации/повторной инициации. [ 10 ] в то время как мышиные L1 содержат внутренний сайт входа в рибосому (IRES) перед каждой ORF. [ 11 ]

5'-UTR мышиных L1 содержат различное количество GC-богатых тандемно повторяющихся мономеров длиной около 200 п.о., за которыми следует короткая немономерная область. 5'-UTR человека имеют длину ~900 п.н. и не содержат повторяющихся мотивов. Все семейства человеческих L1 несут на своем самом 5'-конце связывающий мотив для транскрипционного фактора YY1 . [ 12 ] Более молодые семьи также имеют два сайта связывания для транскрипционных факторов семейства SOX , и было показано, что сайты YY1 и SOX необходимы для инициации и активации транскрипции L1 человека. [ 13 ] [ 14 ] 5'-UTR как мыши, так и человека также содержат слабый антисмысловой промотор с неизвестной функцией. [ 15 ] [ 16 ]

Ретропереносной элемент LINE-1 (L1.2) ORF1
Идентификаторы
Символ L1RE1
Альт. символы Л1ОРФ1п
ген NCBI 4029
HGNC 6686
МОЙ БОГ 151626
ПДБ 2ЛДИ
ЮниПрот Q9UN81
Другие данные
Локус 22 q12.1
Викиданные Q18028646
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro

Первая ORF L1 кодирует белок из 500 аминокислот и массой 40 кДа , который не имеет гомологии ни с одним белком с известной функцией. У позвоночных он содержит консервативный С-концевой домен и высоковариабельный спиральный N-конец , который опосредует образование тримерных комплексов ORF1. Тримеры ORF1 обладают РНК-связывающей и шаперонной активностью нуклеиновых кислот, которые необходимы для ретротранспозиции. [ 17 ]

Ретропереносной элемент LINE-1 ORF2
Идентификаторы
Символ L1RE2
Альт. символы Л1ОРФ2п
ген NCBI 4030
HGNC 6687
ПДБ 1ВЫБ
ЮниПрот О00370
Другие данные
Локус Хр. 1 кв.
Викиданные Q18028649
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro

Вторая ORF L1 кодирует белок, обладающий эндонуклеазной и обратной транскриптазной активностью. Кодируемый белок имеет молекулярную массу 150 кДа . Структура белка ORF2 была расшифрована в 2023 году. Его белковое ядро ​​содержит три домена с неизвестными функциями, называемые «башня/EN-линкер» и «запястье/РНК-связывающий домен», которые связывают полиА-хвост Alu РНК и С-концевой домен, который связывает стволовую петлю Alu РНК.

Активность разрыва и обратной транскриптазы L1 ORF2p усиливается одноцепочечными структурами ДНК, вероятно присутствующими на активных репликационных вилках . В отличие от вирусных RT, L1 ORF2p может быть праймирован РНК, включая шпильковые праймеры РНК, продуцируемые элементом Alu.

Регулирование

[ редактировать ]

Как и в случае с другими мобильными элементами, организм-хозяин тщательно контролирует LINE1, чтобы предотвратить ее чрезмерную активность. У примитивных эукариот Entamoeba histolytica ORF2 массово экспрессируется в антисмысловом виде , что приводит к отсутствию обнаруживаемых количеств его белкового продукта. [ 18 ]

Роль в болезни

[ редактировать ]

Активность L1 наблюдалась при многих типах рака , особенно обширные вставки обнаружены при колоректальном раке и раке легких. [ 19 ] В настоящее время неясно, являются ли эти вставки причиной или вторичным следствием прогрессирования рака. Однако по крайней мере в двух случаях были обнаружены соматические вставки L1, вызывающие рак, путем нарушения кодирующих последовательностей генов APC и PTEN при раке толстой кишки и эндометрия соответственно. [ 4 ]

Количественная оценка количества копий L1 с помощью количественной ПЦР или уровней метилирования L1 с помощью бисульфитного секвенирования используется в качестве диагностических биомаркеров при некоторых типах рака. Гипометилирование L1 в образцах опухолей толстой кишки коррелирует с прогрессированием стадии рака. [ 20 ] [ 21 ] Кроме того, менее инвазивные анализы крови на количество копий L1 или уровни метилирования указывают на прогрессирование рака молочной железы или мочевого пузыря и могут служить методами раннего выявления. [ 22 ] [ 23 ]

Нервно-психические расстройства

[ редактировать ]

наблюдалось более высокое количество копий L1 В человеческом мозге по сравнению с другими органами. [ 24 ] [ 25 ] Исследования на животных моделях и клеточных линиях человека показали, что L1 становятся активными в нервных клетках-предшественниках (NPC) и что экспериментальное нарушение регуляции или сверхэкспрессия L1 увеличивает соматический мозаицизм . Этот феномен отрицательно регулируется с помощью Sox2 , который подавлен в NPCs, а также с помощью MeCP2 и метилирования L1 5' UTR. [ 26 ] Линии клеток человека, моделирующие неврологическое расстройство синдром Ретта , которые несут мутации MeCP2, демонстрируют повышенную транспозицию L1, что указывает на связь между активностью L1 и неврологическими расстройствами. [ 27 ] [ 26 ] Текущие исследования направлены на изучение потенциальной роли активности L1 при различных нервно-психических расстройствах, включая шизофрению , расстройства аутистического спектра , эпилепсию , биполярное расстройство , синдром Туретта и наркоманию . [ 28 ] L1 также высоко выражены в мозге осьминога, что указывает на конвергентный механизм сложного познания. [ 29 ]

Заболевания сетчатки

[ редактировать ]

Повышенные уровни РНК Alu , для которой необходимы белки L1, связаны с формой возрастной дегенерации желтого пятна — неврологическим расстройством глаз . [ 30 ]

Естественная модель дегенерации сетчатки мыши rd7 вызвана вставкой L1 в ген Nr2e3 . [ 31 ]

В 2021 году исследование показало, что элементы L1 могут быть ответственны за потенциальную эндогенизацию генома SARS-CoV-2 в Huh7 . мутантных раковых клетках [ 32 ] что, возможно, объясняет, почему у некоторых пациентов ПЦР-тест на SARS-CoV-2 дает положительный результат даже после устранения вируса. Однако эти результаты подверглись критике как «механистически правдоподобные, но, вероятно, очень редкие». [ 33 ] вводящий в заблуждение и нечастый [ 34 ] или артефактный. [ 35 ]

См. также

[ редактировать ]
  • L1Base — база данных функциональных аннотаций и прогнозов активных элементов LINE1. [ 36 ]
  1. ^ Jump up to: а б Иванцевич А.М., Корчак Р.Д., Бертоцци Т., Адельсон Д.Л. (декабрь 2016 г.). «ЛИНИИ между видами: эволюционная динамика ретротранспозонов LINE-1 на эукариотическом древе жизни» . Геномная биология и эволюция . 8 (11): 3301–3322. дои : 10.1093/gbe/evw243 . ПМК   5203782 . ПМИД   27702814 .
  2. ^ Буассино С., Сукдео А (декабрь 2016 г.). «Эволюция LINE-1 у позвоночных» . Геномная биология и эволюция . 8 (12): 3485–3507. дои : 10.1093/gbe/evw247 . ПМК   5381506 . ПМИД   28175298 .
  3. ^ Ландер Э.С., Линтон Л.М., Биррен Б., Нусбаум С., Зоди М.К. и др. (Международный консорциум по секвенированию генома человека) (февраль 2001 г.). «Первичное секвенирование и анализ генома человека» . Природа . 409 (6822): 860–921. Бибкод : 2001Natur.409..860L . дои : 10.1038/35057062 . hdl : 2027.42/62798 . ПМИД   11237011 .
  4. ^ Jump up to: а б с Казазян Х.Х., Моран СП (июль 2017 г.). «Мобильная ДНК в здоровье и болезнях» . Медицинский журнал Новой Англии . 377 (4): 361–370. дои : 10.1056/NEJMra1510092 . ПМК   5980640 . ПМИД   28745987 .
  5. ^ Ван Пи Джей (июль 2017 г.). «Отслеживание ретротранспозиции LINE1 в зародышевой линии» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (28): 7194–7196. Бибкод : 2017PNAS..114.7194W . дои : 10.1073/pnas.1709067114 . ПМЦ   5514774 . ПМИД   28663337 .
  6. ^ Бек CR, Гарсия-Перес JL, Бэдж RM, Моран СП (2011). «Элементы LINE-1 в структурных изменениях и заболеваниях» . Ежегодный обзор геномики и генетики человека . 12 (1): 187–215. doi : 10.1146/annurev-genom-082509-141802 . ПМК   4124830 . ПМИД   21801021 .
  7. ^ Виммер К., Калленс Т., Вернштедт А., Мессиан Л. (ноябрь 2011 г.). «Ген NF1 содержит горячие точки для зависимой от эндонуклеазы L1 вставки de novo» . ПЛОС Генетика . 7 (11): e1002371. дои : 10.1371/journal.pgen.1002371 . ПМК   3219598 . ПМИД   22125493 .
  8. ^ Ён Э (16 февраля 2011 г.). «Гонорея подхватила человеческую ДНК (и это только начало)» . Нэшнл Географик. Архивировано из оригинала 5 декабря 2019 года . Проверено 14 июля 2016 г.
  9. ^ Андерсон М.Т., Зайферт Х.С. (2011). «Возможность и средства: горизонтальный перенос гена от человека-хозяина к бактериальному патогену» . мБио . 2 (1): e00005-11. дои : 10.1128/mBio.00005-11 . ПМК   3042738 . ПМИД   21325040 .
  10. ^ Алиш Р.С., Гарсия-Перес Х.Л., Муотри А.Р., Гейдж Ф.Х., Моран Дж.В. (январь 2006 г.). «Нетрадиционный перевод ретротранспозонов LINE-1 млекопитающих» . Гены и развитие . 20 (2): 210–24. дои : 10.1101/gad.1380406 . ПМЦ   1356112 . ПМИД   16418485 .
  11. ^ Ли П.В., Ли Дж., Тиммерман С.Л., Крушел Л.А., Мартин С.Л. (1 января 2006 г.). «Дицистронная РНК из ретротранспозона LINE-1 мыши содержит внутренний сайт входа в рибосому перед каждой ORF: последствия ретротранспозиции» . Исследования нуклеиновых кислот . 34 (3): 853–64. дои : 10.1093/nar/gkj490 . ПМЦ   1361618 . ПМИД   16464823 .
  12. ^ Беккер К.Г., Свергольд Г.Д., Озато К., Тайер Р.Э. (октябрь 1993 г.). «Связывание повсеместного ядерного фактора транскрипции YY1 с цис-регуляторной последовательностью в мобильном элементе LINE-1 человека» . Молекулярная генетика человека . 2 (10): 1697–702. дои : 10.1093/hmg/2.10.1697 . ПМИД   8268924 .
  13. ^ Ченио Т., Казелла Дж. Ф., Хайдман Т. (январь 2000 г.). «Члены семейства SRY регулируют ретротранспозоны LINE человека» . Исследования нуклеиновых кислот . 28 (2): 411–5. дои : 10.1093/нар/28.2.411 . ПМЦ   102531 . ПМИД   10606637 .
  14. ^ Атаникар Дж. Н., Бэдж РМ, Моран СП (1 января 2004 г.). «Сайт связывания YY1 необходим для точной инициации транскрипции LINE-1 человека» . Исследования нуклеиновых кислот . 32 (13): 3846–55. дои : 10.1093/nar/gkh698 . ПМК   506791 . ПМИД   15272086 .
  15. ^ Ли Дж., Каннан М., Триветт А.Л., Ляо Х., Ву X, Акаги К. и др. (апрель 2014 г.). «Антисмысловой промотор в открытой рамке считывания-1 ретротранспозона L1 мыши инициирует экспрессию различных слитых транскриптов и ограничивает ретротранспозицию» . Исследования нуклеиновых кислот . 42 (7): 4546–62. дои : 10.1093/nar/gku091 . ПМЦ   3985663 . ПМИД   24493738 .
  16. ^ Мятлик К., Редик К., Спик М. (2006). «Антисмысловой промотор L1 управляет тканеспецифической транскрипцией генов человека» . Журнал биомедицины и биотехнологии . 2006 (1): 71753. doi : 10.1155/JBB/2006/71753 . ПМК   1559930 . ПМИД   16877819 .
  17. ^ Мартин С.Л. (2006). «Белок ORF1, кодируемый LINE-1: структура и функция во время ретротранспозиции L1» . Журнал биомедицины и биотехнологии . 2006 (1): 45621. doi : 10.1155/jbb/2006/45621 . ПМК   1510943 . ПМИД   16877816 .
  18. ^ Каур Д., Аграхари М., Сингх С.С., Мандал П.К., Бхаттачарья А., Бхаттачарья С. (март 2021 г.). «Транскриптомный анализ Entamoeba histolytica обнаруживает специфичную для домена экспрессию смысловой цепи ORF, кодируемых LINE, с массивной антисмысловой экспрессией домена RT». Плазмида . 114 : 102560. doi : 10.1016/j.plasmid.2021.102560 . ПМИД   33482228 .
  19. ^ Тубио Дж.М., Ли Ю., Джу Ю.С., Мартинкорена И., Кук С.Л., Тохо М. и др. (Группа ICGC по раку молочной железы; Группа ICGC по раку костей; Группа ICGC по раку простаты) (август 2014 г.). «Мобильная ДНК при раке. Обширная трансдукция неповторяющейся ДНК, опосредованная ретротранспозицией L1 в раковых геномах» . Наука . 345 (6196): 1251343. doi : 10.1126/science.1251343 . ПМК   4380235 . ПМИД   25082706 .
  20. ^ Огино С., Ношо К., Киркнер Г.Дж., Кавасаки Т., Чан А.Т., Шернхаммер Э.С. и др. (декабрь 2008 г.). «Когортное исследование опухолевого гипометилирования LINE-1 и прогноза при раке толстой кишки» . Журнал Национального института рака . 100 (23): 1734–8. дои : 10.1093/jnci/djn359 . ПМЦ   2639290 . ПМИД   19033568 .
  21. ^ Сунами Э., де Маат М., Ву А., Тернер Р.Р., Хун Д.С. (апрель 2011 г.). «Гипометилирование LINE-1 при прогрессировании первичного рака толстой кишки» . ПЛОС ОДИН . 6 (4): e18884. Бибкод : 2011PLoSO...618884S . дои : 10.1371/journal.pone.0018884 . ПМК   3077413 . ПМИД   21533144 .
  22. ^ Сунами Э, Ву А.Т., Нгуен С.Л., Джулиано А.Е., Хун Д.С. (август 2008 г.). «Количественное определение LINE1 в циркулирующей ДНК как молекулярного биомаркера рака молочной железы». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1137 (1): 171–4. Бибкод : 2008NYASA1137..171S . дои : 10.1196/анналы.1448.011 . ПМИД   18837943 . S2CID   32676787 .
  23. ^ Вильгельм К.С., Келси К.Т., Батлер Р., Плаза С., Ганье Л., Зенс М.С. и др. (март 2010 г.). «Влияние метилирования LINE1 на риск рака мочевого пузыря у женщин» . Клинические исследования рака . 16 (5): 1682–9. doi : 10.1158/1078-0432.CCR-09-2983 . ПМЦ   2831156 . ПМИД   20179218 .
  24. ^ Коуфаль Н.Г., Гарсиа-Перес Дж.Л., Пэн Г.Е., Йео Г.В., Му Ю, Ловчи М.Т. и др. (август 2009 г.). «Ретротранспозиция L1 в нервных клетках-предшественниках человека» . Природа . 460 (7259): 1127–31. Бибкод : 2009Nature.460.1127C . дои : 10.1038/nature08248 . ПМК   2909034 . ПМИД   19657334 .
  25. ^ МакКоннелл М.Дж., Линдберг М.Р., Бреннанд К.Дж., Пайпер Дж.К., Воет Т., Коуинг-Зитрон С. и др. (ноябрь 2013 г.). «Изменение числа копий мозаики в нейронах человека» . Наука . 342 (6158): 632–7. Бибкод : 2013Sci...342..632M . дои : 10.1126/science.1243472 . ПМЦ   3975283 . ПМИД   24179226 .
  26. ^ Jump up to: а б Эрвин Дж. А., Маркетто MC, Гейдж Ф. Х. (август 2014 г.). «Мобильные элементы ДНК в создании разнообразия и сложности в мозге» . Обзоры природы. Нейронаука . 15 (8): 497–506. дои : 10.1038/nrn3730 . ПМЦ   4443810 . ПМИД   25005482 .
  27. ^ Муотри А.Р., Маркетто М.С., Коуфаль Н.Г., Офнер Р., Йео Г., Накашима К. и др. (ноябрь 2010 г.). «Ретротранспозиция L1 в нейронах модулируется MeCP2» . Природа . 468 (7322): 443–6. Бибкод : 2010Natur.468..443M . дои : 10.1038/nature09544 . ПМК   3059197 . ПМИД   21085180 .
  28. ^ Мисяк Б, Шмида Е, Карпиньски П, Лоска О, Сонсиадек ММ, Фридецка Д (01 декабря 2015 г.). «Низкое метилирование LINE-1 у пациентов с первым эпизодом шизофрении с детской травмой в анамнезе» . Эпигеномика . 7 (8): 1275–1285. дои : 10.2217/эпи.15.68 . ПМИД   26212695 .
  29. ^ Петрозино Дж., Понте Дж., Вольпе М., Зарелла И., Ансалони Ф., Ланджелла С. и др. (май 2022 г.). «Идентификация ретротранспозонов LINE и длинных некодирующих РНК, экспрессируемых в мозге осьминога» . БМК Биология . 20 (1): 116. дои : 10.1186/s12915-022-01303-5 . ПМЦ   9115989 . ПМИД   35581640 .
  30. ^ Канеко Х., Дриди С., Таралло В., Гельфанд Б.Д., Фаулер Б.Дж., Чо В.Г. и др. (март 2011 г.). «Дефицит DICER1 вызывает токсичность Alu-РНК при возрастной дегенерации желтого пятна» . Природа . 471 (7338): 325–30. Бибкод : 2011Natur.471..325K . дои : 10.1038/nature09830 . ПМК   3077055 . ПМИД   21297615 .
  31. ^ Чен Дж., Раттнер А., Натанс Дж. (июль 2006 г.). «Влияние вставки ретротранспозона L1 на обработку, локализацию и накопление транскриптов: уроки дегенерации сетчатки 7 мышей и последствия для геномной экологии элементов L1». Молекулярная генетика человека . 15 (13): 2146–56. дои : 10.1093/hmg/ddl138 . ПМИД   16723373 .
  32. ^ Чжан Л., Ричардс А., Барраса М.И., Хьюз Ш.Х., Янг Р.А., Джениш Р. (май 2021 г.). «Обратная транскрипция РНК SARS-CoV-2 может интегрироваться в геном культивируемых клеток человека и экспрессироваться в тканях, полученных от пациента» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 118 (21): e2105968118. Бибкод : 2021PNAS..11805968Z . дои : 10.1073/pnas.2105968118 . ПМК   8166107 . ПМИД   33958444 .
  33. ^ Смитс Н., Расмуссен Дж., Бодеа Г.О., Амарилла А.А., Гердес П., Санчес-Луке Ф.Дж. и др. (август 2021 г.). «При долгосрочном секвенировании ДНК не обнаружено доказательств интеграции SARS-CoV-2 в геном человека» . Отчеты по ячейкам . 36 (7): 109530. doi : 10.1016/j.celrep.2021.109530 . ПМЦ   8316065 . ПМИД   34380018 .
  34. ^ Парри Р., Гиффорд Р.Дж., Литрас С., Рэй СК, Коин Л.Дж. (август 2021 г.). «Нет доказательств обратной транскрипции и интеграции SARS-CoV-2 как источника химерных транскриптов в тканях пациента» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 118 (33): e2109066118. Бибкод : 2021PNAS..11809066P . дои : 10.1073/pnas.2109066118 . ПМЦ   8379926 . ПМИД   34344759 .
  35. ^ Ян Б., Чакраворти С., Мирабелли С., Ван Л., Трухильо-Очоа Дж.Л., Чаусс Д. и др. (июль 2021 г.). «Химерные события вируса-хозяина в клетках, инфицированных SARS-CoV-2, являются нечастыми и искусственными» . Журнал вирусологии . 95 (15): e0029421. дои : 10.1128/JVI.00294-21 . ПМЦ   8274596 . ПМИД   33980601 .
  36. ^ Пенцкофер Т., Ягер М., Фиглерович М., Бэдж Р., Мундлос С., Робинсон П.Н. и др. (январь 2017 г.). «L1Base 2: больше ретротранспозиционно-активных LINE-1, больше геномов млекопитающих» . Исследования нуклеиновых кислот . 45 (Д1): Д68–Д73. дои : 10.1093/nar/gkw925 . ПМК   5210629 . ПМИД   27924012 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 17b347a70f11b43082f18b4cbde0e8cb__1722686580
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/17/cb/17b347a70f11b43082f18b4cbde0e8cb.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
LINE1 - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)