Длинный терминальный повтор

Идентичные последовательности LTR на обоих концах ретротранспозона.

Длинный терминальный повтор ( LTR ) — это пара идентичных последовательностей ДНК длиной в несколько сотен пар оснований , которые встречаются в эукариот геномах на обоих концах ряда генов или псевдогенов , образующих ретротранспозон , эндогенный ретровирус или ретровирусный провирус . Все ретровирусные геномы фланкированы LTR, хотя есть некоторые ретротранспозоны без LTR. Обычно элемент, фланкированный парой LTR, кодирует обратную транскриптазу и интегразу , что позволяет копировать и вставлять элемент в другое место генома. Копии такого LTR-фланкированного элемента часто можно встретить в геноме сотни или тысячи раз. Ретротранспозоны LTR составляют около 8% генома человека . ^{[ 1 ]}

Первые последовательности LTR были обнаружены А. П. Черниловским и Дж. Шайном в 1977 и 1980 гг. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Транскрипция

Последовательности, фланкированные LTR, частично транскрибируются в промежуточную РНК с последующей обратной транскрипцией в комплементарную ДНК (кДНК) и, в конечном итоге, в дцДНК (двухцепочечную ДНК) с полными LTR. Затем LTR опосредуют интеграцию ДНК через LTR-специфическую интегразу в другую область хромосомы хозяина .

Ретровирусы, такие как вирус иммунодефицита человека ( ВИЧ ), используют этот основной механизм.

Датирование ретровирусных вставок

Поскольку 5'- и 3'-LTR идентичны при вставке, разницу между парными LTR можно использовать для оценки возраста древних ретровирусных вставок. Этот метод датирования используется палеовирусологами , хотя он не учитывает такие факторы, как конверсия генов и гомологичная рекомбинация . ^{[ 4 ]}

ВИЧ-1

Длина LTR ВИЧ -1 составляет 634 п.о. ^{[ 5 ]} по длине и, как и другие ретровирусные LTR, сегментирован на регионы U3, R и U5. U3 и U5 дополнительно подразделяются в зависимости от сайтов факторов транскрипции и их влияния на активность LTR и экспрессию вирусных генов. Многоэтапный процесс обратной транскрипции приводит к размещению двух идентичных LTR, каждый из которых состоит из областей U3, R и U5, на обоих концах провирусной ДНК. Концы LTR впоследствии участвуют в интеграции провируса в геном хозяина . После интеграции провируса LTR на 5'-конце служит промотором для всего ретровирусного генома, тогда как LTR на 3'-конце обеспечивает полиаденилирование вирусной РНК , а при ВИЧ-1, ВИЧ-2 и SIV кодирует дополнительный белок Nef . ^{[ 6 ]}

Все необходимые сигналы для экспрессии генов находятся в LTR: энхансер, промотор (может иметь как энхансеры транскрипции, так и регуляторные элементы), инициацию транскрипции (например, кэпирование), терминатор транскрипции и сигнал полиаденилирования. ^{[ 7 ]}

В ВИЧ-1 регион 5'UTR характеризуется функциональными и структурными различиями в нескольких субрегионах:

TAR , или элемент ответа на трансактивацию , играет решающую роль в активации транскрипции посредством взаимодействия с вирусными белками. Он образует высокостабильную структуру «стебель-петля», состоящую из 26 пар оснований с выпуклостью во вторичной структуре, которая взаимодействует с белком-активатором вирусной транскрипции Tat . ^{[ 8 ]}
Поли А играет роль как в димеризации , так и в упаковке генома, поскольку он необходим для расщепления и полиаденилирования . Сообщалось, что последовательности выше (область U3) и ниже (область U5) необходимы для того, чтобы сделать процесс расщепления эффективным. ^{[ 9 ]}
PBS , или сайт связывания праймера , имеет длину 18 нуклеотидов и имеет специфическую последовательность, которая связывается с тРНК. ^Свет праймер, необходимый для инициации обратной транскрипции. ^{[ 10 ]}
Пси (Ψ), или элемент упаковки Пси , представляет собой уникальный мотив, участвующий в регуляции упаковки вирусного генома в капсид . Он состоит из четырех структур «стебель-петля» (SL) с основным донорным сайтом сплайсинга, встроенным во вторую SL. ^{[ 11 ]}
DIS , или сайт инициации димера, представляет собой высококонсервативную РНК-РНК-взаимодействующую последовательность, составляющую стебель-петлю SL1 в Psi-упаковывающем элементе многих ретровирусов. DIS характеризуется консервативным стеблем и палиндромной петлей, которая образует комплекс «поцелуйной петли» между геномами РНК ВИЧ-1 для их димеризации для инкапсидации . ^{[ 12 ]}

Транскрипт начинается в начале R, кэпируется и продолжается через U5 и остальную часть провируса, обычно заканчиваясь добавлением поли-А-тракта сразу после последовательности R в 3'-LTR.

Обнаружение того, что оба LTR ВИЧ могут функционировать как промоторы транскрипции, не является удивительным, поскольку оба элемента, по-видимому, идентичны по нуклеотидной последовательности. Вместо этого 3'-LTR участвует в терминации транскрипции и полиаденилировании. Однако было высказано предположение, что транскрипционная активность 5'-LTR намного выше, чем у 3'-LTR, и эта ситуация очень похожа на ситуацию других ретровирусов. ^{[ 7 ]}

Во время транскрипции провируса вируса иммунодефицита человека типа 1 сигналы полиаденилирования, присутствующие в 5'-концевом повторе (LTR), игнорируются, в то время как идентичные сигналы полиаденилирования, присутствующие в 3'-LTR, используются эффективно. Было высказано предположение, что транскрибируемые последовательности, присутствующие в U3-области LTR ВИЧ-1, действуют в цис-цисном режиме, усиливая полиаденилирование в 3'-LTR. ^{[ 13 ]}

См. также

Ссылки

^ Ишак, Чарльз А.; Де Карвалью, Дэниел Д. (2020). «Реактивация эндогенных ретроэлементов в развитии и терапии рака» . Ежегодный обзор биологии рака . 4 : 159–176. doi : 10.1146/annurev-cancerbio-030419-033525 .
^ Шайн, Дж.; Черниловский А.П.; Фридрих Р.; Бишоп, Дж. М.; Гудман, HM (1977). «Нуклеотидная последовательность на 5'-конце генома вируса птичьей саркомы» . Труды Национальной академии наук . 74 (4): 1473–7. Бибкод : 1977PNAS...74.1473S . дои : 10.1073/pnas.74.4.1473 . ПМК 430805 . ПМИД 67601 .
^ Черниловский, А.П.; Делорб, В.; Суонстрем, Р.; Вармус, HE; Бишоп, Дж. М.; Тишер, Э.; Гудман, HM (1980). «Нуклеотидная последовательность нетранслируемого, но консервативного домена на 3'-конце генома вируса птичьей саркомы» . Исследования нуклеиновых кислот . 8 (13): 2967–84. дои : 10.1093/нар/8.13.2967 . ПМК 324138 . ПМИД 6253899 .
^ Хейворд, Александр (август 2017 г.). «Происхождение ретровирусов: когда, где и как?» . Современное мнение в вирусологии . 25 : 23–27. дои : 10.1016/j.coviro.2017.06.006 . ISSN 1879-6265 . ПМЦ 5962544 . ПМИД 28672160 .
^ Ретровирусы человека и СПИД, 1998.
^ Кребс, Фред К.; Хоган, Триша Х.; Китерио, Шейн; Гартнер, Сюзанна; Вигдаль, Брайан (2001). «Лентивирусная LTR-направленная экспрессия, вариация последовательности и патогенез заболевания» (PDF) . В Куйкен, С; Фоли, Б; Б; Маркс, П; Маккатчан, Ф; Меллорс, JW; Волински, С; Корбер, Б. (ред.). Сборник последовательностей ВИЧ, 2001 г. . Лос-Аламос, Нью-Мексико: Группа теоретической биологии и биофизики, Национальная лаборатория Лос-Аламоса. стр. 100-1 29–70.
^ Jump up to: ^а ^б Клавер, Б; Берхаут, Б. (1994). «Сравнение функции промотора 5'- и 3'-длинных концевых повторов вируса иммунодефицита человека» . Журнал вирусологии . 68 (6): 3830–40. doi : 10.1128/JVI.68.6.3830-3840.1994 . ПМК 236888 . ПМИД 8189520 .
^ Ву, Юньтао (2004). «Экспрессия гена ВИЧ-1: уроки провируса и неинтегрированной ДНК» . Ретровирусология . 1:13 . дои : 10.1186/1742-4690-1-13 . ПМЦ 449739 . ПМИД 15219234 .
^ Вальсамакис, А; Щек, Н; Алвин, Джей Си (1992). «Элементы, расположенные выше AAAUAAA в сигнале полиаденилирования вируса иммунодефицита человека, необходимы для эффективного полиаденилирования in vitro» . Молекулярная и клеточная биология . 12 (9): 3699–705. дои : 10.1128/mcb.12.9.3699 . ПМК 360226 . ПМИД 1508176 .
^ Гольдшмидт, В.; Ригурд, М; Эресманн, К; Ле Грайс, Сан-Франциско; Эресманн, Б; Марке, Р. (2002). «Прямой и косвенный вклад элементов вторичной структуры РНК в инициацию обратной транскрипции ВИЧ-1» . Журнал биологической химии . 277 (45): 43233–42. дои : 10.1074/jbc.M205295200 . ПМИД 12194974 .
^ Джонсон, Сайлас Ф.; Телесницкий, Алиса (2010). Мадхани, Хитен Д. (ред.). «Димеризация и упаковка ретровирусной РНК: что, как, когда, где и почему» . ПЛОС Патогены . 6 (10): е1001007. дои : 10.1371/journal.ppat.1001007 . ПМЦ 2951377 . ПМИД 20949075 .
^ Хэн, Сяо; Харитончик, Сергей; Гарсия, Эрик Л.; Лу, Кун; Дивакаруни, Саи Сачин; Лакотти, Кортни; Эдме, Кеди; Телесницкий, Алиса; Саммерс, Майкл Ф. (2012). «Идентификация минимальной области 5'-лидера ВИЧ-1, необходимой для димеризации РНК, связывания NC и упаковки» . Журнал молекулярной биологии . 417 (3): 224–39. дои : 10.1016/j.jmb.2012.01.033 . ПМК 3296369 . ПМИД 22306406 .
^ Браун, PH; Тайли, Л.С.; Каллен, БР (1991). «Эффективное полиаденилирование в длинном концевом повторе вируса иммунодефицита человека типа 1 требует фланкирования U3-специфичных последовательностей» . Журнал вирусологии . 65 (6): 3340–3. doi : 10.1128/JVI.65.6.3340-3343.1991 . ПМК 240993 . ПМИД 1851882 .

Внешние ссылки

СМИ, связанные с повторением длинного терминала, на Викискладе?
Long+Terminal+Repeat в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

[1] Ишак, Чарльз А.; Де Карвалью, Дэниел Д. (2020). «Реактивация эндогенных ретроэлементов в развитии и терапии рака» . Ежегодный обзор биологии рака . 4 : 159–176. doi : 10.1146/annurev-cancerbio-030419-033525 .

[Shine1977-2] Шайн, Дж.; Черниловский А.П.; Фридрих Р.; Бишоп, Дж. М.; Гудман, HM (1977). «Нуклеотидная последовательность на 5'-конце генома вируса птичьей саркомы» . Труды Национальной академии наук . 74 (4): 1473–7. Бибкод : 1977PNAS...74.1473S . дои : 10.1073/pnas.74.4.1473 . ПМК 430805 . ПМИД 67601 .

[Czernilofsky1980-3] Черниловский, А.П.; Делорб, В.; Суонстрем, Р.; Вармус, HE; Бишоп, Дж. М.; Тишер, Э.; Гудман, HM (1980). «Нуклеотидная последовательность нетранслируемого, но консервативного домена на 3'-конце генома вируса птичьей саркомы» . Исследования нуклеиновых кислот . 8 (13): 2967–84. дои : 10.1093/нар/8.13.2967 . ПМК 324138 . ПМИД 6253899 .

[4] Хейворд, Александр (август 2017 г.). «Происхождение ретровирусов: когда, где и как?» . Современное мнение в вирусологии . 25 : 23–27. дои : 10.1016/j.coviro.2017.06.006 . ISSN 1879-6265 . ПМЦ 5962544 . ПМИД 28672160 .

[5] Ретровирусы человека и СПИД, 1998.

[6] Кребс, Фред К.; Хоган, Триша Х.; Китерио, Шейн; Гартнер, Сюзанна; Вигдаль, Брайан (2001). «Лентивирусная LTR-направленная экспрессия, вариация последовательности и патогенез заболевания» (PDF) . В Куйкен, С; Фоли, Б; Б; Маркс, П; Маккатчан, Ф; Меллорс, JW; Волински, С; Корбер, Б. (ред.). Сборник последовательностей ВИЧ, 2001 г. . Лос-Аламос, Нью-Мексико: Группа теоретической биологии и биофизики, Национальная лаборатория Лос-Аламоса. стр. 100-1 29–70.

[Klaver_3830–40-7] Jump up to: ^а ^б Клавер, Б; Берхаут, Б. (1994). «Сравнение функции промотора 5'- и 3'-длинных концевых повторов вируса иммунодефицита человека» . Журнал вирусологии . 68 (6): 3830–40. doi : 10.1128/JVI.68.6.3830-3840.1994 . ПМК 236888 . ПМИД 8189520 .

[8] Ву, Юньтао (2004). «Экспрессия гена ВИЧ-1: уроки провируса и неинтегрированной ДНК» . Ретровирусология . 1:13 . дои : 10.1186/1742-4690-1-13 . ПМЦ 449739 . ПМИД 15219234 .

[9] Вальсамакис, А; Щек, Н; Алвин, Джей Си (1992). «Элементы, расположенные выше AAAUAAA в сигнале полиаденилирования вируса иммунодефицита человека, необходимы для эффективного полиаденилирования in vitro» . Молекулярная и клеточная биология . 12 (9): 3699–705. дои : 10.1128/mcb.12.9.3699 . ПМК 360226 . ПМИД 1508176 .

[10] Гольдшмидт, В.; Ригурд, М; Эресманн, К; Ле Грайс, Сан-Франциско; Эресманн, Б; Марке, Р. (2002). «Прямой и косвенный вклад элементов вторичной структуры РНК в инициацию обратной транскрипции ВИЧ-1» . Журнал биологической химии . 277 (45): 43233–42. дои : 10.1074/jbc.M205295200 . ПМИД 12194974 .

[11] Джонсон, Сайлас Ф.; Телесницкий, Алиса (2010). Мадхани, Хитен Д. (ред.). «Димеризация и упаковка ретровирусной РНК: что, как, когда, где и почему» . ПЛОС Патогены . 6 (10): е1001007. дои : 10.1371/journal.ppat.1001007 . ПМЦ 2951377 . ПМИД 20949075 .

[12] Хэн, Сяо; Харитончик, Сергей; Гарсия, Эрик Л.; Лу, Кун; Дивакаруни, Саи Сачин; Лакотти, Кортни; Эдме, Кеди; Телесницкий, Алиса; Саммерс, Майкл Ф. (2012). «Идентификация минимальной области 5'-лидера ВИЧ-1, необходимой для димеризации РНК, связывания NC и упаковки» . Журнал молекулярной биологии . 417 (3): 224–39. дои : 10.1016/j.jmb.2012.01.033 . ПМК 3296369 . ПМИД 22306406 .

[13] Браун, PH; Тайли, Л.С.; Каллен, БР (1991). «Эффективное полиаденилирование в длинном концевом повторе вируса иммунодефицита человека типа 1 требует фланкирования U3-специфичных последовательностей» . Журнал вирусологии . 65 (6): 3340–3. doi : 10.1128/JVI.65.6.3340-3343.1991 . ПМК 240993 . ПМИД 1851882 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]