Retrotranspozon - Polski Serwis Naukowy

Retrotranspozon - typ transpozonu (transpozon RNA), stanowiący znaczną część genomów organizmów eukariotycznych. Wszystkie retrotranspozony występują w postaci cząsteczki RNA. Retrotranspozony zawierają geny kodujące enzymy niezbędne do przemieszczania się w procesie transpozycji - po wniknięciu do komórki gospodarza (lub po transkrypcji retrotranspozonu zintegrowanego z genomem gospodarza) następuje synteza pierwszej nici DNA przez enzym zwany odwrotną transkryptazą. W ten sposób powstaje pozachromosomowa, dwuniciowa cząsteczka zbudowana z jednej nici RNA i jednej nici DNA. Następnie matrycowa nić RNA jest wytrawiana (przez enzym RNA-zę), a na jej miejsce syntetyzowana jest druga (komplementarna do pierwszej) nić DNA. Taki dwuniciowy DNA zostaje za pomocą enzymu integrazy wstawiony do genomu gospodarza.

Retrowirusy (Retroviridae) - rodzina wirusów RNA (których materiał genetyczny zawarty jest w kwasie rybonukleinowym), które przeprowadzają proces odwrotnej transkrypcji.

Gen (gr. γηνοσ – ród, pochodzenie) – podstawowa jednostka dziedziczności, która determinuje powstanie jednego polipeptydu lub kwasów rRNA lub tRNA.

Istnieją dwa typy retrotranspozonów:

zawierające na obu końcach długie powtórzone sekwencje nukleotydów - LTR (z ang. Long Terminal Repeats);

nieposiadające sekwencji LTR - non-LTR.

Przykładem retrotranspozonów zawierających sekwencje LTR należą: retrowirusy (u zwierząt), Ty1-copia oraz Ty3-gypsy. Do retrotranspozonów niezawierających sekwencji LTR zalicza się elementy LINE oraz SINE.

Kwasy rybonukleinowe, RNA - organiczne związki chemiczne z grupy kwasów nukleinowych, zbudowane z rybonukleotydów połączonych wiązaniami fosfodiestrowymi. Z chemicznego punktu widzenia są polimerami kondensacyjnymi rybonukleotydów. Występują w jądrach komórkowych i cytoplazmie, często wchodząc w skład nukleoprotein. Znanych jest wiele klas kwasów rybonukleinowych o zróżnicowanej wielkości i strukturze, pełniących rozmaite funkcje biologiczne. Zarówno struktura, jak i funkcja RNA jest silnie uzależniona od sekwencji nukleotydów, z których zbudowana jest dana cząsteczka.

Para zasad (pz lub bp z (ang.) base pair) - w biologii molekularnej - komplementarne, połączone wiązaniami wodorowymi zasady azotowe nukleotydów dwóch różnych nici kwasu nukleinowego. W parach zasad podaje się długość cząsteczek DNA.

Budowa retrotranspozonów

Retrotranspozony zbudowane są z trzech ważnych genów: gag, pol oraz int. Syntetyzowane są jako poliproteina a następnie cięte przez specyficzną proteazę kodowaną przez gen pol. Gen gag koduje białka biorące udział w dojrzewaniu i pakowaniu retrotranspozonów w celi ich integracji do genomu, gen pol - odwrotną transkryptazę i RNazę H, a gen int - integrazę.

Transpozon - sekwencja DNA, która może przemieszczać się na inną pozycje w genomie tej samej komórki w wyniku procesu zwanego transpozycją. Transpozycja często powoduje mutacje i może zmieniać ilość DNA w genomie. Transpozony są także nazywane "wędrującymi genami" lub "skaczącymi genami" (ang. jumping genes) oraz "mobilnymi elementami genetycznymi" (ang. mobile genetic elements). Za badania nad transpozonami u kukurydzy powodującymi zmiany ubarwienia nasion Barbara McClintock otrzymała Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w roku 1983.

Genom – materiał genetyczny zawarty w podstawowym (haploidalnym) zespole chromosomów. Termin mylony jest z genotypem, czyli całością informacji genetycznej zawartej w chromosomach organizmu.

Retrotranspozony LTR

Retrotranspozony Ty1-copa oraz Ty3-gypsy wykazują podobną budowę oraz funkcję. Różnice obserwuje się w dwóch genach: int oraz pol.

Retrotranspozony non-LTR

Elementy LINE (z ang. Long Interspersed Nuclear Elements) - retrotranspozony zawierające gen pol oraz gag co umożliwia ich trankrypcję i integrację do genomu. Nie stwierdzono u nich genu int. Stanowią około 20% ludzkiego genomu (ich liczbę szacuje się na 500 - 900 tys., jednak tylko około 100 uważa się za nadal aktywne). Elementy LINE mają zwykle ponad 5000 par zasad długości. Czasem powielają też inne sekwencje, np. sekwencje Alu. Wykorzystuje się je w badaniach tzw. genetycznych odcisków palców (zobacz też RFLP).

SINE (z ang. Short Interspersed Nuclear Elements) to krótkie sekwencje stanowiące ok. 10% ludzkiego genomu, które nie kodują funkcjonalnych białek i do przemieszczania się wykorzystują inne retrotranspozony (np. LINE). Najbardziej rozpowszechnione SINE u naczelnych to sekwencje Alu.

Retrotranspozycja może być przyczyną chorób genetycznych, jeśli integracja spowoduje uszkodzenie genu. Odwrotna transkryptaza elementów LINE prawdopodobnie odgrywa rolę w powstawaniu niektórych nowotworów, ale także w normalnym rozwoju embrionalnym u myszy. Sekwencje pochodzące z retrotranspozonów wykorzystywane są jako sekwencje regulatorowe niektórych genów.

Integraza – enzym występujący w kapsydach wirusów typu retrowirus, w tym w kapsydzie wirusa HIV. Został odkryty w roku 1978 przez naukowców z Saint Louise University. Uczestniczy w kowalencyjnym łączeniu prowirusowego DNA z DNA komórki gospodarza. W 2005 roku wykazano, że enzym integraza uczestniczy w chwytaniu końców DNA wirusa, nim zostanie ono włączone do chromosomu gospodarza, umożliwia więc rozpoczęcie replikacji wirusa.

Kwasy rybonukleinowe, RNA - organiczne związki chemiczne z grupy kwasów nukleinowych, zbudowane z rybonukleotydów połączonych wiązaniami fosfodiestrowymi. Z chemicznego punktu widzenia są polimerami kondensacyjnymi rybonukleotydów. Występują w jądrach komórkowych i cytoplazmie, często wchodząc w skład nukleoprotein. Znanych jest wiele klas kwasów rybonukleinowych o zróżnicowanej wielkości i strukturze, pełniących rozmaite funkcje biologiczne. Zarówno struktura, jak i funkcja RNA jest silnie uzależniona od sekwencji nukleotydów, z których zbudowana jest dana cząsteczka.

Przypisy

↑ Eugene M. McCarthy, John F. McDonald. Long terminal repeat retrotransposons of Mus musculus. „Genome Biology”. 5 (3), s. R14, 2004. PMID 15003117.
↑ Thomas H. Eickbush, Jamburuthugoda. The diversity of retrotransposons and the properties of their reverse transcriptases. „Virus Research”. 134 (1-2), s. 221-234, 2008. doi:doi:10.1016/j.virusres.2007.12.010. PMID 18261821.
↑ Amar Kumar, Jeffrey L. Bennetzen. Plant retrotransposons. „Annual Review of Genetics”. 33, s. 479-532, 1999. doi:doi:10.1146/annurev.genet.33.1.479. PMID 10690416.