Alu (ביולוגיה)
Alu היא משפחה של מקטעי DNA לווייני (מקטעים טפיליים שלא נמצאה להם משמעות תורשתית), שמפוזרים במספר רב בגנום של כל פרט מסדרת הפרימטים. ישנם כמיליון עותקים של רצפי Alu בגנום של כל פרט אנושי ומעריכים שהם מהווים כ-10% ממנו. רצפי Alu הם רטרוטרנספוזונים. דהיינו, הם מתרבים בתוך הגנום באמצעות האנזים רוורס טרנסקריפטאז, שמבצע תעתוק חוזר מ-mRNA ל-DNA.
אבולוציה עריכה
מקטעים ממשפחה זו נוצרו לראשונה לפני 65 מיליון שנה, מאז הם הולכים ומתרבים. מעריכים שאביהם הקדמון של מקטעי ה-Alu הוא הגן 7SL RNA, שיש לו תפקיד ביצירת חלבונים. זאת בשל דמיון רצף הקודונים בין מקטעי ה-Alu לבין חלקים מתוך גן זה. לפי השערה זו, מקטע ALU יכול להיווצר על ידי קטיעתו של הגן 7SL RNA.
בניגוד לנגיפים, ה-Alu אינם יכולים לעבור לא בין פרט לפרט ולא בין תא לתא. אולם, מקטעים אלה נתנו חיזוק להשערה שמקורם של חלק מהנגיפים הוא מ-DNA לווייני שנכלא בתוך מעטפת נגיפית המאפשרת מעבר כזה. בין אם במעטפת של נגיף או חיידק קיים ובין אם בחלקי תא שיצרו מעטפת.
מחדרי Alu ומחלות אנושיות עריכה
בניגוד לגן 7SL RNA שהוא כנראה אביהם הקדמון, ה-Alu לא רק שאינם מועילים לגוף, הם גם מבזבזים אנרגיה כשהם קושרים ATP. במהלך הדורות הם מתרבים באופן לא מבוקר, כך שאחרי ההתרבות עותקים רבים יותר מבזבזים ATP. מעבר לזאת, מחדרים של Alu הובחנו במספר מחלות תורשתיות אנושיות. בין המחלות שנמצא קשר בינן לבין Alu נהוג למנות את:
- סרטן:
- סרטן השד (המחדר משבש את האותות של קצב התרבות התא ומשבש מנגנונים אחרים לפיקוח על ההתרבות)
- יואינג סרקומה
- היפרכולסטרולמיה משפחתית
- המופיליה (המחדר קוטע את הגן לחלבון קריטי ליצירת טסיות דם או לתפקודן וכך מונע קרישת דם)
- נאורופיברומטוזה
- סוכרת סוג II (המחדר קוטע גן המשמש לייצור קולטני אינסולין)
משפחת ה-Alu בשירות המחקר עריכה
ה-Alu מאופיין בכך שלאנדונוקלאז מסוג AluI יש אתר הכרה יחיד בתוכו. אורכם של רצפי Alu הוא 300 זוגות בסיסים לערך, ולפיכך Alu מסווג כאלמנט קצר ומפוזר (Short interspersed nuclear elements - SINES) בתוך הסוג של אלמנטים חוזרים בגנום. ישנם כמיליון רצפי Alu שמפוזרים בגנום האנושי, ומעריכים שהם מהווים כ-10% ממנו. למרות האמור, פחות מ-0.5% הם פולימורפים. לפיכך, אותם מחדרים יופיעו באותם לוקוסים בגנום של כל אדם ואדם.
המחקר של Alu הוא חשוב מאוד לפענוח הגנטיקה של אוכלוסיות אנושיות ולהבנת האבולוציה של פרימטים, כולל האדם. חושבים שאביהם הקדמון של מקטעי ה-Alu הוא הגן 7SL RNA. אחר רצפי Alu קל לעקוב לאורך עידנים מפני שהאירוע שבו מוחדר Alu לגנום מותיר חותם ייחודי שקל לקרוא אותו ולעקוב אחריו גם כשהוא עובר מדור לדור. לפיכך, חקר Alu חושף פרטים על שושלות מפני שפרטים יישאו את אותו מחדר של Alu רק אם הם צאצאים של אב משותף. לכן, Alu שימושי להבנת האבולוציה של פרימטים, ובפרט האדם. בעוד את רבים ממחדרי ה-Alu ניתן למצוא בכל הפרימטים, ישנם 500-2,000 מחדרים שהם ייחודיים לאדם.
לאנליזה של Alu משתמשים במכשיר ה-PCR. לאחר הפקת ה-DNA מתאי הפרט הנבחן, יוצרים תחלים (פְרָיימרים) לפי רצף הגן שבו חושדים שאמור להימצא המחדר. בשלב הבא, מרבים את המקטע ב-PCR. את תוצרי ה-PCR מריצים על ג'ל. מקטעים שמכילים בתוכם את המחדר ירוצו פחות מפני שהם יותר ארוכים. חוץ מזה, לאורכם יתווספו 300 בסיסים של המחדר. דוגמה לגן דימורפי (גן שיש לו שתי צורות) בגלל Alu מהווה TPA-25, שמקודד לחלבון פלסמינוגן. אורכו של אחד האינטרונים בגן 100 בסיסים באופן רגיל, אולם אם מופיע בו Alu יכיל 400 בסיסים.