רצפי (LINE (Long Interspresed Nuclear Elements הם קבוצה של רצפי רטרוטרנספוזונים המצויים במספר עותקים גדול בגנום האיקריוטי. בגנום האדם הרצפים האלה מהווים כ-20% מהגנום[1].

היסטוריית הגילויעריכה

הרצף הראשון שתואר כ-LINE התפרסם בשנת 1980 על ידי ג'יי. אדמס ופורסם ב-NAR. הרצף שפורסם היה באורך של כ-6,400 זוגות בסיסים[2].

סוגי ה-LINE-ים השוניםעריכה

בהתבסס על המבנה והפילוגנזה של החלבון העיקרי של הרצף רוורס טרנסקריפטאז רצפי ה-LINE מחולקים ל-5 קבוצות עיקריות. L1, RTE, R2, I ו-Jockey. שניתן לסוג בסיווגים משניים לפחות ל-28 ענפים[3]. כיום רק הרצף LINE1 פעיל בגנום האנושי, וגם זה רק במיעוטו. רצף זה מצוי בכל היונקים והוא הרצף הנפוץ בגנום האדם (כ-17% מכלל הגנום). שאר הרצפים נמצאים בכמויות קטנות יותר[4][5].

בגנום הצמחי נמצאו עד כה רצפים מענפים L1 ו-RTE. כאשר רצף L1 מאוד מגוון[6], ואילו הרצף RTE מאוד שמור עד כדי זהה בתוך אותה משפחה[7].

בפטריות ישנם רצפי Tad, L1 ו-CRE[8].

מבנהעריכה

באלמנט מסוג L1 יש כ-6,000 זוגות בסיסים והיש בו שתי מסגרות קריאה (ORF) לא חופפות, אשר מוקפות באזורים שאינם מתורגמים (UTR) המכילים הכפלות.

מסגרת קריאה ראשונהעריכה

 
חלבון המבוטא ממסגרת הקריאה הראשונה של הגן

מסגרת הקריאה הראשונה מקודדת לחלבון קושר RNA באורך של כ-500 חומצות אמינו ומשקלו כ-40 קילודלטון. בחלבון יש מוטיב של רוכסן לאוצין (Leucine zipper) עם פעילות של שפרון.

מסגרת קריאה שנייהעריכה

מסגרת הקריאה השנייה מתורגמת לקומפלקס חלבוני עם פעילות של אנדונוקלאז ורוורס טרנסקריפטאז.משקל החלבון הוא כ-150 קילודלטון.

 
חלבון המבוטא ממסגרת הקריאה השנייה של הגן

אזור לא מתורגםעריכה

בקצה ה-'5 של האלמנט יש קדם (promoter) חזק ל-RNA פולימראז II בגדיל הקריא (sense) ובנוסף יש קדם חלש יותר בגדיל המול-קריא (antisense).

ORF0עריכה

לאחרונה התגלתה בפרימטים מסגרת קריאה נוספת, שנמצאת בגדיל המשלים לגדיל עליו מקודדים החלבונים ממסגרות הקריאה הראשונה והשנייה. החלבון המקודד ממנה יכול לעבור שיחבור עם אקסון נוסף ולהשפיע על התנועה של LINE בגנום[9].

תפוצהעריכה

באדםעריכה

בטיוטה הראשונה שפורסמה לפרויקט הגנום האנושי ההערכות היו שרצפי LINE מהווים 21% מהגנום עם 850,000 חזרות. בנוסף, הרצפים הלא אוטונומיים SINE הוערכו כ-13% נוספים עם מיליון וחצי חזרות[10]. הערכות עדכניות טוענות שאצל אדם טיפוסי יש כ-100 רצפי L1 בעלי פוטנציאל לניידות. אבל לאנשים ספציפיים יש מספר גדול יותר של עותקים פעילים ובכך הם יותר מועדים למוטציות המושרות מ-LINE[11].

נמצא שמספר גדול של אלמנטי L1 במוח נמצא אצל אנשים הלוקים בסכיזופרניה.[12]

הפצהעריכה

אלמנטי LINE מתרבים בגנום באמצעות מנגנון של רוורס טרקנסקריפציה עצמית, המנגנון התגלה לראשונה בטוואי המשי.

באמצעות RNA פולימראז II נוצר רנ"א-שליח של הגן ל-LINE. הגן יוצא מהגרעין ומתורגם בציטופלזמה על ידי הריבוזומים. לאחר שהחלבון מתורגם הוא "תופס" את הרנ"א שליח שיצר אותו וחוזר לתוך הגרעין. בתוך הגרעין, החלבון המתורגם ממסגרת הקריאה השנייה עושה חתך (nick) בדנ"א של התא ובאמצעות החלק שמסוגל לבצע רוורס טרנסקריפציה משתמש בגדיל הרנ"א השליח כתבנית לבניית הגדיל המשלים לתוך הדנ"א הגרעיני, בכך עבר המקטע למקום חדש בגנום[13].

הערות שולייםעריכה

  1. ^ E. S. Lander, L. M. Linton, B. Birren, C. Nusbaum, Initial sequencing and analysis of the human genome, Nature 409, 2001-02-15, עמ' 860–921 doi: 10.1038/35057062
  2. ^ J. W. Adams, R. E. Kaufman, P. J. Kretschmer, M. Harrison, A family of long reiterated DNA sequences, one copy of which is next to the human beta globin gene, Nucleic Acids Research 8, 1980-12-20, עמ' 6113–6128 doi: 10.1093/nar/8.24.6113
  3. ^ Vladimir V. Kapitonov, Sébastien Tempel, Jerzy Jurka, Simple and fast classification of non-LTR retrotransposons based on phylogeny of their RT domain protein sequences, Gene 448, 2009-12-15, עמ' 207–213 doi: 10.1016/j.gene.2009.07.019
  4. ^ Wesley C. Warren, LaDeana W. Hillier, Jennifer A. Marshall Graves, Ewan Birney, Genome analysis of the platypus reveals unique signatures of evolution, Nature 453, 2008-05-08, עמ' 175–183 doi: 10.1038/nature06936
  5. ^ E. S. Lander, L. M. Linton, B. Birren, C. Nusbaum, Initial sequencing and analysis of the human genome, Nature 409, 2001-02-15, עמ' 860–921 doi: 10.1038/35057062
  6. ^ V. Zupunski, F. Gubensek, D. Kordis, Evolutionary dynamics and evolutionary history in the RTE clade of non-LTR retrotransposons, Molecular Biology and Evolution 18, 2001-10-01, עמ' 1849–1863
  7. ^ Georgy Smyshlyaev, Franka Voigt, Alexander Blinov, Orsolya Barabas, Acquisition of an Archaea-like ribonuclease H domain by plant L1 retrotransposons supports modular evolution, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110, 2013-12-10, עמ' 20140–20145 doi: 10.1073/pnas.1310958110
  8. ^ Olga Novikova, Victor Fet, Alexander Blinov, Non-LTR retrotransposons in fungi, Functional & Integrative Genomics 9, 2009-02-01, עמ' 27–42 doi: 10.1007/s10142-008-0093-8
  9. ^ Ahmet M. Denli, Iñigo Narvaiza, Bilal E. Kerman, Monique Pena, Primate-specific ORF0 contributes to retrotransposon-mediated diversity, Cell 163, 2015-10-22, עמ' 583–593 doi: 10.1016/j.cell.2015.09.025
  10. ^ E. S. Lander, L. M. Linton, B. Birren, C. Nusbaum, Initial sequencing and analysis of the human genome, Nature 409, 2001-02-15, עמ' 860–921 doi: 10.1038/35057062
  11. ^ Vincent A. Streva, Vallmer E. Jordan, Sara Linker, Dale J. Hedges, Sequencing, identification and mapping of primed L1 elements (SIMPLE) reveals significant variation in full length L1 elements between individuals, BMC genomics 16, 2015-01-01, עמ' 220 doi: 10.1186/s12864-015-1374-y
  12. ^ Miki Bundo, Manabu Toyoshima, Yohei Okada, Wado Akamatsu, Increased l1 retrotransposition in the neuronal genome in schizophrenia, Neuron 81, 2014-01-22, עמ' 306–313 doi: 10.1016/j.neuron.2013.10.053
  13. ^ Dongmei D. Luan, Malka H. Korman, John L. Jakubczak, Thomas H. Eickbush, Reverse transcription of R2Bm RNA is primed by a nick at the chromosomal target site: A mechanism for non-LTR retrotransposition, Cell 72, 1993-02-26, עמ' 595–605 doi: 10.1016/0092-8674(93)90078-5