رتروترانسپوزون ها

ژنوم تمام یوکاریوت های مطالعه شده از مخمر تا انسان، حاوی رتروترانسپوزون هستند. رتروترانسپوزون ها، عناصر متحرک DNA می‌باشند که با استفاده از یک آنزیم نسخه بردار معکوس از طریق یک RNA حد واسط انتقال می‌یابند. رتروترانسپوزون‌ها توالی‌های متحرک تکراری در ژنوم هستند. رتروترانسپوزون‌ها بر خلاف ترانسپوزون ها، کپی‌های خود را از طریق ساختن CDNA در ژنوم درج می‌کنند. همچنین خودشان از محل اولیه‌شان در ژنوم بریده نمی‌شوند. رتروترانسپوزون‌ها دارای یک ناحیه حفاظت شده داخلی هستند که فرآورده‌های لازم برای انتقال آن‌ها را فراهم می‌سازد. ناحیه داخلی به وسیله نواحی طولانی تکراری یعنی LTRها احاطه می‌شوند.

LTR-رتروترانسپوزون

تقسیم بندی رتروترانسپوزون ها بر اساس وجود LTR

۱- آن هایی که دارای LTR بوده

۲- آن هایی که فاقد LTR می باشند

گروه دوم شامل LINEها و SINEها می‌باشند. طول توالی LTR حدودا ۲۵۰ تا ۶۰۰ جفت باز می‌باشد. در پستانداران رتروترانسپوزون‌های غیر LTR متداول‌تر هستند و در انسان حدود ۸ درصد از DNA ژنومی را تشکیل می‌دهند.

انواع رتروترانسپوزون ها

۱- رتروترانسپوزون های غیر LTR

عناصر طویل و پراکنده LINE) Long interspersed nuclear elements)
عناصر کوتاه پراکنده (SINE) (Short interspersed nuclear elements)

۲- عناصر شبیه رترو ویروس ها که دارای تکرار های طویل LTR هستند

ساختار LTR رتروترانسپوزون های یوکاریوتی

دو تکرار انتهایی بلند (LTR) مجاور منطقه‌ی کد کننده مرکزی پروتئین قرار گرفته اند. ناحیه کد کننده پروتئین ۸۰ درصد از رتروترانسپوزن را تشکیل داده و آنزیم‌های ترانس کریپتاز معکوس، اینتگراز را کد می‌کنند.

مکانیسم جابه جایی LTR رتروترانسپوزون ها

این رتروترانسپوزون‌ها شبیه رتروویروس‌ها عمل می‌کنند. علاوه بر اینکه از نظر LTR با رتروویروس‌ها مشترک هستند، تمام پروتئین‌های رترو ویروس‌ها به جز پروتیین‌های پوششی را نیز کد می‌کنند. رتروترانسپوزون‌ها در نبود این پروتئین‌های پوشش نمی‌توانند از سلول جوانه بزنند. اما می‌توانند به جایگاه جدیدی در DNA جابه جا شوند.

ناحیه کد کننده پروتئین آنزیم‌های ترانس کریپتاز معکوس، اینتگراز را کد می‌کند. LTR سمت چپ مانند پروموتور عمل کرده تا RNA پلی مراز سلول رونویسی را از «۵ در توالی R شروع کند. آنزیم‌های ویرایش کننده RNA با برش در رونوشت اولیه به انتهای» ۳ توالی R دم پلی A اضافه می‌کند. RNA حاصل شده، LTR کامل را ندارد.

سپس آنزیم ترانس کریپتاز معکوس، رشته DNA را می‌سازد و با عمل اینتگراز، این DNA به جایگاه هدف وارد می‌شود. فرم DNA مربوط به LTR رتروترانسپوزون‌ها از روی شکل RNA آن‌ها در سیتوزول سنتز می‌شود. که برای سنتز آن از tRNA سلولی به عنوان پرایمر برای رونویسی معکوس اولین رشته DNA استفاده می‌شود. سپس DNA دو رشته‌ای حاصل با تکرارهای بلند به درون هسته انتقال می‌یابد. در نهایت از طریق اینتگراز کد شده از ترانسپوزون به درون DNA کروموزومی ادغام می‌شود.

ساختار کلی LINE (یک رتروترانسپوزون غیر LTR):

طول کامل این توالی ۶Kb است. üORF1 1Kb کد کردن پروتئین اتصال یابنده به RNA را کد می کند. üORF2 به طول تقریبی ۴Kb یک پروتئین با دو عملکرد را کد می کند:

۱- فعالیت نسخه برداری معکوس

۲- DNA اندونوکلئازی

LINE-SINE-رتروترانسپوزون

مکانیسم جابه جایی رتروترانسپوزون های LINE

ORF2 -1 در هسته DNA جایگاه هدف را که غنی از بازهای AT است، با ایجاد انتهای چسبنده برش می دهد و در DNA ۳’OH تولید می کند.

۲- انتهای ۳ رشته غنی از T با دم پلی A RNA LINE هیبرید می شود و ORF2 سنتز DNA را آغاز می کند

ORF2 -3 با استفاده از LINE RNA به عنوان الگو DNA را امتداد می دهد.

۴ و ۵- هنگامی که سنتز رشته پایینی LINE DNA به انتهای ‘۵ LINE RNA الگو می رسد، ORF2 با استفاده از DNA سلولی به عنوان الگو (انتهای چسبان) LINE DNA را امتداد می دهد.

DNA -6 پلی مراز سلولی انتهای ‘۳ رشته بالایی را با الگو قراردادن رشته LINE DNA تازه سنتز شده را امتداد می دهد. LINE RNA هم مانند حذف پرایمر رشته پیرو هنگام سنتز DNA سلولی حذف می شود.

۷- انتهای ‘۳ رشته DNA تازه سنتز شده به انتهای ‘۵ رشته DNA سلولی متصل می شود.

SINE ها و مکانیسم جابه جایی آن ها

طول SINE ها بین ۱۰۰ تا ۴۰۰ جفت باز متغییر است. این رتروترانسپوزون ها پروتئین کد نمی کنند. اما اکثر آن ها مانند LINE ها توالی غنی از AT در ۳ هستند. RNA پلی مرازی که از روی SINE‌ها رونویسی می‌کند، مشابه RNA پلیمراز هسته‌ای است که RNA‌های پایدار کوچک را رونویسی می‌کند.

به احتمال زیاد پروتئین هایORF1 و ۲ که از LINE‌ها بیان می‌شوند، از روی SINE‌ها رونویسی معکوس انجام داده و آن‌ها را ادغام می‌کنند. در نتیجه می‌توان SINE‌ها را به عنوان انگل‌های همزیست LINEها در نظر گرفت. که با RNA LINE‌ها برای اتصال و رونویسی معکوس و الحاق توسط ORF1 و ۲ کد شده از LINE ‌ها رقابت می‌کنند.