Длинный терминальный повтор - Long terminal repeat

Идентичные последовательности LTR на обоих концах ретротранспозона.

А длинный терминальный повтор (LTR) - пара одинаковых последовательностей ДНК, несколько сотен пар оснований длинные, которые встречаются в эукариотический геномы на обоих концах серии гены или псевдогены которые образуют ретротранспозон или эндогенный ретровирус или ретровирусный провирус. Все ретровирусные геномы фланкированы LTR, хотя есть некоторые ретротранспозоны без LTR. Обычно элемент, окруженный парой LTR, будет кодировать обратная транскриптаза и интегрировать, что позволяет скопировать элемент и вставить его в другое место генома. Копии такого LTR-фланкированного элемента часто можно найти сотни или тысячи раз в геноме. LTR ретротранспозоны составляют около 8% человеческий геном.[1]

Первые последовательности LTR были обнаружены А.П. Черниловским и Дж. Шайн в 1977 и 1980 гг.[2][3]

Транскрипция

Последовательности, фланкированные LTR, частично записано в промежуточный РНК, за которым следует обратная транскрипция в комплементарная ДНК (кДНК) и, в конечном счете, дцДНК (двухцепочечная ДНК) с полными LTR. Затем LTR опосредуют интеграцию ДНК через специфический для LTR интегрировать в другой регион хозяина хромосома.

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

Знакомства ретровирусных вставок

Поскольку 5 'и 3' LTR идентичны при вставке, разницу между парными LTR можно использовать для оценки возраста древних вставок ретровирусов. Этот метод датирования используется палеовирологи, хотя он не принимает во внимание смешивающие факторы, такие как преобразование гена и гомологичная рекомбинация.[4]

ВИЧ-1

В ВИЧ-1 LTR составляет 634 б.п.[5] в длину и, как и другие ретровирусный LTR сегментированы на области U3, R и U5. U3 и U5 были дополнительно подразделены в соответствии с сайтами факторов транскрипции и их влиянием на активность LTR и экспрессию вирусных генов. Многоступенчатый процесс обратной транскрипции приводит к размещению двух идентичных LTR, каждый из которых состоит из области U3, R и U5, на любом конце провирусной ДНК. Концы LTR впоследствии участвуют в интеграции провируса в хозяин. геном. После интеграции провируса LTR на 5'-конце служит промотором для всего ретровирусного генома, а LTR на 3'-конце обеспечивает зарождающуюся вирусную РНК. полиаденилирование а в ВИЧ-1, ВИЧ-2 и SIV кодирует дополнительный белок, Неф.[6]

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

В ВИЧ-1 5'UTR Регион был охарактеризован в соответствии с функциональными и структурными различиями на несколько субрегионов:

  • ТАР, или элемент ответа на трансактивацию, играет критически важную роль в активации транскрипции через взаимодействие с вирусными белками. Он образует высокостабильную структуру стержень-петля, состоящую из 26 пар оснований с выпуклостью во вторичной структуре, которая взаимодействует с вирусным белком-активатором транскрипции Tat.[8]
  • Поли А играет роли как в димеризация и упаковка генома, поскольку она необходима для расщепления и полиаденилирование. 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 специфическую последовательность, которая связывается с тРНКLys праймер, необходимый для инициации обратной транскрипции.[10]
  • Пси (Ψ), или Пси элемент упаковки, 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 второй SL.[11]
  • DIS, или сайт инициации димера, представляет собой высококонсервативную РНК-РНК-взаимодействующую последовательность, составляющую SL1 стебель-петлю в пакующем элементе Psi многих ретровирусов. DIS характеризуется консервативным стволом и палиндромной петлей, которая образует петля для поцелуев комплекс между геномами РНК ВИЧ-1 для их димеризации для инкапсуляция.[12]

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

Открытие того, что оба LTR ВИЧ могут функционировать в качестве промоторов транскрипции, неудивительно, поскольку оба элемента явно идентичны по нуклеотидной последовательности. Вместо этого 3 'LTR действует в терминации транскрипции и полиаденилировании. Однако было высказано предположение, что транскрипционная активность 5'-LTR намного выше, чем у 3'-LTR, ситуация очень похожа на ситуацию с другими ретровирусами.[7]

Во время транскрипции провируса вируса иммунодефицита человека типа 1 сигналы полиаденилирования, присутствующие в 5'-длинном концевом повторе (LTR), не учитываются, тогда как идентичные сигналы полиаденилирования, присутствующие в 3'LTR, используются эффективно. Было высказано предположение, что транскрибируемые последовательности, присутствующие в области U3 LTR ВИЧ-1, действуют в цис-форме, усиливая полиаденилирование в 3'-LTR.[13]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Ishak, Charles A .; Де Карвалью, Даниэль Д. (2020). «Реактивация эндогенных ретроэлементов в развитии и терапии рака». Ежегодный обзор биологии рака. 4: 159–176. Дои:10.1146 / annurev-Cancebio-030419-033525.
  2. ^ Shine, J .; Черниловский, А.П .; Фридрих, Р .; Бишоп, Дж. М .; Гудман, Х. М. (1977). «Нуклеотидная последовательность на 5'-конце генома вируса саркомы птиц». Труды Национальной академии наук. 74 (4): 1473–7. Bibcode:1977ПНАС ... 74.1473С. Дои:10.1073 / pnas.74.4.1473. ЧВК  430805. PMID  67601.
  3. ^ Черниловский, А.П .; Delorbe, W .; Swanstrom, R .; Varmus, H.E .; Бишоп, J.M .; Tischer, E .; Гудман, Х. (1980). «Нуклеотидная последовательность нетранслируемого, но консервативного домена на 3'-конце генома вируса саркомы птиц». Исследования нуклеиновых кислот. 8 (13): 2967–84. Дои:10.1093 / nar / 8.13.2967. ЧВК  324138. PMID  6253899.
  4. ^ Хейворд, Александр (август 2017 г.). «Происхождение ретровирусов: когда, где и как?». Текущее мнение в вирусологии. 25: 23–27. Дои:10.1016 / j.coviro.2017.06.006. ISSN  1879-6265. ЧВК  5962544. PMID  28672160.
  5. ^ Ретровирусы человека и СПИД, 1998.
  6. ^ Кребс, Фред Ч .; Hogan, Tricia H .; Китерио, Шейн; Гартнер, Сюзанна; Вигдал, Брайан (2001). «Лентивирусная LTR-направленная экспрессия, вариация последовательности и патогенез заболевания» (PDF). In Kuiken, C; Фоли, B; B; Маркс, П; McCutchan, F; Меллорс, JW; Волинский, С; Корбер, Б. (ред.). Сборник последовательностей ВИЧ 2001 г.. Лос-Аламос, Нью-Мексико: Группа теоретической биологии и биофизики, Национальная лаборатория Лос-Аламоса. С. 29–70.
  7. ^ а б Клавер, Б; Беркхоут, Б. (1994). «Сравнение функции промотора 5 'и 3' длинных концевых повторов в вирусе иммунодефицита человека». Журнал вирусологии. 68 (6): 3830–40. Дои:10.1128 / JVI.68.6.3830-3840.1994. ЧВК  236888. PMID  8189520.
  8. ^ У, Юньтао (2004). «Экспрессия гена ВИЧ-1: уроки провируса и неинтегрированной ДНК». Ретровирология. 1: 13. Дои:10.1186/1742-4690-1-13. ЧВК  449739. PMID  15219234.
  9. ^ Валсамакис, А; Щек, Н; Алвин, JC (1992). «Элементы перед AAUAAA 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. ЧВК  360226. PMID  1508176.
  10. ^ Goldschmidt, V .; Rigourd, M; Ehresmann, C; Ле Грис, Сан-Франциско; Ehresmann, B; Марке, Р. (2002). «Прямое и косвенное участие элементов вторичной структуры РНК в инициации обратной транскрипции ВИЧ-1». Журнал биологической химии. 277 (45): 43233–42. Дои:10.1074 / jbc.M205295200. PMID  12194974.
  11. ^ Джонсон, Сайлас Ф .; Телесницкий, Алиса (2010). Мадхани, Хитен Д. (ред.). «Димеризация и упаковка ретровирусной РНК: что, как, когда, где и почему». Патогены PLOS. 6 (10): e1001007. Дои:10.1371 / journal.ppat.1001007. ЧВК  2951377. PMID  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. ЧВК  3296369. PMID  22306406.
  13. ^ Коричневый, PH; Тили, LS; Каллен, Б. Р. (1991). «Эффективное полиаденилирование в длинном концевом повторе вируса иммунодефицита человека типа 1 требует фланкирования U3-специфических последовательностей». Журнал вирусологии. 65 (6): 3340–3. Дои:10.1128 / JVI.65.6.3340-3343.1991. ЧВК  240993. PMID  1851882.

внешние ссылки