Los retrotransposones LTR son elementos transponibles de clase I que se caracterizan por la presencia de repeticiones terminales largas (LTR) que flanquean directamente una región codificadora interna. Como retrotransposones, se movilizan mediante la transcripción inversa de su ARNm y la integración del ADNc recién creado en otra ubicación. Su mecanismo de retrotransposición es compartido con los retrovirus , con la diferencia de que la mayoría de los LTR-retrotransposones no forman partículas infecciosas que abandonan las células y, por lo tanto, solo se replican dentro de su genoma de origen. Aquellos que hacen (ocasionalmente) a partir de partículas similares a virus se clasifican en Ortervirales.
Su tamaño varía desde unos pocos cientos de pares de bases hasta 25 kb, por ejemplo, el retrotransposón Ogre en el genoma del guisante.
En los genomas de las plantas, los retrotransposones LTR son la principal clase de secuencia repetitiva, por ejemplo, constituyen más del 75% del genoma del maíz. [1] Los retrotransposones LTR constituyen aproximadamente el 8% del genoma humano y aproximadamente el 10% del genoma del ratón. [2]
Estructura y propagación
Los retrotransposones LTR tienen repeticiones terminales largas directas que van desde ~ 100 pb hasta más de 5 kb de tamaño. Los retrotransposones LTR se subclasifican en los grupos Ty1- similar a copia ( Pseudoviridae ), Ty3- similar a la gitana ( Metaviridae ) y BEL-Pao-like ( Belpaoviridae ) según su grado de similitud de secuencia y el orden de codificación. productos genéticos. Los grupos de retrotransposones Ty1- copia y Ty3- gypsy se encuentran comúnmente en un alto número de copias (hasta unos pocos millones de copias por núcleo haploide ) en genomas de animales, hongos, protistas y plantas. Los elementos similares a BEL-Pao hasta ahora solo se han encontrado en animales. [3] [4]
Todos los retrotransposones LTR funcionales codifican un mínimo de dos genes, gag y pol , que son suficientes para su replicación. Gag codifica una poliproteína con una cápside y un dominio de nucleocápside. [5] Las proteínas Gag forman partículas similares a virus en el citoplasma dentro de las cuales se produce la transcripción inversa. El gen Pol produce tres proteínas: una proteasa (PR), una transcriptasa inversa dotada de dominios RT (transcriptasa inversa) y RNAsa H , y una integrasa (IN). [6]
Normalmente, los ARNm de LTR-retrotransposón son producidos por el ARN pol II del hospedador que actúa sobre un promotor ubicado en su LTR 5 '. Los genes Gag y Pol están codificados en el mismo ARNm. Dependiendo de la especie hospedadora, se pueden usar dos estrategias diferentes para expresar las dos poliproteínas: una fusión en un único marco de lectura abierto (ORF) que luego se escinde o la introducción de un cambio de marco entre los dos ORF. [7] El cambio de marco ribosómico ocasional permite la producción de ambas proteínas, al tiempo que garantiza que se produzca mucha más proteína Gag para formar partículas similares a virus.
La transcripción inversa generalmente se inicia en una secuencia corta ubicada inmediatamente aguas abajo del 5'-LTR y se denomina sitio de unión del cebador (PBS). Los ARNt específicos del hospedador se unen al PBS y actúan como cebadores para la transcripción inversa, que ocurre en un proceso complejo y de múltiples pasos, produciendo finalmente una molécula de ADNc bicatenario . El cDNA finalmente se integra en una nueva ubicación, creando TSD cortos y agregando una nueva copia en el genoma del huésped.
Tipos
Ty1- copia retrotransposones
Los retrotransposones de Ty1- copia son abundantes en especies que van desde algas unicelulares hasta briófitas , gimnospermas y angiospermas . Ellos codifican cuatro dominios de la proteína en el siguiente orden: la proteasa , integrasa , la transcriptasa inversa , y H ribonucleasa .
Existen al menos dos sistemas de clasificación para la subdivisión de los retrotransposones Ty1- copia en cinco linajes: [8] [9] Sirevirus / Maximus, Oryco / Ivana, Retrofit / Ale, TORK (subdividido en Angela / Sto, TAR / Fourf, GMR / Tork) y Bianca.
Los retrotransposones sirevirus / Maximus contienen un gen de envoltura putativo adicional. Este linaje lleva el nombre del elemento fundador SIRE1 en el genoma de Glycine max , [10] y más tarde se describió en muchas especies como Zea mays , [11] Arabidopsis thaliana , [12] Beta vulgaris , [13] y Pinus pinaster . [14] Plant Sirevirus de muchos genomas vegetales secuenciados se resumen en la base de datos MASIVEdb Sirevirus . [15]
Ty3- retrotransposones gitanos
Los retrotransposones gitanos Ty3 están ampliamente distribuidos en el reino vegetal, incluidas tanto las gimnospermas como las angiospermas . Codifican al menos cuatro dominios proteicos en el orden: proteasa , transcriptasa inversa , ribonucleasa H e integrasa . Según la estructura, la presencia / ausencia de dominios de proteínas específicos y los motivos de secuencias de proteínas conservadas, se pueden subdividir en varios linajes:
Los errantivirus contienen un ORF de envoltura defectuosa adicional con similitudes con el gen de envoltura retroviral. Descritos por primera vez como elementos Athila en Arabidopsis thaliana , [16] [17] se han identificado más tarde en muchas especies, como Glycine max [18] y Beta vulgaris . [19]
Chromoviruses contienen un chromodomain adicional ( chr omatin o rganización mo dominio difier) en el extremo C-terminal de su proteína integrasa. [20] [21] Están muy extendidos en plantas y hongos, probablemente reteniendo dominios de proteínas durante la evolución de estos dos reinos. [22] Se cree que el cromodominio dirige la integración del retrotransposón a sitios objetivo específicos. [23] Según la secuencia y estructura del cromodominio, los cromovirus se subdividen en los cuatro clados CRM, Tekay, Reina y Galadriel. Los cromovirus de cada clado muestran patrones de integración distintivos, por ejemplo, en centrómeros o en genes de ARNr. [24] [25]
Los elementos ogro son retrotransposones gitanos Ty3 gigantes que alcanzan longitudes de hasta 25 kb. [26] Los elementos de los ogros se han descrito por primera vez en Pisum sativum . [27]
Los metavirus describen retrotransposones gitanos Ty3 convencionales que no contienen dominios u ORF adicionales.
Familia BEL / pao
Retrovirus endógenos (ERV)
Aunque los retrovirus a menudo se clasifican por separado, comparten muchas características con los retrotransposones LTR. Una diferencia importante con los retrotransposones gitanos Ty1- copia y Ty3- es que los retrovirus tienen una proteína de envoltura (ENV). Un retrovirus se puede transformar en un retrotransposón LTR mediante la inactivación o eliminación de los dominios que permiten la movilidad extracelular. Si dicho retrovirus infecta y posteriormente se inserta en el genoma de las células de la línea germinal, puede transmitirse verticalmente y convertirse en un retrovirus endógeno . [4]
Retrotransposones de repetición terminal en miniatura (TRIM)
Algunos retrotransposones LTR carecen de todos sus dominios de codificación. Debido a su pequeño tamaño, se les conoce como retrotransposones de repetición terminal en miniatura (TRIM). [28] [29] No obstante, los TRIM pueden retrotransponerse, ya que pueden depender de los dominios de codificación de los retrotransposones gitanos Ty1- copia o Ty3- autónomos . Entre las TRIM, la familia Cassandra juega un papel excepcional, ya que la familia está inusualmente extendida entre las plantas superiores. [30] A diferencia de todos los demás TRIM caracterizados, los elementos de Cassandra albergan un promotor de ARNr 5S en su secuencia LTR. [31] Debido a su corta longitud total y la contribución relativamente alta de las LTR flanqueantes, las TRIM son propensas a reorganizarse por recombinación. [32]
Referencias
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