Ретротранспозоны LINE-1 и теломераза:

1. Ретротранспозоны LINE-1 и теломераза: эволюция и роль в клетке Виталий Клещевников

2. Ревертазы

4. LINE-1 • Long Interspersed Nuclear Elements • Длинные разбросанные ядерные повторы

6. Общая схема ретротранспозиции

7. Структура LINE 6000 н.п. Транскрибируется как единое целое, один кеп(для ORF1),Internal Ribosomal Entry Site(для ORF2) 5’UTR(906 н.п.)содержит промотор Две рамки считывания • ORF1: --Лейцин-богатый участок(белок-белковые взаимодействия) --Домен связывающий НК • ORF2: --Аpurinic/apyrimidinic endonuclease --Обратная транскриптаза --Цистеин-гистидин богатый домен 3’UTR(206 н.п.)содержит последовательности для узнавания ORF2р, исключение - млекопитающие

8. Функции ORF1 • Связывание РНК LINE-1 • РНК шаперон • Наличие повышает эффективность, но не необходимо для транспозиции • Возможно повышает эффективность связывания с ДНК в месте транспозиции, определяет специфичность к сайту интеграции • Находится в составе рибонуклеопротеинового комплекса в составе стрессовых гранул

9. Функции ORF2 1300 АК • Разрез в ДНК в апуриновом/апиримидиновом сайте • Обратная транскрипция, свободные концы ДНК в качестве праймеров

10. Target-primed reverse transcription

11. Транспозоны прыгают волнами 40 млн.лет назад • делятся на подсемейства • в геноме человека 80-100 активных ретротраспозонов • шесть «ведущих» элементов подсемейства L1-Ta обеспечивают большинство транспозиций

12. Эволюция элементов генома, кодирующих обратную транскриптазу Механизм tpRT

13. Теломераза Некий предковый элемент RT RT + Терминальный PLE ORF1 RT LINE-1/R2 EN ORF1 RT Канонический PLE TART/TAHRE EN RT EN GAG RT

14. LINE-1/R2 EN ORF1 RT • Классический non-LTR ретротранспозон • Предпочитает копироваться в середине хромосом LINE-1 EN RT • ORF1мутант или продукт сплайсинга • Может копироваться на теломерах и разрывах в ДНК • Основной источник обратной транскриптазы в клетке

15. TART/TAHRE EN GAG RT • Формирует хромосомы дрозофил • Несмотря на наличие ENдобавляется преимущественно на теломеры

16. Стратегии удлинения теломер Альтернативная Рекомбинация Теломераза Ретротранспозоны RT + TART/TAHRE RT GAG EN HeT-A GAG Drosophila spp. млекопитающие, Caenorhabditis elegans Ретротранспозоны + Теломераза SARTBm1 RT ORF1 EN RT + Теломераза с дефектным N-концевым доменом BombyxmoriTribolium castaneum

18. Почему же транспозоны постоянно не прыгают по геному?

19. Механизмы контроля ретротранспозонов APOBEC3

20. Механизмы контроля ретротранспозонов RNA-interference

21. Механизмы контроля ретротранспозонов RNA-interference

22. Механизмы контроля ретротранспозонов RNA-interference

23. Механизмы контроля ретротранспозонов Метилирование:-- в т.ч. промоторадеацетилирование и метилирование гистонов RNA-induced transcriptional silencing

24. Функции LINE-1 в клетке

25. Гетерохроматинизация RNA-induced transcriptional silencing

26. Инактивация Х-хромосомы

27. LINE-1 и неоцентромера

28. Амплификация LINE-1 проходит на раннем эмбриональном развитии у мышей • Сайленсинг LINE-1 с помощью siRNA приводит к остановке развития на стадии 2-х или 4-х бластомеров

29. Создание ретрогенов Обратная транскрипция клеточной мРНК

30. Как может влиять LINE-1 на организм ?

31. Транспозиция Мутация single gene Нейтральная мутация Эпигенетическая мутация Вариабельность геномов

32. «Динамические мутации» Окно для ретротранспозонов Снижение эффективности РНК-интерференции, ремоделирования хроматина,специфическая регуляция Соматические клетки Эпигенетические мутации и инсерции Нейтральный/Регуляторный эффект Полное нарушение контроля Завышенная частота транспозицийИнсерции=>дисфунция геновДвунитевые разрывы ДНК Дальнейшее перерождение Апоптоз Второй счетчик делений, способ защиты от перерождений

33. Регуляторный эффект

34. «Второй счетчик делений» «способ защиты от перерождений» Сильный стресс(возможны повреждения жизненноважных механизмов в клетке) активация ORF2  двунитевые разрывы ДНК апоптоз Инактивация систем контроля за транспозонами активация ORF2  двунитевые разрывы ДНК апоптоз

35. Наследуемые генетические дефекты • Обусловлены транспозицией LINE(или неавтономных Alu, SVA) в кодирующие последовательности генома • Наследуются, как генная мутация • Обычно single gene В т.ч. нейрофиброматозы, гемофилии А и В, анемии, миодистрофия Дюшена

36. Чем же считать современные LINE1? Функции транскрипционной активности, РНК Функции белков, кодируемых LINE-1

37. Спасибо за внимание !