tRF調(diào)控LTR-反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子
tRF調(diào)控LTR-反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子
背景簡(jiǎn)介
? 1轉(zhuǎn)座子（Transposon），是真核生物基因組中普遍存在的一類(lèi)可移動(dòng)的遺傳因子。它們?cè)诨蚪M中通過(guò)轉(zhuǎn)錄或逆轉(zhuǎn)錄，在內(nèi)切酶的作用下，在其他基因座上出現(xiàn)。I型是反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，在轉(zhuǎn)座時(shí)先轉(zhuǎn)錄成RNA，再反轉(zhuǎn)錄成DNA，插入到新的染色體位點(diǎn)，包括長(zhǎng)末端重復(fù)類(lèi)反轉(zhuǎn)座子LTR retrotransposons，末端具poly-A尾巴或者As。根據(jù)轉(zhuǎn)座的自主性，這類(lèi)元件又可以分為自主轉(zhuǎn)座元件和非自主轉(zhuǎn)座元件，前者本身能夠編碼轉(zhuǎn)座酶而進(jìn)行轉(zhuǎn)座，后者則需在自主元件存在時(shí)方可轉(zhuǎn)座
? 2 逆轉(zhuǎn)錄酶的作用是以dNTP為底物，以RNA為模板，tRNA(主要是色氨酸tRNA)為引物（大部分LTR逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子需要利用tRNA增殖，根據(jù)結(jié)合的tRNA進(jìn)行分類(lèi)，最活躍的是ERV-K）在tRNA3′H末端上，按5′→3′方向，合成一條與RNA模板互補(bǔ)的DNA單鏈，這條DNA單鏈叫做互補(bǔ)DNA(complementary DNA, cDNA)，它與RNA模板形成RNADNA雜交體。隨后又在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下，水解掉RNA鏈，再以cDNA為模板合成第二條DNA鏈。至此，完成由RNA指導(dǎo)的DNA合成過(guò)程。
? 3 TEs對(duì)生物進(jìn)化有明顯影響，比如在基因突變、基因組進(jìn)化和物種形成方面起重要作用。高等植物的轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽法基因研究
? 轉(zhuǎn)座子激活使細(xì)胞失去表觀遺傳的沉默，是細(xì)胞內(nèi)源的潛在危險(xiǎn)因素。小鼠LTR-反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子即內(nèi)源反轉(zhuǎn)錄病毒導(dǎo)致很多基因插入，并在胚胎植入前的干細(xì)胞中組蛋白H3賴(lài)氨酸三甲基缺失時(shí)大量表達(dá)。這些細(xì)胞中含大量18nt tRF，并普遍表達(dá)22nt tRF，其結(jié)構(gòu)包括成熟tRNAs 3’端CCA序列和ERV反轉(zhuǎn)錄引物結(jié)合位點(diǎn)。作者證實(shí)兩個(gè)ERV家族成員：IAP和MusD/Etn是上述兩種tRF主要目標(biāo)，反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座實(shí)驗(yàn)被tRFs顯著抑制。22nt tRF發(fā)揮miRNA功能，使ERV轉(zhuǎn)錄沉默，18nt主要干擾反轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)座子移動(dòng)。tRF通過(guò)與發(fā)揮反轉(zhuǎn)錄引物作用的tRNA競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合PBS(primer bingding site)，抑制ERV第一條cDNA鏈的合成，這是sRNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)座子調(diào)控的潛在機(jī)制。
? 轉(zhuǎn)座子元件和它的重復(fù)序列驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄可以重組染色體，引發(fā)異染色體，但是TE移動(dòng)能力受?chē)?yán)格的控制。TE轉(zhuǎn)錄通常被表觀遺傳如DNA甲基化或者組蛋白修飾所抑制。干細(xì)胞利用基因組程度的遺傳外重編程獲得多樣性并且從而釋放TE轉(zhuǎn)錄控制。DNMT1引起的DNA甲基化抑制非LTR的元件和少部分LTR-逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，但是SETDB1抑制大部分LTR-逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子。SETDB1敲除的ESCS 沒(méi)有H3K9甲基化，表達(dá)ERV，變成類(lèi)滋養(yǎng)層，移植到胚胎的時(shí)候變成胎盤(pán)。
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