POKRETNI GENETIPOKRETNI GENETIČČKI KI ELEMENTIELEMENTI

Što su pokretni genetički elementi?

• Pokretni genetički elementi ili PGE-ovi su dijelovi molekula DNA koji mogu mijenjati mjesta u genomu.

• Oni čine polovicu genoma čovjeka.• Osnovni cilj im je vlastito

razmnožavanje kojim štete vlasniku genoma, ali su istodobno i potrebni stanicnim genima jer su tijekom zajedničkog suživota postali njihovi sastavni dijelovi.

Pokretni genetički elementi dijele se na:

• 1. retroelemente (I. razred PGE-ova ili RNA-elementi)

• 2. transpozone (II. razred PGE-ova ili DNA-elementi)

Podjela PGE-ova

PGE RETROELEMENTI TRANSPOZONI

LTR-retroelementi retropozoni

HERV-i retrotranspozoni SINE LINE

alu-elementi L1-elementi

Retroelementi i transpozoni

• Retroelementi • se premještaju

posredno – reverznom transkripcijom RNA nastaju nove dvolančane DNA kopije retroelemenata koje se ugrađuju u genom.

• Transpozoni • se izrezuju iz

jednog mjesta u genomu i ugrađuju u drugo, to jest premještaju se direktno.

Udio PGE-ova u Udio PGE-ova u ljudskom genomuljudskom genomu

Ljudski genom

55

0 00

42

3

0

10

20

30

40

50

60

geni retroelementi transpozoni

elementi

po

sto

tak

Geni

PGE

RetroelementiRetroelementi

• Retroelementi se dijele na:• LTR-retroelemente i

retropozone.

• Retropozoni obuhvaćaju čak trećinu našeg genoma, a dijele se na:

• SINE • LINE

SINE (Short Interspersed Nuclear Elements)

• SINE su kratke sekvence koje čine oko 13% ljudskog genoma.

• Dijele se na porodice, a najviše je tzv. alu-elemenata.

• Oni izazivaju promjene u genomu ugradnjom novih kopija i nesimetričnim crossingoverom, posljedice čega mogu biti duplikacije, inverzije, translokacije i drugo.

• Ako se ugrade u kodirajuće regije genoma, dolazi do inaktivacije gena.

• Kod ugradnje u regije ispred gena alu-elementi pojačavaju aktivaciju gena ili aktiviraju neaktivne gene (tako nastaje npr. rak dojke i hemofilija B).

LINE (Long Interspersed Nuclear Elements)

• LINE su dugi elementi raspršeni u ljudskom genomu.

• Njihova najbrojnija porodica je porodica L1 koja sadrži više od 500 000 elemenata i čini oko 21% genoma.

• L1-elementi sadrže gene za enzime uključene u umnožavanje, a promjene u genomu uzrokuju uglavnom nesimetričnim crossingoverom i ugradnjom “de novo”.

LTR-retroelementi (Long Terminal Repeat)

• LTR-retroelementi imaju na krajevima duge redove nukleotida koji se ponavljaju, a između njih smještene su kodirajuće regije za proteine.

• S obzirom na env-regiju koja kodira proteine nužne za infektivnost razlikujemo: HERV-e i retrotranspozone.

HERV-i (humani endogeni

retrovirusi)• HERV-i su “ožiljci” u genomu uzrokovani

infekcijama retrovirusa tijekom evolucije.

• Retrovirusi sintetiziraju DNA kopiju svoje RNA molekule, koja se ugrađuje u stanični genom (provirus) i prenosi se kao i drugi geni na potomstvo.

• Većina poznatih HERV-a danas sadržava mutacije i nije infektivna.

Retrotranspozoni

• Retrotranspozone je često teško razlikovati od HERV-a.

• Ako je env-regija HERV-a izgubljena, potrebno je pažljivo usporediti redoslijed nukleotida sa HERV-ima i retrotranspozonima kako bi se doznalo koja je vrsta retroelemenata u pitanju.

Evolucijske teorije

1. Teorija o LTR-retroelementima: retrotranspozoni su u evoluciji prethodili retrovirusima!

2. Teorija o LTR-retroelementima: retrotranspozoni su zapravo mutirani provirusi!

Transpozoni

• Transpozoni su elementi koji se izrezuju iz jednog mjesta i prebacuju na drugo pomoću samo jednog enzima – transpozaze.

• U ljudskom genomu postoji više od 300 000 takvih elemenata u kojima su tijekom evolucije nastale mnoge mutacije.

Zanimljivost!

• Jedna potporodica transpozona u genomu čovjeka ima čak 85% sličnosti sa transpozonima u genomu kukaca roda Carpelinus i hidre H. littoralis!

• To znači da je tijekom evolucije došlo do horizontalnog prijenosa genetičkog materijala (ti su elementi preneseni iz genoma jedne od vrsta koja je prethodila toj vrsti kukaca u genom jednog od predaka primata).