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).