LTR
LTR או Long terminal repeats הם רצפי DNA באורך של מאות זוגות בסיסים, שמתרחשים בגנום איאוקריוטי בשני הקצוות של בדרת גנים שיוצרים יחד רטרוטרנספוזון או גנים שמקורם מרטרו-וירוסים שנכנסו לגנום האיאוקריוטי. לכל הגנים שהם רטרו-וויראליים יש LTR בקצותיהם, אבל לא לכל הרטרוטרנספוזונים. נגיפים משתמשים ברצפים אלו כדי להחדיר את הרצף הגנטי שלהם אל הגנום של הפונדקאי. בדרך כלל, אלמנט שיש בקצוותיו זוג של LTR-ים יקודד גם רוורס טרנסקריפטאז שאחראי על שעתוק הפוך (מרנ"א ל-cDNA ולבסוף ל-dsDNA)) ואינטגראז שמאפשר לאלמנט להשתכפל ולהיכנס למקום אחר בגנום. עותקים כאלה של אלמנטים עם LTR בקצוות נמצאים בדרך כלל מאות או אלפי פעמים בגנום.
רצפי LTR מהווים כ-8 אחוז מהגנום האנושי. [1]
שעתוק
הרצפים ש"עטופים" בLTR בקצותיהם בחלקם משועתקים לתוצר ביניים של רנ"א, ולאחר מכן עוברים שעתוק הפוך לגדיל המשלים של דנ"א (cDNA), ולבסוף לדנ"א דו גדילי dsDNA עם LTR מלאים בקצותיהם. הLTR מתווך את האינטגרציה של הדנ"א (בעזרת אינטגראז ספציפי) לתוך אזור אחר בכרומוזום המארח.
רטרווירוסים כמו HIV משתמשים במכניזם הבסיסי הזה.
תארוך
בגלל שהקצוות ה5' וה3' של הLTR זהים בהכנסה שלהם לגנום, ההבדל בין זוגות של LTR-ים שונים יכול לשמשל כדרך להעריך את הגיל של הרטרווירוס שהוכנס. בשיטה זו של תארוך משתמשים פלאו-וירולוגים, למרות שהיא לא לוקחת בחשבון פקטורים מסוימים כמו המרת הגן ורקומבינציה הומולוגית. [2]
HIV-1
הLTR של HIV-1 הוא באורך 634 זוגות בסיסים, ובדומב לLTR-ים של רטרווירוסים אחרים, מחולק לאזורים R, U3 ו-U5. אפשר להמשיך ולחלק את U3 ו-U5 לפי אזורי פקטורי שעתוק וההשפעה שלהם על הפעילות של LTR וביטוי של גנים ויראליים. התהליך הרב שלבי של שעתוק הפוך מסתיים בהכנסה של שני LTR-ים זהים, שלכל אחד מהם יש אזורים R, U3 ו-U5 בשני קצוות הדנ"א הפרו-ויראלי. קצוות הLTR משתתפים באינטגרציה של הפרו-וירוס לגנום המארח, ואז הLTR בקצה ה5' משמש כפרומוטור של כל הגנום הרטרו-ויראלי, בזמן שהLTR בקצה ה3' תומך בפוליאדנילציה של הרנ"א הויראלי הנוצר, וב HIV-1, HIV-2, ו SIV מקודד לחלבון Nef.[3]
כל הסיגנלים הנצרכים לביטוי הגן נמצאים בLTR: מעצם (Enhancer); פרומוטר; התחלת שעתוק (כמו cappimg), סיום שעתוק ופוליאדנילציה.[4]
ב HIV-1 אזור ה5'UTR מאופיין לפי הבדלים בתפקוד ומבנה לכמה תת-אזורים:
- TAR: אלמנט (trans-activation response element) שמשמש תפקיד חשוב באקטיבציה של שעתוק דרך אינטראקציה עם חלבונים ויראליים. הוא מיוצר קשר יציב מאוד בצורת stem–loop שמורכב מ26 זוגות בסיסים עם בליטה במבנה השניוני שמתקשר עם החלבון המאקטב שעתוק Tat.[5]
- Poly A משחק תפקיד חשוב בדימריזציה ובאריזת הגנום, מכיוון שזה הכרחי לחיתוך ולפוליאדנילציה. דווח על כך שרצפים במעלה הזרם וגם במורד הזרם נצרכים לייעול של תהליך החיתוך (cleavage).[6]
- PBS אזור קישור של הפריימר, אורך 18 נוקלאוטידים ובעל רצף ספציפי שנקשר לפריימר של tRNA של ליזין, שנצרך להתחלת השעתוק ההפוך.[7]
- Psi (Ψ) זה מוטיב ייחודי שמעורב ברגולציה על האריזה של הגנום הויראלי לתוך קפסיד. הוא מורכב ממבנה של גזע ולולאה, או SL (stem–loop) עם אזור חיתוך מרכזי ב SL השני.[8]
- DIS הוא אזור של התחלת דימריזציה, והוא רצף שמור מאוד של אינטראקציה רנ"א-רנ"א המרכיב את ה SL1 באלמנט האריזה פסאי של הרבה רטרו-וירוסים. DIS מאופיין על ידי גזע שמור ולולאה פלינדרומית שיוצרת קומפלקס בין גנומי הרנ"א הויראליים שגורם לדימריזציה שלהם לאנקפסולציה.[9]
השעתוק מתחיל בתחילת ה-R, מוסף לו cap, ואז השעתוק ממשיך דרך כל שאר הפרו-וירוס, ובדרך כלל נעצר בהוספה של הפוליאדנילציה ישר בסיום רצף הR שבLTR בנמצא בקצה ה3'.
לא מפתיע ששני הLTR שבשני הקצוות של HIV יכולים לתפקד כפרומוטורים של שעתוק כי שני האלמנטים זהים מבחינת הרצף הנוקלאוטידי. הLTR שנמצא בקצה ה3' פועל להפסקת שעתוק ופוליאדנילציה. לעומת זאת, כנראה שפעילותו השעתוקית של הLTR שנמצא בקצה ה5' הרבה יותר משמעותית, מצב שדומה מאוד לשאר הרטרו-וירוסים.[4]
במהלך השתעוק של הפרו-וירוס של HIV1, יש התעלמות מהסיגנלים של הפוליאדנילציה שנוכחים ב5'LTR, בעוד שהסיגנלים הזהים של פוליאדנליציה שנוכחים ב3'LTR משומשים באופן יעיל. הועלתה השערה שרצפים ששועתקו מה3'LTR של ה-HIV משפרים בציס את הפוליאדנילציה בתוך ה3'LTR.[10]
הערות שוליים
- ^ Ishak, Charles A.; De Carvalho, Daniel D. (2020). "Reactivation of Endogenous Retroelements in Cancer Development and Therapy". Annual Review of Cancer Biology. 4: 159–176. doi:10.1146/annurev-cancerbio-030419-033525.
- ^ Hayward, Alexander (באוגוסט 2017). "Origin of the retroviruses: when, where, and how?". Current Opinion in Virology. 25: 23–27. doi:10.1016/j.coviro.2017.06.006. ISSN 1879-6265. PMC 5962544. PMID 28672160.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ Krebs, Fred C.; Hogan, Tricia H.; Quiterio, Shane; Gartner, Suzanne; Wigdahl, Brian (2001). "Lentiviral LTR-directed Expression, Sequence Variation, and Disease Pathogenesis" (PDF). In Kuiken, C; Foley, B; B; Marx, P; McCutchan, F; Mellors, JW; Wolinsky, S; Korber, B (eds.). HIV Sequence Compendium 2001. Los Alamos, NM: Theoretical Biology and Biophysics Group, Los Alamos National Laboratory. pp. 29–70.
- ^ 4.0 4.1 Klaver, B; Berkhout, B (1994). "Comparison of 5' and 3' long terminal repeat promoter function in human immunodeficiency virus". Journal of Virology. 68 (6): 3830–40. doi:10.1128/JVI.68.6.3830-3840.1994. PMC 236888. PMID 8189520.
- ^ Wu, Yuntao (2004). "HIV-1 gene expression: Lessons from provirus and non-integrated DNA". Retrovirology. 1: 13. doi:10.1186/1742-4690-1-13. PMC 449739. PMID 15219234.
- ^ Valsamakis, A; Schek, N; Alwine, JC (1992). "Elements upstream of the AAUAAA within the human immunodeficiency virus polyadenylation signal are required for efficient polyadenylation in vitro". Molecular and Cellular Biology. 12 (9): 3699–705. doi:10.1128/mcb.12.9.3699. PMC 360226. PMID 1508176.
- ^ Goldschmidt, V.; Rigourd, M; Ehresmann, C; Le Grice, SF; Ehresmann, B; Marquet, R (2002). "Direct and Indirect Contributions of RNA Secondary Structure Elements to the Initiation of HIV-1 Reverse Transcription". Journal of Biological Chemistry. 277 (45): 43233–42. doi:10.1074/jbc.M205295200. PMID 12194974.
- ^ Johnson, Silas F.; Telesnitsky, Alice (2010). Madhani, Hiten D (ed.). "Retroviral RNA Dimerization and Packaging: The What, How, when, Where, and Why". PLOS Pathogens. 6 (10): e1001007. doi:10.1371/journal.ppat.1001007. PMC 2951377. PMID 20949075.
- ^ Heng, Xiao; Kharytonchyk, Siarhei; Garcia, Eric L.; Lu, Kun; Divakaruni, Sai Sachin; Lacotti, Courtney; Edme, Kedy; Telesnitsky, Alice; Summers, Michael F. (2012). "Identification of a Minimal Region of the HIV-1 5′-Leader Required for RNA Dimerization, NC Binding, and Packaging". Journal of Molecular Biology. 417 (3): 224–39. doi:10.1016/j.jmb.2012.01.033. PMC 3296369. PMID 22306406.
- ^ Brown, PH; Tiley, LS; Cullen, BR (1991). "Efficient polyadenylation within the human immunodeficiency virus type 1 long terminal repeat requires flanking U3-specific sequences". Journal of Virology. 65 (6): 3340–3. doi:10.1128/JVI.65.6.3340-3343.1991. PMC 240993. PMID 1851882.
32711689LTR