Retrotransposon

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Mit dem BegriffRetrotransposonwird eine Klasse dertransponierbaren DNA-Sequenzenbezeichnet. Diese trägt ihren Namen aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit mitRetroviren.Retrotransposons verwendenRNA(mRNA) als mobile Zwischenstufe. Sie werden in Abgrenzung zuDNA-Transposons(Klasse II) auch als Klasse I Transposons bezeichnet.

Die Untergruppe der LTR-Retrotransposons weist innerhalb der Retrotransposons die größte strukturelle Ähnlichkeit mit Retroviren auf. Vollständige LTR-Retrotransposons enthalten mehrere Abschnitte Protein-codierender DNA, die für den Transpositionsprozess benötigt werden: eineProtease,einereverse Transkriptase,eineRibonuklease,eineIntegrase. Weiterhin bestehen vollständige LTR-Retrotransposons aus zwei terminalenLTRs(d. h.long terminal repeats). Eine Sonderform stellen Solo-LTRs dar, bei denen nach Deletion durch Homologe Rekombination nur noch ein einzelner LTR-Abschnitt im Genom vorhanden ist.

Um neue Einfügungen in das Wirtsgenom vorzunehmen, verwenden diese Retrotransposons nach Aktivierung ihre mRNA als Vorlage für die Synthese extrachromosomaler zirkulärerDoppelstrang-DNA(englischextrachromosomal circular DNA,eccDNA): Siekodierenwie Retroviren einereverse Transkriptase,die den ersten DNA-Strang synthetisiert. Danach nutzen sie denDNA-Reparaturprozessdes Wirts (englischalternative end-joining,alt-EJ), um die Doppelstrang-DNA in einen Zirkularisierungsschritt fertigzustellen. Die Zirkularisierung und Synthese des DNA-Komplementärstrangswurde 2023 vom Team von Zhao Zhang an einem gentechnisch veränderten Stamm der TaufliegeDrosophila melanogasteruntersucht, der am Retrotransposon einen fluoreszierendenMarkerenthielt.[1][A. 1]

Retrotransposons machen etwa 40 % des menschlichen Genoms und mehr als 75 % des Maisgenoms aus.[1]Stark degenerierte Transposons haben in der Regel die Fähigkeit zur autonomen Transposition verloren.

  1. AuchRetrovirenvieHIVbilden vorübergehend eine zirkuläre DNA (cDNA), wenn sie sich insWirtsgenom integrieren– obwohl ihr Virusgenom in denVirionen(Virusteilchen) selbst als(+)ssRNAvorliegt.[2]
  • Jochen Graw:Instabilität des Genoms: Transposons und Retroviren.In:Genetik,4. Auflage, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg 2006, Kapitel 9, S. 345f;doi:10.1007/978-3-662-60909-5_9.
  • Thomas Wicker, François Sabot, Aurélie Hua-Van, Jeffrey L. Bennetzen, Pierre Capy, Boulos Chalhoub, Andrew Flavell, Philippe Leroy, Michele Morgante, Olivier Panaud, Etienne Paux, Phillip SanMiguel, Alan H. Schulman:A unified classification system for eukaryotic transposable elements.In:NatureReviews Genetics,Band 8, S. 973–982; Dezember 2007;doi:10.1038/nrg2165,PMID 17984973(englisch).
  1. ab Fu Yang, Weijia Su, Oliver W. Chung, Lauren Tracy, Lu Wang, Dale A. Ramsden, Zhao Zhang:Retrotransposons hijack alt-EJ for DNA replication and eccDNA biogenesis.In:Nature,Band 620, Nr. 7972, August 2023, S. 218–225;doi:10.1038/s41586-023-06327-7,PMID 37438532,PMC 10691919(freier Volltext), 12. Juli 2023 (englisch). Dazu:
  2. SIB:HIV replication cycle.Auf:ExpasyViralZone. Abgerufen am 31. Dezember 2023.