人类“跳跃基因”如何靶向结构化 DNA 来重塑基因组

长散布核元件-1(LINE-1 或 L1)是人类基因组中唯一活跃的自复制遗传元件,约占基因组的 17%。它通常被称为“跳跃基因”或“逆转录转座子”,因为它可以从一个基因组位置“逆转录转座”(移动)到另一个基因组位置。

来源:英国物理学家网首页
功能性 LINE-1 ORF2p 逆转录转座复合体的结构。图片来源:徐瑞明课题组

长散布核元件-1(LINE-1 或 L1)是人类基因组中唯一活跃的自复制遗传元件,约占基因组的 17%。它通常被称为“跳跃基因”或“逆转录转座子”,因为它可以从一个基因组位置“逆转录转座”(移动)到另一个基因组位置。

中国科学院生物物理研究所的研究人员现已揭示了L1逆转录转座并整合到基因组DNA中的分子机制。他们的研究发表在 10 月 9 日的《科学》杂志上。

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L1 是人类基因组中唯一具有自主活性的逆转录转座子,并且是动员大多数其他逆转录转座子的主要载体。其逆转录转座过程由逆转录酶 ORF2p 通过靶标引发逆转录 (TPRT) 机制介导。到目前为止,ORF2p 识别 DNA 靶标并介导整合的方式仍不清楚。

人类基因组

由教授领导。徐瑞明、朱兵和薛元超等人,研究人员纯化了一种活性ORF2p-内源性核酸复合物,并使用单粒子冷冻电子显微镜(cryo-EM)解析了其高分辨率三维结构。结构分析表明 ORF2p 通过强表面静电相互作用结合基因组 DNA。它还表明,通过多个氨基酸残基的变构调节,cDNA(互补DNA)合成发生在逆转录酶(RT)活性中心。

三维结构 静电相互作用

核酸内切酶 (EN) 结构域的构象变化可实现双链 DNA 的逐步切割。这一发现为 L1 整合和细胞复制周期之间的耦合提供了分子基础。

更多信息: DOI:10.1126/science.adu3433

期刊信息:Science

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