Nature Communications|逆转座作用部分解释了基因组多样性

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iNature：含有长末端重复序列（LTR）的逆转录转座子组成了真核基因组的很大一部分。转座的时间可以通过量化最初鉴定到完全相同的LTR中的突变的积累，来估计。这样，逆转录转座子就被分成了年轻的，可能是移动的元件，而旧的则是几千甚至几百万年前的转座子元件。这两种类型都在单一的逆转录转座子家族中发现，并假定老成员将保持不动和进一步发生退化。在这里，Paszkowski研究组在拟南芥中提供证据表明，老成员通过高比例的同一家族内重组，并进入复制/转座循环。重组发生配对，类似于逆转录重组病毒的形成一样。因此，每个转座爆发，会产生染色体整合的LTR逆转录转座子的新型子代种群。观察结果也提供了一个解释报道的逆转录转座子序列多样化的原因。

转座子改变染色体位置和拷贝数，因此是真核生物基因组的高度动态的一大部分。主要有两类转座子：通过剪切 - 粘贴机制移动的DNA元件和通过RNA中间体复制DNA拷贝的逆转录转座子。逆转录转座子进一步细分为含有和缺乏长末端重复（LTR）的那些。作为植物基因组的主要组成部分LTR逆转录转座子的转座周期始于5'LTR内的转录起始【1】。

逆转座简单图示

编码结构性GAG蛋白质和多蛋白质的转录本几乎延伸至逆转录转座子的整个长度，后者由逆转录转座子编码的蛋白酶处理成逆转录酶，RNAseH和整合酶。这些连同转录本的一个子集被包装到GAG衍生的病毒样颗粒（VLP）中【2】。随后的逆转录涉及DNA链的两次转移，导致合成逆转录转座子的完整拷贝，作为两个相同的LTR终止的染色体外DNA（ecDNA）。整合酶将ecDNA插入宿主染色体并产生新的染色体拷贝。

拟南芥Onsen逆转座子成员

随着时间的推移，新整合的拷贝会进行多样化随机序列的突变。相关的逆转录转座子的不同拷贝发展成其DNA相应的成员，他们在DNA序列上差异性越来越大，之后形成一个大家族。根据初始相同的LTR序列差异，可以用来估计上一次转座事件的时间。已经表明，LTR逆转录转座子的转座循环的特定步骤，如DNA的逆转录和染色体整合，与逆转录病毒的感染周期类似。然而，与逆转录病毒感染过程中不同的是，由年轻和老成员组成的整个LTR元件家族的转座爆发的遗传后果是未知的。在这里，我们观察了使用实验诱导逆转录转座子（拟南芥LTR逆转录转座子Copia78或Onsen6）的转座过程，并观察其中的相应的遗传后果。

逆转座结果

年轻自主分子的普遍参与可能会使“老年亲属”复活。 相反，如果老的退化元素在这个爆发中占主导地位，这将导致后代的适应性迅速下降，并加速该特定元素家族的灭绝。 因此，这里描述的LTR逆转录转座子在它们的巩固运动期间的高频重组，可能深刻地影响这种逆转录转座子家族的结构，并且不可避免地也影响宿主染色体的结构。

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41467-017-01374-x

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