Secuencias LTR idénticas en cada extremo de un retrotransposón.
Una repetición terminal larga ( LTR ) es un par de secuencias idénticas de ADN , de varios cientos de pares de bases de largo, que se encuentran en genomas eucariotas en cada extremo de una serie de genes o pseudogenes que forman un retrotransposón o un retrovirus endógeno o un provirus retroviral . Todos los genomas retrovirales están flanqueados por LTR, mientras que hay algunos retrotransposones sin LTR. Normalmente, un elemento flanqueado por un par de LTR codificará una transcriptasa inversa y una integrasa , lo que permitirá que el elemento se copie e inserte en una ubicación diferente del genoma. A menudo se pueden encontrar copias de un elemento flanqueado por LTR cientos o miles de veces en un genoma. Los retrotransposones LTR comprenden aproximadamente el 8% del genoma humano . [1]
Las primeras secuencias LTR fueron encontradas por AP Czernilofsky y J. Shine en 1977 y 1980. [2] [3]
Transcripción
Las secuencias flanqueadas por LTR se transcriben parcialmente en un intermediario de ARN, seguido de una transcripción inversa en ADN complementario (ADNc) y, finalmente, ADNds (ADN bicatenario) con LTR completas. Luego, las LTR median la integración del ADN a través de una integrasa específica de LTR en otra región del cromosoma huésped .
Los retrovirus como el virus de la inmunodeficiencia humana ( VIH ) utilizan este mecanismo básico.
Citas con inserciones retrovirales.
Como las LTR 5' y 3' son idénticas tras la inserción, la diferencia entre las LTR pareadas se puede utilizar para estimar la edad de las inserciones retrovirales antiguas. Los paleovirólogos utilizan este método de datación , aunque no tiene en cuenta factores de confusión como la conversión de genes y la recombinación homóloga . [4]
VIH-1
La LTR del VIH-1 tiene una longitud de 634 pb [5] y, al igual que otras LTR retrovirales , está segmentada en las regiones U3, R y U5. U3 y U5 se han subdividido según los sitios de los factores de transcripción y su impacto en la actividad LTR y la expresión de genes virales. El proceso de transcripción inversa de varios pasos da como resultado la colocación de dos LTR idénticas, cada una de las cuales consta de una región U3, R y U5, en cada extremo del ADN proviral. Los extremos de las LTR participan posteriormente en la integración del provirus en el genoma del huésped . Una vez que se ha integrado el provirus, la LTR en el extremo 5' sirve como promotor de todo el genoma retroviral, mientras que la LTR en el extremo 3' proporciona la poliadenilación del ARN viral naciente y , en VIH-1, VIH-2 y SIV, codifica la proteína accesoria, Nef . [6]
Todas las señales necesarias para la expresión génica se encuentran en las LTR: potenciador, promotor (puede tener tanto potenciadores transcripcionales como elementos reguladores), iniciador de la transcripción (como limitación), terminador de la transcripción y señal de poliadenilación. [7]
En el VIH-1, la región 5'UTR se ha caracterizado según diferencias funcionales y estructurales en varias subregiones:
TAR , o elemento de respuesta de activación trans , desempeña un papel fundamental en la activación transcripcional a través de su interacción con proteínas virales. Forma una estructura de tallo-bucle altamente estable que consta de 26 pares de bases con un bulto en su estructura secundaria que interactúa con la proteína activadora de la transcripción viral Tat . [8]
Poly A desempeña funciones tanto en la dimerización como en el empaquetado del genoma, ya que es necesario para la escisión y la poliadenilación . Se ha informado que se necesitan secuencias aguas arriba (región U3) y aguas abajo (región U5) para que el proceso de escisión sea eficiente. [9]
PBS , o sitio de unión del cebador , tiene 18 nucleótidos de largo y una secuencia específica que se une al cebador Lys del ARNt necesario para el inicio de la transcripción inversa. [10]
Psi (Ψ), o elemento de empaquetamiento Psi , es un motivo único involucrado en la regulación del empaquetamiento del genoma viral en la cápside . Se compone de cuatro estructuras de vástago en bucle (SL) con un sitio donante de empalme importante incrustado en el segundo SL. [11]
DIS , o sitio de iniciación del dímero, es una secuencia de interacción ARN-ARN altamente conservada que constituye el tallo-bucle SL1 en el elemento de empaquetamiento Psi de muchos retrovirus. DIS se caracteriza por un tallo conservado y un bucle palindrómico que forma un complejo de bucle entre los genomas de ARN del VIH-1 para dimerizarlos y encapsidarlos . [12]
La transcripción comienza al comienzo de R, está tapada y continúa a través de U5 y el resto del provirus, y generalmente termina con la adición de un tracto poli A justo después de la secuencia R en la LTR 3'.
El hallazgo de que ambas LTR del VIH pueden funcionar como promotores transcripcionales no es sorprendente ya que ambos elementos son aparentemente idénticos en la secuencia de nucleótidos. En cambio, la LTR 3' actúa en la terminación de la transcripción y la poliadenilación. Sin embargo, se ha sugerido que la actividad transcripcional del 5'LTR es mucho mayor que la del 3'LTR, situación muy similar a la de otros retrovirus. [7]
Durante la transcripción del provirus del virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1, las señales de poliadenilación presentes en la repetición terminal larga (LTR) 5' se ignoran, mientras que las señales de poliadenilación idénticas presentes en la LTR 3' se utilizan eficientemente. Se ha sugerido que las secuencias transcritas presentes dentro de la región LTR U3 del VIH-1 actúan en cis para mejorar la poliadenilación dentro de la LTR 3'. [13]
^ Ishak, Charles A.; De Carvalho, Daniel D. (2020). "Reactivación de retroelementos endógenos en el desarrollo y la terapia del cáncer". Revisión anual de la biología del cáncer . 4 : 159-176. doi : 10.1146/annurev-cancerbio-030419-033525 .
^ Brillo, J.; Czernilofsky, AP; Federico, R.; Obispo, JM; Goodman, HM (1977). "Secuencia de nucleótidos en el extremo 5 'del genoma del virus del sarcoma aviar". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 74 (4): 1473–7. Código bibliográfico : 1977PNAS...74.1473S. doi : 10.1073/pnas.74.4.1473 . PMC 430805 . PMID 67601.
^ Czernilofsky, AP; Delorbe, W.; Swanstrom, R.; Varmus, ÉL; Obispo, JM; Tischer, E.; Goodman, HM (1980). "La secuencia de nucleótidos de un dominio no traducido pero conservado en el extremo 3 'del genoma del virus del sarcoma aviar". Investigación de ácidos nucleicos . 8 (13): 2967–84. doi :10.1093/nar/8.13.2967. PMC 324138 . PMID 6253899.
^ Hayward, Alexander (agosto de 2017). "Origen de los retrovirus: ¿cuándo, dónde y cómo?". Opinión actual en virología . 25 : 23–27. doi :10.1016/j.coviro.2017.06.006. ISSN 1879-6265. PMC 5962544 . PMID 28672160.
^ Retrovirus humanos y SIDA, 1998.
^ Krebs, Fred C.; Hogan, Tricia H.; Quiterio, Shane; Gartner, Suzanne; Wigdahl, Brian (2001). "Expresión lentiviral dirigida por LTR, variación de secuencia y patogénesis de la enfermedad" (PDF) . En Kuiken, C; Foley, B; B; Marx, P; McCutchan, F; Mellors, JW; Wolinsky, S; Korber, B (eds.). Compendio de secuencias del VIH 2001 . Los Alamos, NM: Grupo de Biología Teórica y Biofísica, Laboratorio Nacional de Los Alamos. págs. 29–70.
^ ab Klaver, B; Berkhout, B (1994). "Comparación de la función del promotor de repetición terminal larga 5 'y 3' en el virus de la inmunodeficiencia humana". Revista de Virología . 68 (6): 3830–40. doi :10.1128/JVI.68.6.3830-3840.1994. PMC 236888 . PMID 8189520.
^ Wu, Yuntao (2004). "Expresión del gen VIH-1: lecciones de provirus y ADN no integrado". Retrovirología . 1 : 13. doi : 10.1186/1742-4690-1-13 . PMC 449739 . PMID 15219234.
^ Valsamakis, A; Schek, N; Alwine, JC (1992). "Se requieren elementos aguas arriba de AAUAAA dentro de la señal de poliadenilación del virus de la inmunodeficiencia humana para una poliadenilación eficiente in vitro". Biología Molecular y Celular . 12 (9): 3699–705. doi :10.1128/mcb.12.9.3699. PMC 360226 . PMID 1508176.
^ Goldschmidt, V.; Rigurd, M; Ehresmann, C; Le Grice, SF; Ehresmann, B; Marquet, R (2002). "Contribuciones directas e indirectas de los elementos de la estructura secundaria del ARN al inicio de la transcripción inversa del VIH-1". Revista de Química Biológica . 277 (45): 43233–42. doi : 10.1074/jbc.M205295200 . PMID 12194974.
^ Johnson, Silas F.; Telesnitsky, Alice (2010). Madhani, Hiten D (ed.). "Dimerización y empaquetado del ARN retroviral: qué, cómo, cuándo, dónde y por qué". Más patógenos . 6 (10): e1001007. doi : 10.1371/journal.ppat.1001007 . PMC 2951377 . PMID 20949075.
^ Heng, Xiao; Kharytonchyk, Siarhei; García, Eric L.; Lu, Kun; Divakaruni, Sai Sachin; Lacotti, Courtney; Edme, Kedy; Telesnitsky, Alice; Veranos, Michael F. (2012). "Identificación de una región mínima del líder 5′ del VIH-1 necesaria para la dimerización del ARN, la unión a NC y el empaquetado". Revista de biología molecular . 417 (3): 224–39. doi :10.1016/j.jmb.2012.01.033. PMC 3296369 . PMID 22306406.
^ Marrón, PH; Tiley, LS; Cullen, BR (1991). "La poliadenilación eficiente dentro de la repetición terminal larga del virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1 requiere secuencias flanqueantes específicas de U3". Revista de Virología . 65 (6): 3340–3. doi :10.1128/JVI.65.6.3340-3343.1991. PMC 240993 . PMID 1851882.
enlaces externos
Medios relacionados con la repetición de terminal larga en Wikimedia Commons
Medios relacionados con la repetición de terminal larga en Wikimedia Commons