retron

Un retron es una secuencia de ADN distinta que se encuentra en el genoma de muchas especies de bacterias y que codifica la transcriptasa inversa y un híbrido único de ADN/ARN monocatenario llamado ADN monocatenario multicopia (ADNms). El ARN msr de Retron es el ARN no codificante producido por elementos retron y es el precursor inmediato de la síntesis de ADNms. El ARN de retron msr se pliega en una estructura secundaria característica que contiene un residuo de guanosina conservado al final de un bucle de tallo. La síntesis de ADN mediante la transcriptasa inversa (RT) codificada por retrones da como resultado una quimera de ADN/ARN que se compone de un pequeño ADN monocatenario unido a un pequeño ARN monocatenario. La cadena de ARN se une al extremo 5' de la cadena de ADN mediante un enlace fosfodiéster 2'-5' que se produce desde la posición 2' del residuo de guanosina interno conservado.

Secuencia y estructura

El operón retron lleva una secuencia promotora P que controla la síntesis de un transcrito de ARN que lleva tres loci: msr , msd y ret . El producto del gen ret , una transcriptasa inversa, procesa la porción msd/msr del transcrito de ARN en ADNms.

Los elementos de Retron miden aproximadamente 2 kb de largo. Contienen un único operón que controla la síntesis de una transcripción de ARN que lleva tres loci, msr , msd y ret , que participan en la síntesis de msDNA. La porción de ADN del ADNms está codificada por el gen msd , la porción de ARN está codificada por el gen msr , mientras que el producto del gen ret es una transcriptasa inversa similar a las RT producidas por retrovirus y otros tipos de retroelementos. ^[1] Al igual que otras transcriptasas inversas, el retron RT contiene siete regiones de aminoácidos conservados (etiquetados del 1 al 7 en la figura), incluida una secuencia tyr - ala - asp - asp (YADD) altamente conservada asociada con el núcleo catalítico. El producto del gen ret es responsable de procesar la porción msd/msr del transcrito de ARN en ADNms.

Clasificación y ocurrencia

Durante muchos años después de su descubrimiento en virus animales, se creía que las transcriptasas inversas estaban ausentes en los procariotas . Sin embargo, actualmente se han encontrado elementos que codifican RT, es decir, retroelementos , en una amplia variedad de bacterias diferentes:

• Los retrones fueron la primera familia de retroelementos descubierta en bacterias; las otras dos familias de retroelementos bacterianos conocidos son:
• intrones del grupo II : los intrones del grupo II son el retroelemento bacteriano mejor caracterizado y el único tipo conocido que exhibe movilidad autónoma; Consisten en una RT codificada dentro de una estructura de ARN catalítica y autoempalmable. La movilidad de los intrones del grupo II está mediada por una ribonucleoproteína que comprende un lazo de intrones unido a dos proteínas codificadas por intrones. ^[2]
• retroelementos generadores de diversidad (DGR). ^[3] Los DGR no son móviles, pero funcionan para diversificar secuencias de ADN. ^[2] Por ejemplo, los DGR median el cambio entre las fases patógena y de vida libre de Bordetella . ^[4]

Función

Dado que los retrones no son móviles, su aparición en diversas especies bacterianas no es un fenómeno de " ADN egoísta ". Más bien, los retrones bacterianos confieren cierta protección contra la infección por fagos a los huéspedes bacterianos. Varios retrones están ubicados en regiones del ADN junto a ciertos genes codificadores de proteínas efectoras. Cuando se activa su expresión, la mayoría de estos efectores y sus retrones asociados funcionan juntos para bloquear la infección por fagos. ^{[5] [6]}

Los retrones se están convirtiendo en herramientas de edición del genoma . ^[7]

Referencias

1. Lampson BC, Inouye M, Inouye S (2005). "Retrons, msDNA y el genoma bacteriano" (PDF) . Res del genoma de Cytogenet . 110 (1–4): 491–499. doi :10.1159/000084982. PMID  16093702. S2CID  24854188.
2. Medhekar B, Mille JF (2007). "Retroelementos generadores de diversidad". Opinión actual en microbiología . 10 (4): 388–395. doi :10.1016/j.mib.2007.06.004. PMC 2703298 . PMID  17703991. 
3. Simon DM, Zimmerly S (2008). "Una diversidad de transcriptasas inversas no caracterizadas en bacterias". Ácidos nucleicos Res . 36 (22): 7219–7229. CiteSeerX 10.1.1.358.8390 . doi : 10.1093/nar/gkn867. PMC 2602772 . PMID  19004871.  
4. Liu M, Gingery M, Doulatov SR, Liu Y, Hodes A, Baker S, Davis P, Simmonds M, Churcher C, Mungall K, Quail MA, Preston A, Harvill ET, Maskell DJ, Eiserling FA, Parkhill J, Miller JF (2004). "Análisis genómico y genético de bacteriófagos de Bordetella que codifican casetes de conmutación de tropismo mediado por transcriptasa inversa". J. Bacteriol . 186 (5): 1503-1517. doi :10.1128/JB.186.5.1503-1517.2004. PMC 344406 . PMID  14973019. 
5. Bobonis, Jacob; Mitosch, Karin; Mateus, André; Karcher, Nicolai; Kritikos, George; Selkrig, Joel; Zietek, Matylda; Monzón, Vivian; Palatinado, Birgit; García-Santamarina, Sarela; Galardini, Marco; Sueki, Anna; Kobayashi, Callie; Stein, Frank; Bateman, Alex (1 de septiembre de 2022). "Los retrones bacterianos codifican sistemas tripartitos de toxina-antitoxina que defienden los fagos". Naturaleza . 609 (7925): 144-150. doi :10.1038/s41586-022-05091-4. ISSN  0028-0836. PMID  35850148. S2CID  250643138.
6. Millman A, Bernheim A, Stokar-Avihail A, Fedorenko T, Voichek M, Leavitt A, Oppenheimer-Shaanan Y, Sorek R (2020). "Los retrones bacterianos funcionan en la defensa antifagos". Celúla . 183 (6): 1551-1561. doi : 10.1016/j.cell.2020.09.065 . PMID  33157039.
7. Simon AJ, Ellington AD, Finkelstein IJ (2019). "Retrones y sus aplicaciones en ingeniería genómica". Investigación de ácidos nucleicos . 47 (21): 11007–11019. doi : 10.1093/nar/gkz865 . PMC 6868368 . PMID  31598685. 

enlaces externos

• Página de Retron msr RNA en Rfam
• Se revela que una molécula misteriosa en una bacteria es un guardia, en: EurekAlert!, 5 de noviembre de 2020. Fuente: INSTITUTO DE CIENCIA WEIZMANN