短散在核元件
人類與小鼠基因組中的LINE1與SINE
短散在核元件 (Short interspersed nuclear elements,簡稱SINE )是真核生物 基因組 中長100至700bp的轉位子 序列[ 1] ,屬於反轉錄轉座子 ,哺乳類基因組約有13%為SINE[ 2] 。SINE與LINE 等轉位子皆是「寄生 」於生物基因組中的DNA元件,某些情況下可能對生物體有害,但有時細胞也將其用來調控自己的基因表現 [ 3] 。
SINE一般不具有长末端重复序列 (LTR)[ 4] ,其序列從5端至3端可大致分為頭端、中端與尾端三部分,其中頭端大多來自tRNA 等由RNA聚合酶III 轉錄 的RNA[ 5] ,例如Alu元件 的5端序列即來自7SL RNA [ 6] ;中端序列常與長散在核元件 (LINE)相似,因此可利用後者編碼的內切酶 ;尾端則是由一些重複序列組成[ 7] 。
SINE頭端的序列與tRNA等小RNA相似,可被RNA聚合酶III轉錄[ 8] ,且其啟動子 和tRNA一樣是轉錄序列的一部份(稱為「內部啟動子」),而非位於其上游[ 9] 。SINE轉錄出的mRNA不編碼任何蛋白質,相較之下LINE可編碼具內切酶和反轉錄酶 活性的蛋白,SINE因具有和LINE同源的序列[ 10] ,其RNA跟LINE的RNA均可利用這些蛋白,反轉錄成DNA後再隨機插入基因組中[ 4] [ 11] 。SINE因需仰賴基因組中的其他序列編碼的酵素才能增殖,屬於非自主的逆转录转座子(non-autonomous retrotransposon),而LINE則是自主的逆转录转座子(autonomous retrotransposon)[ 12] 。LINE的轉錄在生殖系细胞 和早期胚胎 中較為活躍,因此SINE也大多在這些階段轉錄增殖,胚胎發育後期以後,體細胞中SINE的轉錄一般會被抑制,不過某些狀況下可能使其恢復表現[ 13] 。
Alu元件 是靈長類 演化過程中相當重要的SINE,約長300bp,人類基因組 中有超過百萬個Alu元件,占基因組大小超過10%[ 14] ,許多其他動物基因組中也有大量的SINE[ 15] 。SINE插入重要的基因序列可影響基因表現而造成人類的遺傳疾病 [ 13] [ 16]
,例如有些乳癌 、大腸癌 、白血病 、血友病 、囊腫性纖維化 、神經纖維瘤病 與Dent病 為Alu元件插入造成[ 4] 。
參考文獻
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