Retrotranspozon z długim przeplatanym elementem 1 (LINE-1) to „starożytny pasożyt genetyczny”, który zapisał około jednej trzeciej ludzkiego genomu za pomocą mechanizmu „kopiuj i wklej” i służy jako aktywne źródło różnorodności genetycznej i ludzkiego choroba.

Ludzki genom zawiera około pół miliona kopii LINE-1. Źródło obrazu: Baldwin i in., doi: 10.1038/s41586-023-06947-z.

Retrotranspozon LINE-1, jeden z najpowszechniejszych elementów ludzkiego DNA, stanowi główną część „ciemnego genomu”, czyli słabo poznanego materiału genetycznego, który nie zapewnia wzorców żadnego z białek wykorzystywanych przez organizm ludzki.

Zwykle uśpiona w zdrowych komórkach, w chorobie LINE-1 może się uwolnić i wytwarzać białka, w tym jedno zwane białkiem LINE-1 ORF2 (LINE-1 ORF2p), które próbuje dodać nowe, powodujące mutacje kopie LINE-1 z powrotem do naszego organizmu. DNA.

Zwiększona aktywność elementów LINE-1 wydaje się być częstą przyczyną chorób autoimmunologicznych, nowotworów i innych chorób.

Szczegółowa wiedza na temat LINE-1, wraz z LINE-1 RNA i LINE-1 ORF2p, może umożliwić odkrycie lub stworzenie leków, które wiążą się z jedną lub większą liczbą tych cząsteczek i powstrzymują je przed uszkodzeniem organizmu.

„Retrotranspozony są często określane jako „skaczące geny”, które wstawiają się do naszych chromosomów za pomocą mechanizmu „kopiuj i wklej”” – powiedział profesor Matthias Götte z Uniwersytetu Alberty.

„Odkryliśmy podstawowe etapy tego procesu, które mogą następnie doprowadzić nas do znalezienia sposobów hamowania enzymu i ostatecznie leczenia tych chorób”.

Zespołowi udało się wykonać pierwsze zdjęcia LINE-1 ORF2p w wysokiej rozdzielczości i ujawnić jego szczegóły strukturalne.

„Jak wyjaśnia artykuł, analizy te ujawniają zawiłe działanie maszyny molekularnej, która napisała prawie połowę ludzkiego genomu” – powiedział Eddy Arnold, profesor Uniwersytetu Rutgers.

„Zdrowy organizm ma mechanizmy, które je tłumią, ale w stanach chorobowych, takich jak nowotwory, systemy te nie działają prawidłowo”.

„Dzięki temu niesamowitemu wysiłkowi zespołu szczegółowo rozumiemy, jak działa LINE-1 ORF2p, które istniejące leki działają, a które nie, i dlaczego”.

„Poczyniliśmy także znaczne postępy w zrozumieniu ewolucji tych pierwiastków i jej związku z wirusami”.

„Wszystko to było możliwe tylko dzięki wysoce współpracującemu i multidyscyplinarnemu zespołowi”.

„Głównym powodem, dla którego udało nam się dokonać tych postępów, był niezwykle utalentowany zespół posiadający głęboką wiedzę z zakresu biologii strukturalnej i biochemii, zarówno elementów mobilnych, jak i wirusów” – powiedział dr Martin Taylor, badacz w Massachusetts General Hospital i Harvardzie Szkoła Medyczna.

„Te cząsteczki mają na nas wpływ wykraczający poza choroby” – powiedział profesor Francesc Xavier Ruiz z Uniwersytetu Rutgers.

„Na przykład badacze odkryli, że umieszczenie tych „śmieciowych” DNA w środku genów kodujących ogon u hominidów może wyjaśnić, dlaczego nie mamy już ogonów”.

„W rzeczywistości funkcje biologiczne ciemnego genomu pozostają w dużej mierze nieznane, ale najwyraźniej działania w nim mogą ukształtować to, kim jesteśmy” – stwierdził profesor Arnold.

„Był to duży wysiłek zespołowy światowej klasy biologów strukturalnych” – powiedział profesor Götte.

„Skuteczne metody leczenia ważnych chorób ludzkich można opracować jedynie w oparciu o bardzo mocne podstawy naukowe”.

Artykuł opisujący te badania ukazał się 14 grudnia w czasopiśmie Natura.

_____

ET Baldwina i in. Struktury, funkcje i adaptacje ludzkiego białka LINE-1 ORF2. Natura, opublikowano w internecie 14 grudnia 2023 r.; doi: 10.1038/s41586-023-06947-z