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長末端反復配列（LTR ）は、数百塩基対の長さのDNAの同一配列のペアであり、真核生物のゲノム内でレトロトランスポゾン、内因性レトロウイルス、またはレトロウイルスプロウイルスを形成する一連の遺伝子または擬似遺伝子の両端に存在します。すべてのレトロウイルスゲノムはLTRに挟まれていますが、LTRのないレトロトランスポゾンもいくつかあります。通常、一対のLTRに挟まれた要素は逆転写酵素とインテグラーゼをコードし、要素をコピーしてゲノムの別の場所に挿入できるようにします。このようなLTRに挟まれた要素のコピーは、ゲノム内に数百または数千回見つかることがよくあります。LTRレトロトランスポゾンは、ヒトゲノムの約8％を占めています。[1]
最初のLTR配列は1977年と1980年にAPチェルニロフスキー氏とJ.シャイン氏によって発見されました。 [2] [3]
転写
LTR に挟まれた配列は部分的にRNA 中間体に転写され、続いて逆転写されて相補 DNA (cDNA)となり、最終的に完全な LTR を含む dsDNA (二本鎖 DNA) になります。その後、LTR は LTR 特異的インテグラーゼを介して DNA を宿主染色体の別の領域に統合します。
ヒト免疫不全ウイルス ( HIV )などのレトロウイルスはこの基本的なメカニズムを利用しています。
レトロウイルス挿入の年代測定
5' LTRと3' LTRは挿入時に同一であるため、対になったLTRの差を利用して、古代のレトロウイルス挿入の年代を推定することができます。この年代測定法は古ウイルス学者によって使用されていますが、遺伝子変換や相同組換えなどの交絡因子を考慮に入れていません。[4]
HIV-1
HIV -1 LTR は長さが 634 bp [5]で、他のレトロウイルスLTR と同様に、U3、R、U5 領域に分割されています。U3 と U5 は、転写因子部位と、LTR 活性およびウイルス遺伝子発現への影響に応じてさらに細分化されています。逆転写の多段階プロセスにより、プロウイルス DNA の両端に、それぞれ U3、R、U5 領域からなる 2 つの同一の LTR が配置されます。LTR の両端は、その後、プロウイルスを宿主ゲノムに統合する役割を果たします。プロウイルスが統合されると、5' 末端の LTR はレトロウイルスゲノム全体のプロモーターとして機能し、3' 末端の LTR は新生ウイルス RNA のポリアデニル化を促進し、HIV-1、HIV-2、SIV ではアクセサリ タンパク質Nefをコードします。[6]
遺伝子発現に必要なシグナルはすべてLTRに含まれています：エンハンサー、プロモーター（転写エンハンサーまたは調節要素の両方を持つことができます）、転写開始（キャッピングなど）、転写ターミネーター、ポリアデニル化シグナル。[7]
HIV-1 では、5'UTR領域は機能的および構造的な違いに応じていくつかのサブ領域に分類されています。
- TAR（トランス活性化応答要素）は、ウイルスタンパク質との相互作用を介して転写活性化に重要な役割を果たします。これは、ウイルス転写活性化タンパク質Tatと相互作用する二次構造の隆起を伴う26塩基対からなる非常に安定したステムループ構造を形成します。[8]
- ポリAは切断とポリアデニル化に必要なため、二量体化とゲノムパッケージングの両方で役割を果たします。切断プロセスを効率的にするためには、上流（U3領域）と下流（U5領域）の配列が必要であることが報告されています。[9]
- PBS（プライマー結合部位）は18ヌクレオチドの長さで、逆転写の開始に必要なtRNA Lysプライマーに結合する特定の配列を持っています。 [10]
- Psi（Ψ）、またはPsiパッケージングエレメントは、ウイルスゲノムをカプシドにパッケージングする制御に関与するユニークなモチーフである。これは4つのステムループ（SL）構造で構成され、主要なスプライシングドナー部位が2番目のSLに埋め込まれている。[11]
- DIS（二量体開始部位）は、多くのレトロウイルスのPsiパッケージング要素のSL1ステムループを構成する、高度に保存されたRNA-RNA相互作用配列です。DISは、 HIV-1 RNAゲノム間でキッシングループ複合体を形成し、それらを二量体化してカプシド化する、保存されたステムと回文ループを特徴としています。[12]
転写は R の先頭から始まり、キャップされ、U5 とプロウイルスの残りの部分を経て進み、通常は 3' LTR の R 配列の直後にポリ A 領域が追加されることで終了します。
HIV LTR の両方が転写プロモーターとして機能できるという発見は、両方の要素がヌクレオチド配列で明らかに同一であるため、驚くべきことではありません。代わりに、3' LTR は転写終結とポリアデニル化に作用します。ただし、5' LTR の転写活性は 3' LTR の転写活性よりもはるかに高いことが示唆されており、これは他のレトロウイルスの状況と非常によく似ています。[7]
ヒト免疫不全ウイルス1型プロウイルスの転写中、5'末端反復配列（LTR）に存在するポリアデニル化シグナルは無視され、3'LTRに存在する同一のポリアデニル化シグナルが効率的に利用される。HIV-1 LTR U3領域内に存在する転写配列は、シスで作用して3' LTR内のポリアデニル化を促進することが示唆されている。[13]
参照
参考文献
- ^ Ishak, Charles A.; De Carvalho, Daniel D. (2020). 「がんの発生と治療における内因性レトロエレメントの再活性化」。Annual Review of Cancer Biology 4 : 159–176. doi : 10.1146/annurev-cancerbio-030419-033525 .
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- ^ Czernilofsky, AP; Delorbe, W.; Swanstrom, R.; Varmus, HE; Bishop, JM; Tischer, E.; Goodman, HM (1980). 「鳥肉腫ウイルスゲノムの 3′ 末端にある非翻訳だが保存されたドメインのヌクレオチド配列」。Nucleic Acids Research . 8 (13): 2967–84. doi :10.1093/nar/8.13.2967. PMC 324138 . PMID 6253899.
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズの Long Terminal Repeat に関連するメディア- 米国国立医学図書館の医学件名標目表(MeSH)における Long+Terminal+Repeat