TŁO: Rak jest znaczącym i rosnącym problemem na całym świecie. Podczas gdy ten wzrost można częściowo przypisać rosnącej długości życia, lepszej i zwiększającym ryzyko stylem życia (takim jak palenie tytoniu, dieta i otyłość), czynniki związane z higieną, powodujące niewydolność immunoregulacyjną, mogą również odgrywać i wymagają rewizji strategii szczepień w celu ochrony przed szeregiem nowotworów oprócz w celu ochrony przed szeregiem nowotworów oprócz infekcji. DYSKUSJA: Ludzkie endogenne retrowirusy (HERV) są istotnym składnikiem szerszej rodziny retroelementów, która rodziny retroelementów, która stanowi część ludzkiego genomu. Powstały one powstały w wyniku integracji egzogennych retrowirusów z ludzkim genomem miliony lat temu. ludzkiego genomu miliony lat temu. Szacuje się, że HERV stanowią około 8% ludzkiego DNA i są wszechobecne. DNA człowieka i są wszechobecne w tkankach somatycznych i zarodkowych. Na procesy fizjologiczne i patologiczne wpływają niektóre biologicznie aktywne rodziny HERV. Antygeny HERV ulegają ekspresji tylko na niskim poziomie przez gospodarza, ale w okolicznościach niewłaściwej kontroli ich geny ulegają ekspresji na niskim poziomie. ich geny mogą inicjować lub podtrzymywać procesy patologiczne. procesy patologiczne. Chociaż dokładny mechanizm prowadzący do nieprawidłowej ekspresji genów HERVs nie został jeszcze jasno wyjaśniony, czynniki środowiskowe wydają się być Czynniki środowiskowe wydają się być zaangażowane poprzez wpływ na ludzki układ odpornościowy. wykryto w różnych typach nowotworów. Wśród różnych ludzkich endogennych rodzin retrowirusów, seria K Wśród różnych ludzkich endogennych rodzin retrowirusów, seria K była ostatnią nabytą przez gatunek ludzki. Prawdopodobnie ze względu na stosunkowo niedawne pochodzenie, HERV-K jest najbardziej kompletną i biologicznie aktywną rodziną. kompletna i biologicznie aktywna rodzina.nieprawidłowa ekspresja HERV-K nieprawidłowa ekspresja HERV-K pozornie wyzwala procesy patologiczne prowadzące do rozwoju czerniaka, ale także przyczynia się również do morfologicznych i funkcjonalnych modyfikacji komórkowych w utrzymaniu i progresji czerniaka. antygen HERV-K-MEL jest kodowany przez pseudogeny. HERV-K-MEL jest kodowany przez pseudogen włączony do genu HERV-K env. HERV-K-MEL jest ulega znacznej ekspresji w większości znamion dysplastycznych i prawidłowych, a także w innych nowotworach, takich jak mięsak. a także w innych nowotworach, takich jak mięsak, chłoniak, rak pęcherza moczowego i piersi. Sekwencja aminokwasowa sekwencja aminokwasowa podobna do HERV-K-MEL, uznana za powodującą znaczący efekt ochronny przed czerniakiem, jest współdzielona przez determinanty antygenowe wyrażane przez niektóre szczepionki, takie jak niektóre szczepionki, takie jak BCG, wirus krowianki i wirus żółtej febry. są również reaktywowane w większości ludzkich raków piersi. Przeciwciała monoklonalne i Monoklonalne i jednołańcuchowe przeciwciała przeciwko białku HERV-K Env niedawno okazały się zdolne do do blokowania proliferacji ludzkich komórek raka piersi in vitro, hamując wzrost nowotworu u myszy wzrost guza u myszy z guzami ksenograftowymi. STRESZCZENIE: Niedawne badanie epidemiologiczne dostarczyło tymczasowych dowodów na to, w jaki sposób ryzyko czerniaka można by zmniejszyć, gdyby szczepionka przeciwko wirusowi żółtej febry (YFV) zostały otrzymane co najmniej 10 lat wcześniej, prawdopodobnie zapobiegając inicjacji guza zamiast eliminować komórki czerniaka już zaatakowane. Dalsze badania są w celu potwierdzenia czasowego wzorca tej ochrony i wyeliminować/złagodzić potencjalną rolę istotnych czynników zakłócających, takich jak status społeczno-ekonomiczny i inne szczepienia. Status społeczno-ekonomiczny i inne szczepienia. Wydaje się również właściwe zbadanie potencjalnego działania ochronnego YFV przeciwko innym nowotworom złośliwym wyrażającym wysokie poziomy antygenów antygenów HERV-K, a mianowicie raka piersi, mięsaka, chłoniaka i raka pęcherza moczowego. Immunoterapia nowotworów, jak opisano w przypadku przeciwciał monoklonalnych przeciwko rakowi piersi, jest rzeczywiście uważana za bardziej złożoną. raka piersi, jest rzeczywiście uważana za bardziej złożoną i mniej korzystną niż immunoprofilaktyka. zapobieganie immunologiczne. Odporność komórkowa prawdopodobnie wywołana przez szczepionki, jak w przypadku YFV może być również zaangażowana w odpowiedź przeciwnowotworową, oprócz odporności humoralnej. --- Elementy Alu są najbardziej udanymi elementami SINE (Short INterspersed Elements) w genomach naczelnych. w genomach naczelnych i osiągnęły ponad 1 000 000 kopii w ludzkim genomie. Uważa się, że amplifikacja większości elementów Alu zachodzi poprzez ograniczoną liczbę nadaktywnych genów "master", które wytwarzają dużą liczbę kopii w długich okresach ewolucji. w długich okresach ewolucji. Jednak istnienie długowiecznych, o niskiej aktywności w ludzkim genomie sugeruje bardziej złożony mechanizm propagacji. mechanizm propagacji. Stosując zarówno podejście obliczeniowe, jak i laboratoryjne, zrekonstruowaliśmy zrekonstruowaliśmy historię ewolucji linii AluYb, jednej z najbardziej aktywnych linii Alu w ludzkim genomie. aktywnych linii Alu w ludzkim genomie. Pokazujemy, że główna ekspansja linii AluYb u ludzi jest wydarzeniem specyficznym dla gatunku, ponieważ naczelne inne niż ludzie posiadają tylko kilka elementów AluYb. Jednak najstarszy istniejący element AluYb znajdował się w ortologicznej pozycji we wszystkich badanych genomach naczelnych hominidów, wykazując, że linia AluYb powstała 18-25 milionów lat temu. Zatem, historia linii AluYb charakteryzuje się około 20 milionami lat retrotranspozycji. lat ciszy retrotranspozycyjnej poprzedzającej poważną ekspansję w ludzkim genomie w ciągu ostatnich kilku milionów lat. ludzkim genomie w ciągu ostatnich kilku milionów lat. Sugerujemy, że ewolucyjny sukces sukces rodziny Alu może być napędzany przynajmniej częściowo przez elementy "stealth-driver" elementy, które utrzymują niską aktywność retrotranspozycyjną przez dłuższe okresy czasu czasu i okazjonalnie wytwarzają krótkotrwałe hiperaktywne kopie odpowiedzialne za tworzenie i niezwykłą ekspansję elementów Alu w genomie. --- Długie i krótkie elementy przeplatane (LINE i SINE) są retroelementami, które stanowią prawie połowę ludzkiego genomu. L1 i Alu reprezentują najbardziej płodne odpowiednio rodziny LINE i SINE. Tylko kilka elementów Alu jest w stanie retropozować, a czynniki determinujące ich zdolność do retropozycji są słabo poznane. słabo poznane. Dane przedstawione w tym artykule wskazują, że długość "ogonów A" Alu "A-ogonów" jest jednym z głównych czynników determinujących zdolność do retropozycji. zdolności retropozycyjnej elementu Alu. Odcinki A analizowanych podrodzin Alu, zarówno starych (Alu S i J), jak i młodych (Ya5), miały rozkład Poissona długości ogonów A o średnim rozmiarze odpowiednio 21 i 26. W przeciwieństwie do tego, ogony A bardzo niedawnych insercji Alu (powodujących choroby) miały długość od 40 do 97 pz. długości. Analizowane elementy L1 wykazywały podobną tendencję, w której elementy związane z "chorobą" mają znacznie dłuższe ogony A (średnio 77) niż elementy elementy nawet z młodej podrodziny Ta (średnia 41). Analiza wstępnej ludzkiego genomu wykazała, że tylko około 1000 z ponad miliona elementów Alu ma ogony o długości 40 lub więcej reszt adenozynowych. Obecność tych długich odcinków A wykazuje silne odchylenie w kierunku aktywnie amplifikujących podrodzin podrodziny, zgodnie z ich odgrywaniem głównej roli w procesie amplifikacji procesie amplifikacji. Ocena 19 elementów Alu pobranych ze wstępnej sekwencji ludzkiego genomu, które są identyczne z wstawką Alu Ya5a2 w genie NF1 wykazała, że tylko pięć ma ogony z 40 lub więcej resztami adenozyny. Sekwencja analiza loci z elementami Alu zawierającymi najdłuższe ogony A (7 z 19) z genomów 19) z genomów pacjenta z NF1 i ojca ujawniła, że istnieją co najmniej dwa loci z są co najmniej dwa loci z ogonami A wystarczająco długimi, aby służyć jako elementy źródłowe w naszym modelu. Analiza długości ogona A 12 elementów Ya5a2 w różnych grupach populacji grupach populacji ludzkiej wykazała znaczną zmienność zarówno w długości ogona A i jednorodności sekwencji. Na podstawie tych obserwacji przedstawiono model przedstawiono rolę długości ogona A w określaniu, które elementy Alu są aktywne. --- W genomach naczelnych istnieje kilka odrębnych rodzin endogennych elementów retrowirusopodobnych (ERV). genomach naczelnych. Pomimo ważnych ewolucyjnych konsekwencji, jakie tych wewnątrzgenomowych pasożytów dla ich gospodarzy, nasza wiedza na temat ich ewolucji jest wciąż niewielka. na temat ich ewolucji jest wciąż niewielka. Kwestią szczególnego zainteresowania jest czy ewolucja ERV zachodzi poprzez linię główną, czy przez kilka linii współistniejących przez długi czas. linii współistniejących przez długi czas. W niniejszej pracy zastosowano podejście paleogenomiczne zostało zastosowane do badania ewolucji ERV9, jednej z rodzin endogennych retrowirusów człowieka. endogennych retrowirusów zmobilizowanych podczas ewolucji naczelnych. Poprzez przeszukując bazę danych GenBank z pierwszymi 676 bp długiego terminalnego powtórzenia ERV9 zidentyfikowaliśmy 156 różnych insercji elementów do ludzkiego genomu. Elementy te zostały pogrupowane w 14 podrodzin na podstawie kilku charakterystycznych różnic nukleotydowych. różnic nukleotydowych. Wiek każdej podrodziny został z grubsza oszacowany na podstawie średniej rozbieżności sekwencji jej członków od sekwencji konsensusu podrodziny sekwencji. Określenie sekwencyjnej kolejności substytucji diagnostycznych doprowadziło do do identyfikacji czterech odrębnych linii, które zachowały zdolność do transpozycji w dłuższych okresach ewolucji. Silne dowody na mozaikową mozaikowej ewolucji niektórych z tych linii. Podsumowując, dostępne dane dostępne dane wskazują, że nie można odrzucić możliwości, że ERV9 jest nadal aktywny w linii ludzkiej linii nie może być odrzucona. --- L1 (LINE-1), rodzina długich przeplatających się powtarzalnych DNA genomów ssaków, jest Uważa się, że jest to rodzina sekwencji wywodząca się z elementów podobnych do retrotranspozonów, ale jego aktywnie transpozycyjne jednostki nie zostały jeszcze zidentyfikowane. Opracowaliśmy nowatorską metodę selektywnej izolacji ludzkich sekwencji L1, które transponowały w stosunkowo niedawnej przeszłości i mogły nadal zachowywać cechę aktywnej jednostki L1. Z inspekcji sekwencji nukleotydów, my przypuszczaliśmy, że jednostki "aktywnego L1" lub "prawie aktywnego L1" powinny mieć wysoką zawartość dinukleotydów CpG. zawartość sekwencji dinukleotydów CpG, sekwencji gorących punktów mutacji i zawierać kilka miejsc dla rzadkich sekwencji tnących, takich jak BssH II i Nar I w ich regionach końcowych 5'. regionach końcowych. Wykorzystując te rzadkie miejsca cięcia jako markery selekcyjne, wyizolowano sekwencje L1 które charakteryzowały się wysoką zawartością CpG w regionach 5' terminalnych i ponad 90% homologii do L1. i ponad 90% homologii do transkryptów L1 znalezionych w ludzkiej linii komórek teratocarcinoma linii komórkowej. Wykazano, że te L1 są "stosunkowo nowymi jednostkami L1", które zintegrowane z chromosomami w ciągu tych kilku milionów lat podczas ewolucji. Na podstawie danych sekwencyjnych tych L1 i L1 cDNA, ustalono konsensus sekwencji regionu terminalnego 5' regionu końcowego L1 o wysokiej zawartości CpG. Region sekwencji konsensusu wykazał około 69% homologii z regionem terminalnym 5' elementu Drosophila jockey element. --- Potencjalny związek między powtórzeniami pochodzącymi od transpozonów (TDR) a metylacją ludzkich zarodkową ma znaczenie biologiczne, ponieważ wiele genów jest otoczonych przez TDR, a metylacja może wpływać na ekspresję pobliskich genów. Ponadto, metylacja DNA została zasugerowana jako globalny mechanizm obronny przed niestabilnością genomu niestabilnością genomu zagrożoną przez TDR. Zbadaliśmy korelację między gęstością HapMap metylowych SNP (mSNP), markera metylacji linii zarodkowej, a odsetkiem TDR. odsetkiem TDR. Po skorygowaniu o zmienne zakłócające, znaleźliśmy ujemną korelację między odsetkiem powtórzeń Alu a gęstością mSNP dla 125-1000 kb. Podobne wyniki uzyskano dla najbardziej aktywnej podgrupy powtórzeń Alu. powtórzeń. W przeciwieństwie do tego, ujemną korelację między proporcją powtórzeń L1 a gęstością mSNP stwierdzono tylko w większych oknach 1000 kb. Korzystanie z metylacji metylacji na komórkach zarodkowych (plemnikach) z Human Epigenome Project, stwierdziliśmy niższy odsetek powtórzeń odsetek powtórzeń Alu sąsiadujących (3-15 kb) z hipermetylowanymi amplikonami. Wręcz przeciwnie przeciwnie, był wyższy odsetek powtórzeń L1 w 3-5 kb sekwencji flankującej hipermetylowane amplikony. sekwencji flankującej hipermetylowane amplikony, ale nie w bokach 10-15 kb. Nasze dane wskazują na zróżnicowaną odpowiedź na główne rodziny powtórzeń i że metylacja DNA jest mało prawdopodobne, aby metylacja DNA była jednolitym globalnym systemem obrony przed wszystkimi TDR. Wydaje się odgrywać rolę w podgrupie L1, z sekwencjami sąsiadującymi z powtórzeniami L1 są metylowane w odpowiedzi na ich bliskość. W przeciwieństwie do tego, sekwencje sekwencje sąsiadujące z powtórzeniami Alu wydają się być hipometylowane, co przemawia przeciwko roli metylacji w obronie linii zarodkowej przed tymi elementami. --- Rodzina HERV-H jest najliczniejszą rodziną HERV w ludzkim genomie z ponad 1000 kopiami, w tym ponad 1000 kopii, w tym w pełnej długości, skróconej formie i pojedynczych LTR. My badaliśmy fragmenty genu otoczki (env) rodziny HERV-H w różnych ludzkich tkankach i komórkach nowotworowych. tkankach i komórkach nowotworowych. Fragmenty env zostały wykryte w mRNA kilku ludzkich tkanek (łożysko, mięśnie szkieletowe, śledziona i grasica) i komórkach nowotworowych (RT4, BT-474, HCT-116, TE-1, UO-31, Jurkat, HepG2, A549, MCF7, OVCAR-3, MIA-PaCa-2, PC3, LOX-IMVI, AZ521, 2F7, U-937 i C-33A) metodą RT-PCR. Produkty Produkty RT-PCR zostały sklonowane i zsekwencjonowane. Nowe 12 klonów z ludzkich tkanek i 48 klonów z komórek nowotworowych sekwencji genu env należących do rodziny HERV-H wykazały 84,3-98,1% podobieństwo sekwencji do sekwencji HERV-H (AF108843). Wydedukowane sekwencje sekwencje aminokwasowe 60 klonów z ludzkich tkanek i linii komórek nowotworowych wykazały liczne przesunięcia ramki i kodony zakończenia spowodowane delecją/insercją lub mutacji punktowej, z wyjątkiem ośmiu klonów, jak poniżej: HHE9-1, HHE9-5 (mięśnie szkieletowe), HHE10-5 (śledziona), CHE10-9 (MCF7), CHE12-4, CHE12-5 (MIA-PaCa-2) i CHE18-1, CHE18-3 (C-33A) do tego z HERV-H (AF108843). A drzewo filogenetyczne rodziny HERV-H zostało skonstruowane w celu zrozumienia ich związek, wskazując, że zostały one podzielone na trzy grupy, jedną główną (grupa I) i dwie mniejsze (grupa II i III), poprzez rozbieżność sekwencji. Rodzina Rodziny HERV-H w grupie I zostały namnożone na ludzkim genomie podczas ewolucji hominoidów. ewolucji hominidów. Te aktywne elementy HERV-H są warte dalszych badań jako potencjalny wpływ patogenny na różne choroby człowieka, w tym nowotwory. --- Wszystkie autonomiczne retrotranspozony niebędące długimi terminalnymi powtórzeniami (nie-LTR) u kręgowców kodują enzym podobny do endonukleazy apurynowej/apirymidynowej niezbędny do rozszczepienia sekwencji docelowej i późniejszej odwrotnej transkrypcji. transkrypcji. Opisujemy tutaj retrotranspozony kręgowców inne niż LTR kodujące inny typ endonukleazy bardziej związany z enzymami restrykcyjnymi typu IIS. Takie retrotranspozony zostały wykryte do tej pory tylko u trypanosomów, nicieni, i stawonogów. Retrotranspozon Rex6 został zidentyfikowany w genomie kilku ryb ryb teleostatycznych, w tym Xiphophorus maculatus (platyfish), Oryzias latipes (medakafish), Oreochromis niloticus (tilapia nilowa) i Fugu rubripes (rozdymka japońska). rozdymka japońska). Rex6 koduje odwrotną transkryptazę i domniemaną endukleazę restrykcyjną podobną do enzymu endonukleazę restrykcyjną i jest członkiem rodziny R4 retrotranspozonów innych niż LTR retrotranspozonów zawierających elementy Dong i R4 występujące u nicieni i owadów. owadów. Rex6 był aktywny u wielu gatunków podczas ewolucji teleostów i przeszedł kilka wybuchów retrotranspozycji (niektóre z nich były stosunkowo niedawne) co doprowadziło do wysokiej liczby kopii Rex6 w genomie wielu ryb. Niezwykle skrajnie skrócone sekwencje związane z Rex6 zostały wykryte przez badanie baz danych w gadów, w tym węża Trimeresus flavoviridis i jaszczurki Anolis carolinensis, ale nie w sekwencjach z projektu ludzkiego genomu, co sugeruje że element ten mógł zostać utracony z niektórych linii kręgowców.
Jakie są główne klasy retrotranspozonów aktywnych w ludzkim genomie?
LINE-1 (L1), Alu, SVA