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不同 HeLa 株中转座的可变模式为 SINE RNA 转座过程提供了机制上的见解。

Variable patterns of retrotransposition in different HeLa strains provide mechanistic insights into SINE RNA mobilization processes.

机构信息

Department of Human Genetics, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.

Department of Genomic Medicine, GENYO, Centre for Genomics and Oncological Research, Pfizer-University of Granada-Andalusian Regional Government, PTS Granada 18016, Spain.

出版信息

Nucleic Acids Res. 2024 Jul 22;52(13):7761-7779. doi: 10.1093/nar/gkae448.

DOI:10.1093/nar/gkae448
PMID:38850156
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11260458/
Abstract

Alu elements are non-autonomous Short INterspersed Elements (SINEs) derived from the 7SL RNA gene that are present at over one million copies in human genomic DNA. Alu mobilizes by a mechanism known as retrotransposition, which requires the Long INterspersed Element-1 (LINE-1) ORF2-encoded protein (ORF2p). Here, we demonstrate that HeLa strains differ in their capacity to support Alu retrotransposition. Human Alu elements retrotranspose efficiently in HeLa-HA and HeLa-CCL2 (Alu-permissive) strains, but not in HeLa-JVM or HeLa-H1 (Alu-nonpermissive) strains. A similar pattern of retrotransposition was observed for other 7SL RNA-derived SINEs and tRNA-derived SINEs. In contrast, mammalian LINE-1s, a zebrafish LINE, a human SINE-VNTR-Alu (SVA) element, and an L1 ORF1-containing mRNA can retrotranspose in all four HeLa strains. Using an in vitro reverse transcriptase-based assay, we show that Alu RNAs associate with ORF2p and are converted into cDNAs in both Alu-permissive and Alu-nonpermissive HeLa strains, suggesting that 7SL- and tRNA-derived SINEs use strategies to 'hijack' L1 ORF2p that are distinct from those used by SVA elements and ORF1-containing mRNAs. These data further suggest ORF2p associates with the Alu RNA poly(A) tract in both Alu-permissive and Alu-nonpermissive HeLa strains, but that Alu retrotransposition is blocked after this critical step in Alu-nonpermissive HeLa strains.

摘要

Alu 元件是非自主的短散布元件 (SINEs)，源自 7SL RNA 基因，在人类基因组 DNA 中存在超过一百万份拷贝。Alu 通过一种称为逆转录转座的机制移动，该机制需要长散布元件-1 (LINE-1) ORF2 编码的蛋白 (ORF2p)。在这里，我们证明 HeLa 株系在支持 Alu 逆转录转座的能力上有所不同。人类 Alu 元件在 HeLa-HA 和 HeLa-CCL2（Alu 允许）株系中有效地逆转录转座，但在 HeLa-JVM 或 HeLa-H1（Alu 不允许）株系中不行。其他 7SL RNA 衍生的 SINEs 和 tRNA 衍生的 SINEs 的逆转录转座也呈现出类似的模式。相比之下，哺乳动物 LINE-1s、一种斑马鱼 LINE、一种人类 SINE-VNTR-Alu (SVA) 元件和一种含有 L1 ORF1 的 mRNA 可以在所有四种 HeLa 株系中逆转录转座。使用基于体外逆转录酶的测定，我们表明 Alu RNA 与 ORF2p 结合，并在 Alu 允许和 Alu 不允许的 HeLa 株系中转化为 cDNA，这表明 7SL 和 tRNA 衍生的 SINEs 使用与 SVA 元件和含有 ORF1 的 mRNA 不同的策略来“劫持”L1 ORF2p。这些数据进一步表明，ORF2p 与 Alu 允许和 Alu 不允许的 HeLa 株系中的 Alu RNA 聚 (A) 区结合，但 Alu 逆转录转座在 Alu 不允许的 HeLa 株系中这一关键步骤之后被阻断。

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