Elemento nuclear intercalado largo

Los elementos nucleares intercalados largos ( LINEs ) ^{[ 1 ]} (también conocidos como elementos nucleotídicos intercalados largos ^{[ 2 ]} o elementos intercalados largos ^{[ 3 ]} ) son un grupo de retrotransposones sin LTR ( repetición terminal larga ) que se encuentran ampliamente distribuidos en el genoma de muchos eucariotas . ^{[ 4 ] [ 5 ]} Los LINEs contienen un promotor interno de Pol II para iniciar la transcripción a ARNm . Generalmente codifican una proteína de unión a ARN/ADN (ORF1) y una transcriptasa inversa y endonucleasa combinadas (ORF2). ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Los LINE son el elemento transponible más abundante dentro del genoma humano , ^{[ 8 ]} con aproximadamente el 20,7% de las secuencias identificadas como derivadas de LINE. El único linaje activo de LINE encontrado en humanos pertenece a la clase LINE-1 y se denomina L1Hs. ^{[ 9 ]} El genoma humano contiene aproximadamente 100.000 elementos LINE-1 truncados y 4.000 de longitud completa. ^{[ 10 ]} Debido a la acumulación de mutaciones aleatorias, la secuencia de muchos LINE se ha degenerado hasta el punto de que ya no se transcriben ni se traducen. Las comparaciones de secuencias de ADN de LINE se pueden utilizar para datar las inserciones de transposones en el genoma, una técnica conocida como datación LTR .

La primera descripción de una secuencia derivada de LINE de aproximadamente 6,4 kb de longitud fue publicada por J. Adams et al. en 1980. ^{[ 11 ]}

Basándose en las características estructurales y la filogenia de la proteína esencial ORF2p, los LINE se pueden separar en seis grupos principales, denominados R2, RanI, L1, RTE, I y Jockey. Estos grupos se pueden subdividir a su vez en al menos 28 clados. ^{[ 12 ]}

En los genomas de plantas, hasta ahora solo se han reportado LINEs de los clados L1 y RTE. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} Mientras que los elementos L1 se diversifican en varios subclados, los LINEs de tipo RTE están altamente conservados, constituyendo a menudo una sola familia. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

En los hongos, se han identificado elementos Tad, L1, CRE, Deceiver y similares a Inkcap, ^{[ 18 ]} y los elementos similares a Tad aparecen exclusivamente en los genomas de los hongos. ^{[ 19 ]}

Todos los elementos LINE codifican al menos una proteína, ORF2, que contiene un dominio RT y un dominio endonucleasa (EN), ya sea un APE N-terminal o un RLE C-terminal , o raramente ambos. Ocasionalmente está presente un dominio ribonucleasa H. Excepto en el caso de las superfamilias evolutivamente antiguas R2 y RTE, los elementos LINE suelen codificar otra proteína llamada ORF1, que puede contener un Gag-knuckle , un RRM similar a L1 ( InterPro : IPR035300 ) y/o una esterasa. Los elementos LINE son relativamente raros en comparación con los retrotransposones LTR en plantas, hongos o insectos, pero son dominantes en vertebrados y especialmente en mamíferos, donde representan alrededor del 20% del genoma. ^{[ 12 ] : fig. 1} 

Los elementos LINE se propagan mediante un mecanismo denominado transcripción inversa cebada por el objetivo (TPRT, por sus siglas en inglés), que se describió por primera vez para el elemento R2 del gusano de seda Bombyx mori .

Las proteínas ORF2 (y ORF1 cuando está presente) se asocian principalmente en cis con su ARNm codificante , formando un complejo de ribonucleoproteína (RNP), probablemente compuesto por dos ORF2 y un número desconocido de trímeros de ORF1. ^{[ 29 ]} El complejo se transporta de vuelta al núcleo , donde el dominio endonucleasa de ORF2 abre el ADN (en los motivos de hexanucleótidos TTAAAA en mamíferos ^{[ 30 ]} ). De esta forma, se libera un grupo 3'OH para que la transcriptasa inversa inicie la retrotranscripción del transcrito de ARN LINE. Tras la retrotranscripción, la cadena diana se escinde y el ADNc recién creado se integra. ^{[ 31 ]}

Las nuevas inserciones crean pequeñas duplicaciones del sitio diana (TSD), y la mayoría de las nuevas inserciones están severamente truncadas en el extremo 5' (tamaño promedio de inserción de 900 pb en humanos) y a menudo invertidas (Szak et al., 2002). Debido a que carecen de su región 5'UTR, la mayoría de las nuevas inserciones no son funcionales.

Se ha demostrado que las células huésped regulan la actividad de retrotransposición de L1, por ejemplo, mediante silenciamiento epigenético. Por ejemplo, el mecanismo de interferencia de ARN (ARNi) de los ARN pequeños de interferencia derivados de secuencias L1 puede causar la supresión de la retrotransposición de L1 . ^{[ 32 ]}

En los genomas de las plantas, la modificación epigenética de los LINE puede provocar cambios en la expresión de genes cercanos e incluso cambios fenotípicos: en el genoma de la palma aceitera, la metilación de un LINE de tipo Karma subyace a la variante somaclonal, 'mantled', de esta planta, responsable de una drástica pérdida de rendimiento. ^{[ 33 ]}

Se ha informado de la restricción de elementos LINE-1 mediada por APOBEC3C humano , y esto se debe a la interacción entre A3C y ORF1p que afecta la actividad de la transcriptasa inversa. ^{[ 34 ]}

Un ejemplo histórico de enfermedad conferida por L1 es la hemofilia A, que es causada por mutagénesis insercional . ^{[ 35 ]} Hay casi 100 ejemplos de enfermedades conocidas causadas por inserciones de retroelementos, incluidos algunos tipos de cáncer y trastornos neurológicos. ^{[ 36 ]} Se ha informado una correlación entre la movilización de L1 y la oncogénesis para el cáncer de células epiteliales ( carcinoma ). ^{[ 37 ]} La hipometilación de LINES está asociada con inestabilidad cromosómica y expresión génica alterada ^{[ 38 ]} y se encuentra en varios tipos de células cancerosas en varios tipos de tejidos. ^{[ 39 ] [ 38 ]} La hipometilación de un L1 específico ubicado en el oncogen MET está asociada con la tumorogénesis del cáncer de vejiga, ^{[ 40 ]} El trastorno del sueño por trabajo por turnos ^{[ 41 ]} está asociado con un mayor riesgo de cáncer porque la exposición a la luz por la noche reduce la melatonina , una hormona que ha demostrado reducir la inestabilidad del genoma inducida por L1 . ^{[ 42 ]}