ヒトレトロトランスポゾンLine-1の包括的なスキャン突然変異誘発は、機能に不可欠なモチーフを識別します

長い散在する核元素-1（LINE-1、L1）は、ヒトゲノムで唯一の自律的な活性転移性要素です。L1エンコードされたタンパク質orf1pおよびorf2pにより、「コピーと患者」メカニズムを介して、ある遺伝子座から別の遺伝子座にジャンプすることができます。Orf1pはRNA結合タンパク質であり、Orf2Pにはエンドヌクレアーゼと逆転写酵素活性があります。ヒトゲノムの膨大な数の切り捨てられたL1残骸は、宿主が完全なL1複製を防ぐためのメカニズムを進化させ、それにより活性要素の増殖を減らし、L1の変異原性を低下させる可能性が高いことを示唆しています。次に、L1は、フルレングスの複製を成功させる確率を高めるために長さが最小限に抑えられているようです。この合理化は、情報密度が高いと予想されます。ここでは、orf1pとorf2pに沿ってスキャンして機能的に重要な領域を特定する538の連続したトライアルナイン置換のライブラリの構造と初期特性について説明します。合理化仮説に従って、レトロトランスポジションは、ORF1PおよびORF2Pの突然変異に全体的に非常に敏感でした。トライアニン変異体の16％のみが、近くのワイルド型（WT）活性を保持していました。すべてのORF1P変異体は、wtに近いレベルのmRNA転写産物を形成し、75％はタンパク質に近いレベルを形成しました。2つのORF1P変異体は、ユニークな核小体リロケーション表現型を提示しました。突然変異誘発に敏感であるが系統発生的保存を欠くORF2Pの領域も特定されました。レトロトランスポジションに最も重要な地域に関する包括的な情報を提供します。このリソースは、L1ライフサイクル全体でRNA、タンパク質、および標的DNAと形成される分子間相互作用の将来の研究を導きます。

Long Interspersed Nuclear Element-1 (LINE-1, L1) is the only autonomous active transposable element in the human genome. The L1-encoded proteins ORF1p and ORF2p enable the element to jump from one locus to another via a "copy-and-paste" mechanism. ORF1p is an RNA-binding protein, and ORF2p has endonuclease and reverse transcriptase activities. The huge number of truncated L1 remnants in the human genome suggests that the host has likely evolved mechanisms to prevent full L1 replication, and thereby decrease the proliferation of active elements and reduce the mutagenic potential of L1. In turn, L1 appears to have a minimized length to increase the probability of successful full-length replication. This streamlining would be expected to lead to high information density. Here, we describe the construction and initial characterization of a library of 538 consecutive trialanine substitutions that scan along ORF1p and ORF2p to identify functionally important regions. In accordance with the streamlining hypothesis, retrotransposition was overall very sensitive to mutations in ORF1p and ORF2p; only 16% of trialanine mutants retained near-wild-type (WT) activity. All ORF1p mutants formed near-WT levels of mRNA transcripts and 75% formed near-WT levels of protein. Two ORF1p mutants presented a unique nucleolar-relocalization phenotype. Regions of ORF2p that are sensitive to mutagenesis but lack phylogenetic conservation were also identified. We provide comprehensive information on the regions most critical to retrotransposition. This resource will guide future studies of intermolecular interactions that form with RNA, proteins, and target DNA throughout the L1 life cycle.