Long interspersed nuclear element

LINEs sind mobile DNA-Elemente, die aufgrund ihrer kodierten Endonuklease und reversen Transkriptase autonom retrotransponieren können. Ihre Transkription erfolgt hauptsächlich durch die RNA-Polymerase II und wird zusätzlich durch regulatorische Mechanismen beeinflusst.

Die funktionell aktiven LINE-Elemente werden als L1-Elemente bezeichnet. Sie besitzen zwei offene Leserahmen (ORF1 und ORF2): ORF1 kodiert ein RNA-bindendes Protein (RBP), während ORF2 ein bifunktionelles Protein mit Endonuklease- und reverser-Transkriptase-Aktivität kodiert.

Die meisten L1-Elemente sind aufgrund unvollständiger Retrotranspositionen verkürzt und weisen häufig eine unvollständige 5′-UTR auf. Dennoch können viele dieser Elemente transkriptionell aktiv sein und funktionelle Rollen im Genom übernehmen.

L1-Elemente vermehren sich über einen "copy-and-paste"-Mechanismus (Retrotransposition). Nach der Transkription durch die RNA-Polymerase II wird die mRNA im Zytoplasma translatiert. Die entstehenden ORF1- und ORF2-Proteine binden bevorzugt an ihre eigene mRNA (cis-Präferenz) und bilden einen Ribonukleoprotein-Komplex.

Dieser gelangt zurück in den Zellkern, wo die Endonuklease von ORF2 einen Einzelstrangbruch in der Ziel-DNA erzeugt. Anschließend nutzt die reverse Transkriptase das freie 3′-OH-Ende als Primer zur Synthese einer cDNA aus der L1-mRNA. Dieser Vorgang wird als Target-Primed Reverse Transcription (TPRT) bezeichnet.^[1] Nach Abschluss der DNA-Synthese und Reparatur ist eine neue Kopie des L1-Elements in das Genom integriert.

LINE-Insertionen können zu verschiedenen genetischen Erkrankungen führen, wenn sie in wichtige Gene integrieren oder deren Expression stören. Beispiele sind Hämophilie A durch L1-Insertion in das Faktor VIII-Gen oder Duchenne-Muskeldystrophie durch Insertion in das Dystrophin-Gen. Darüber hinaus können LINEs zur genomischen Instabilität beitragen und sind möglicherweise an der Entstehung von Tumoren beteiligt.

Andererseits tragen LINEs zur genetischen Vielfalt und Adaptation bei.

• Nordheim, Knippers: Molekulare Genetik. 10. Auflage, Thieme Verlag