Anzeige
The so-called LINE-1 retrotransposon is a mobile genetic element that can multiply and insert itself into chromosomal DNA at many different locations. This disturbs the genetic code at the site of integration, which can have serious consequences for the organism. On the other hand, this leads to genetic variation, an absolute prerequisite for the evolution of species.
The structure of the L1ORF1p protein now allows a much more precise investigation of the mechanism of LINE-1 mobilization. This provides new insight into the relation between retrotransposons and retroviruses and probably also into certain evolutionary processes in humans and animals. Moreover, the researchers assume that the mechanism of LINE-1 retrotransposition can be exploited one day to precisely insert genetic information into specific locations. This would be an alternative to contemporary, less location-specific methods that are based on a retroviral mechanism. (PNAS, January 20th, 2009)
The LINE-1 retrotransposon is a mobile gene that has multiplied massively in the history of the human genome. Presently, approximately 17 per cent of our DNA consist of LINE-1 sequences. This is an enormous proportion if one considers that the roughly 30.000 human proteins are encoded by less that 5 per cen of the DNA. The LINE-1 retrotransposon not only propagates itself, but also is responsible for the genomic integration of approximately one million Alu-sequences (another parasitic gene). Alu-sequences are only present in higher primates and occupy another 10 per cent of our genome. The insertion of LINE-1 and Alu sequences is a continuous process and roughly every Elena Khazina and Oliver Weichenrieder / Max Planck Institute for Developmental Biologytwentieth newborn is estimated to contain at least one new insertion of such an element. Consequently, there rarely is a human gene that has not been affected in the past by the integration of a LINE-1 or Alu element. "It is difficult to believe that the massive integration of LINE-1 and Alu sequences remained without consequences on human evolution. Thus it is surprising how little we know so far about the mechanism of retrotransposition and about the proteins and nucleic acids involved in this process", says Oliver Weichenrieder, leading scientists at the Max Planck Institute for Developmental Biology. The researchers therefore try to gain new insights via the biochemical characterisation of the involved molecules and via the determination of their molecular structures. This provides the basis for a detailed functional analysis and reveals similarities to already known proteins, especially similarities that are not obvious from a simple comparison of the respective amino acid sequences.
In the presently published work Elena Khazina und Oliver Weichenrieder characterize one of two proteins that are encoded by the human LINE-1 retrotransposon. This so-called L1ORF1p protein binds to LINE-1 RNA, which was transcribed from a LINE-1 element in the genomic DNA. Subsequently, L1ORF1p likely supports the following reverse transcription of LINE-1 RNA into DNA. This process happens directly at the genomic integration site of the new LINE-1 element. The researchers show that the L1ORF1p protein consists of three parts. The first part causes a self-association such that always three molecules come together to form a trimer. The other two parts are necessary for binding LINE-1 RNA. "Especially surprising was the identification of a so-called RRM domain in the middle part of the protein, since this part was believed so far to be rather unstructured", says Elena Khazina. "Our crystal structure clearly proves the existence of this domain. Meanwhile we identified RRM-domains also in other retrotransposons, in a variety of animal and plant species", adds the structural biologist. RRM-domains (RNA Recognition Motif) occur frequently in the cell, particularly in RNA-binding proteins. The existence of an RRM-domain in L1ORF1p now explains why L1ORF1p binds LINE-1 RNA and how this could happen in detail. The insight into the structure of the L1ORF1p protein provides a new perspective and a good basis for future investigations of those cellular processes that are exploited by the LINE-1 element for its own propagation, and also for those mechanisms that are available to the cell to prevent the excessive propagation of retrotransposons.
Original publication
Elena Khazina, Oliver Weichenrieder: Non-LTR retrotransposons encode noncanonical RRM domains in their first open-reading frame. PNAS, 20. Januar 2009, vol. 106 (3), 731-736, doi: 10.1073/pnas0809964106.
Contact persons
Dr. Oliver Weichenrieder
Phone: +49 (0)7071-601-1358
E-mail: Oliver.Weichenrieder@tuebingen.mpg.de
Dr. Susanne Diederich (Public Relations)
Phone: +49 (0)7071-601-333
E-mail: presse@tuebingen.mpg.de
These images may only be used or reproduced for editorial purposes and in connection with scientific articles on our press material, in which case such usage or reproduction is free of charge and requires no permission. Any other use, in particular for commercial purposes, requires prior permission of the author or photographer. Further enquires can be answered in the Press and Public Relations Office (presse@tuebingen.mpg.de).
The Max Planck Institute for Developmental Biology conducts basic research in the fields of biochemistry, genetics and evolutionary biology. It employs about 325 people and is located at the Max Planck Campus in Tübingen. The Max Planck Institute for Developmental Biology is one of 79 research institutes that the Max Planck Society for the Advancement of Science maintains in Germany.
Dr. Susanne Diederich | Quelle: Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen: tuebingen.mpg.de
www.eb.tuebingen.mpg.de/departments/2-biochemistry/crystallography/retrotransposition-and-regulatory-rnas
Weitere Berichte zu: Alu-sequences > cellular process > chromosomal DNA > DNA > genetic code > human evolution > L1ORF1p > L1ORF1p protein > LINE-1 mobilization > LINE-1 retrotransposon > molecular parasite > parasites > PNAS > RNA > RNA-binding proteins > RRM > RRM-domain > synthetic biology
Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center
Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.
„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...
Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen
Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.
Jetzt ...
Anzeige
Anzeige

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik
Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen
23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz
Nea Kameni volcano movement captured by Envisat
23.05.2012 | Geowissenschaften
Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Exklusive Kontakte beim Investforum
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten