Il mio libro di biologia del 2008 (1) afferma che circa il 10% del genoma umano è costituito da elementi Alu relativamente corti (lunghi circa 300 nucleotidi) che non codificano per proteine ma molti dei quali sono trascritti in RNA. Questi elementi Alu hanno qualche funzione nella cellula?
(1) Biology, 8th ed., Campbell & Reece, 2008
Gli elementi in alluminio sono un tipo di elemento trasponibile. Possiedono i mezzi per la propria duplicazione e movimento. Alu è un elemento SINE-like che viene trascritto da RNA Pol III, quindi una singola copia di DNA può creare più copie di RNA, ciascuna in grado di inserirsi nel DNA, quindi non c'è da meravigliarsi che abbiano un numero di copie molto alto. Ecco un'immagine di un mezzo di inserimento http://www.nature.com/nrg/journal/v3/n5/box/nrg798_BX1.html, anche se probabilmente ce ne sono altri.
Non hanno "una funzione" di per sé, in quanto non sono selezionati per, sono solo raramente selezionati e ce ne sono così tanti. Non aggiungono funzionalità, ma piuttosto sono una metà della "guerra" tra elementi trasponibili e virus rispetto all'evoluzione del genoma per mitigare i danni che causano. Sono, ovviamente, comunemente usati come fonti di nuovo DNA per l'evoluzione della sequenza, o possono essere usati per creare trasposizioni o altri riarrangiamenti cromosomici, ma per lo più non riescono a causare troppi danni e quindi tendono ad accumularsi nel genoma.
A causa della capacità di retrotrasposizione di Alu e di altri elementi intervallati, l'inserimento in parti del genoma può contribuire alla diversità genetica tra la popolazione. Questo può essere analogo alle mutazioni puntiformi casuali accumulate nel corso della vita.
Alcune di queste mutazioni possono essere utili e aumentare la forma fisica complessiva dell'organismo. Tuttavia, molte di queste mutazioni e inserimenti casuali sono dannosi soprattutto quando gli elementi si inseriscono in geni essenziali o geni oncosoppressori (che portano al cancro).
Non ho davvero studiato questo, tuttavia wikipedia fa un buon lavoro parlando di alcune delle funzioni, in particolare delle malattie associate che derivano da cambiamenti in quelle sequenze. Di particolare interesse è questa frase:
La scoperta delle sottofamiglie Alu ha portato all'ipotesi di geni master / source e ha fornito il collegamento definitivo tra elementi trasponibili (elementi attivi) e DNA ripetitivo intervallato (mutato copie di elementi attivi).
L'articolo prosegue discutendo gli effetti dei cambiamenti di Alu:
Gli elementi di Alu sono una fonte comune di mutazione negli esseri umani, ma tali mutazioni sono spesso limitate a regioni non codificanti dove hanno un impatto poco distinguibile sul portatore [citazione necessaria]. Tuttavia, la variazione generata può essere utilizzata negli studi sul movimento e l'ascendenza delle popolazioni umane [citazione necessaria], e l'effetto mutageno di Alu [9] e dei retrotrasposoni in generale [10] ha svolto un ruolo importante nella recente evoluzione del genoma umano. Ci sono anche una serie di casi in cui le inserzioni o delezioni di alluminio sono associate a effetti specifici nell'uomo:
Associazioni con malattie umane
Le inserzioni di alluminio a volte sono dirompenti e possono provocare malattie ereditarie. Tuttavia, la maggior parte delle variazioni di Alu agisce come marker che si separano con la malattia, quindi la presenza di un particolare allele Alu non significa che il portatore contrarrà definitivamente la malattia. Il primo rapporto sulla ricombinazione mediata da alluminio che causa una predisposizione ereditaria prevalente al cancro è stato un rapporto del 1995 sul cancro colorettale ereditario non poliposico.
Le seguenti malattie umane sono state collegate con inserzioni di alluminio:
Cancro al seno
Sarcoma di Ewing
Ipercolesterolemia familiare
Emofilia
Neurofibromatosi
Diabete mellito di tipo II
E le seguenti malattie sono state associate a variazioni del DNA a singolo nucleotide negli elementi Alu che influiscono sui livelli di trascrizione:
Morbo di Alzheimer
Cancro ai polmoni
Cancro allo stomaco
Altre mutazioni umane associate all'alluminio
Il gene ACE, che codifica per l'angiotensina- converting_enzyme, ha 2 varianti comuni, una con un inserto Alu (ACE-I) e una con Alu eliminato (ACE-D). Questa variazione è stata collegata a cambiamenti nell'abilità sportiva: la presenza dell'elemento Alu è associata a migliori prestazioni in eventi orientati alla resistenza (es. Triathlon), mentre la sua assenza è associata a prestazioni orientate alla forza e alla potenza
La duplicazione del gene opsina che ha portato al riacquisto della tricromazia nei primati del Vecchio Mondo (inclusi gli esseri umani) è affiancata da un elemento Alu, che implica il ruolo di Alu nell'evoluzione della visione a tre colori.
Naturalmente, c'è ancora molto da studiare su questo. Ad esempio, l ' University of Iowa ha un team che studia questo DNA "spazzatura".
Parte della risposta a come e perché i primati differiscono dagli altri mammiferi e gli esseri umani differiscono dagli altri primati, possono risiedere nei tratti ripetitivi del genoma che un tempo erano considerati "spazzatura".
Un nuovo studio condotto da ricercatori dell'Università dell'Iowa Carver College of Medicine rileva che quando un particolare tipo di Il segmento ripetitivo di DNA, noto come elemento Alu, è inserito in geni esistenti, può alterare la velocità con cui vengono prodotte le proteine - un meccanismo che potrebbe contribuire all'evoluzione di diverse caratteristiche biologiche in diverse specie. Lo studio è stato pubblicato nel numero del 15 febbraio della rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
"Gli elementi ripetitivi del genoma possono fornire un terreno di gioco per la creazione di nuove caratteristiche evolutive", ha affermato l'autore senior dello studio Yi Xing, Ph.D., assistente professore di medicina interna e ingegneria biomedica, che ha un appuntamento congiunto nel UI Carver College of Medicine e UI College of Engineering. "Comprendendo come funzionano questi elementi, possiamo imparare di più sui meccanismi genetici che potrebbero contribuire a tratti unicamente umani."
Gli elementi Alu sono una classe specifica di DNA ripetitivo che apparve per la prima volta da 60 a 70 milioni di anni fa durante l'evoluzione dei primati. Non esistono nei genomi di altri mammiferi. Gli elementi Alu sono la forma più comune di DNA mobile nel genoma umano e sono in grado di trasporre, o saltare, in diverse posizioni nella sequenza del genoma. Quando saltano in regioni del genoma contenenti geni esistenti, questi elementi possono diventare nuovi esoni - pezzi di RNA messaggero che trasportano le informazioni genetiche.
C'è un documento di Srikanta et al intitolato Un percorso alternativo per la retrotrasposizione di alluminio suggerisce un ruolo nella riparazione della rottura del doppio filamento del DNA (PDF).
Spero che questo aiuti.