Gli elementi trasponibili (TE) sono unità genetiche mobili in grado di muoversi e auto-amplificarsi nelle cellule ospiti. I TE hanno popolato con successo genomi eucariotici e procariotici e circa il 50% del genoma umano deriva da questi elementi.
I TE si comportano come elementi egoisti e la loro replicazione a livello genomico può essere dannosa. Infatti, possono avere un effetto mutageno sia diretto (ad esempio, tramite l'interruzione inserzionale delle sequenze codificanti o regolatrici) sia indiretto (ad esempio, mediando riarrangiamenti cromosomici). Interruzioni genomiche dovute a TE sono state trovate ad esempio in soggetti affetti da distrofia muscolare di Duchenne. Inoltre la disregolazione dovuta a questi elementi è stata associata a diversi disturbi neurodegenerativi. Tuttavia, un numero crescente di evidenze indica che i TE contribuiscono in modo significativo anche all'evoluzione del genoma stesso, fornendo le basi per la comparsa di nuovi elementi funzionali. In particolare, diversi geni presenti nei genomi dei mammiferi hanno avuto origine dall’inserimento di retrotrasposoni, una classe di elementi mobili simili ai retrovirus. Questo processo di acquisizione e di modifica della funzione di un gene da un TE è noto come domesticazione. In particolare, alcune delle proteine codificate da questi geni hanno mantenuto caratteristiche simili ai virus, tra cui la capacità di formare strutture simili al capside virale e di generare diverse isoforme attraverso uno specifico meccanismo di frameshifting ribosomiale.
I TE, dunque, come fonte estremamente ampia di variabilità genetica, rappresentano la materia prima su cui la selezione naturale può agire, e si ritiene che la loro evoluzione sia modellata da conflitti intra-genomici.
Utilizzando approcci di evoluzione molecolare, abbiamo quindi studiato 28 geni derivati dai retrotrasposoni, concentrandoci sulle caratteristiche ereditate dai virus.
Come prima analisi abbiamo confermato che, in alcuni di questi geni, i meccanismi virali di frameshifting ribosomiale sono conservati in diverse specie di mammiferi.
Abbiamo inoltre dimostrato come numerosi geni derivati da TE siano sottoposti ad eventi di selezione positiva nei primati, e che i segnali più intensi localizzano in quelle regioni proteiche che vengono definite intrinsecamente disordinate, ovvero che non presentano un’organizzazione tridimensionale strutturata. Queste regioni, nonostante l’assenza di una struttura, svolgono comunque un ruolo funzionale. Ad esempio, hanno un impatto sulle modifiche post-traduzionali delle proteine, come la fosforilazione.
In conclusione, i nostri risultati fanno luce sulle traiettorie evolutive di una classe unica di geni dei mammiferi e suggeriscono un nuovo approccio per studiare tutti quei geni coinvolti in conflitti intra-genomici. Infatti, nonostante la domesticazione di questi retrotrasposoni abbia favorito la comparsa di geni con una dimostrata rilevanza funzionale, ha tuttavia esposto la nostra specie ad alcuni prodotti proteici potenzialmente dannosi. Un esempio è la proteina PEG10, che è stato dimostrato avere un ruolo nello sviluppo embrionale ma che è anche coinvolta in patologie neurologiche.
Articolo originale:
Cagliani R, Forni D, Mozzi A, Fuchs R, Tussia-Cohen D, Arrigoni F, Pozzoli U, De Gioia L, Hagai T, Sironi M., Evolution of Virus-like Features and Intrinsically Disordered Regions in Retrotransposon-derived Mammalian Genes. Mol Biol Evol. 2024 Aug 2;41(8):msae154. doi: 10.1093/molbev/msae154. PMID: 39101471; PMCID: PMC11299033.
JCR IF 2023 JOURNAL IMPACT FACTOR = 11.0
Per leggere l'articolo: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11299033/pdf/msae154.pdf
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