Long Terminal Repeats
LTR-Elemente (long terminal repeats) sind in der Genetik Basensequenzen der DNA, die 8,5 % des menschlichen Gesamtgenoms ausmachen. Sie gehen zum Teil auf die Genome von integrierten Retroviren (HERV = human endogen retro virus) zurück und können die gewebespezifische Aktivität von Wirtsgenen steuern.
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Aufbau
LTRs enthalten alle Signalsequenzen, die zur Steuerung der Genexpression notwendig sind:
- Abschnitt U3 mit GRE (charakteristische Basensequenz TGTTA), Enhancer (TGTGCTAAG) und Promotor (TATA)
- Abschnitt R mit polyA (AATAAA) zur Stabilisierung der mRNA (siehe Transkription und Gen)
- Abschnitt U5
Funktionen
LTRs können die Transkription initiieren, verstärken und steuern. Sie bieten Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren, die für die Gewebespezifität verantwortlich sind. Sie können aber auch die Transkription terminieren.
Bedeutung
Auf Grund der repetitiven Sequenzen können LTRs leicht aus dem Genom herausgeschnitten, vermehrt und an beliebigen Stellen im Genom wieder integriert werden. Dadurch kann die Einfügung einer LTR-Sequenz die Aktivität der Gene in der Umgebung erhöhen oder senken, die Gewebespzeifität ändern oder durch alternatives Spleißen neue Genprodukte hervorbringen. Damit tragen sie erheblich zur genetischen Variabilität und damit zur Evolution der Organismen bei. Zur Zeit (2005) sind 20 Gene des Menschen bekannt, die durch virale LTRs kontrolliert werden. Insgesamt konnten mindestens 600000 retrovirale LTRs im menschlichen Genom gefunden werden.
Beispiele
- Im menschlichen Genom befinden sich fünf Amylase-Gene. Zwei davon sind in der Bauchspeicheldrüse aktiv und drei in den Speicheldrüsen, die in die Mundhöhle münden. Viele andere Säugetiere besitzen keine Amylase-Aktivität im Speichel. Sie haben zwar auch in den Zellen der Speicheldrüsen die Gene für Amylase. Diese sind aber gewebespezifisch inaktiviert. Durch Integration einer LTR-Sequenz eines Retrovirus konnten beim Menschen die Amylsase-Gene auch in den Speicheldrüsen des Mundes aktiviert werden, wodurch stärkehaltige Nahrung besser verdaut werden konnte.
- Der Gehalt an Fett im Gewebe wird durch das Hormon Leptin gesteuert. Wahrscheinlich werden die Gene für das Hormon und seine Rezeptoren durch HERV-LTR-Sequenzen gesteuert, die ihrerseits durch Steroidhormone aktiviert werden.