长散在核元件

长散在核元件（，或，缩写LINEs）是一类不包含长末端重复序列的反转录转座子，遍布于许多真核生物的基因组中。LINE占了人类基因组的20%。

起源
一般認為其起源來自II型內含子及其所攜帶的反轉錄酶，某些模型顯示，在真核生物演化早期，細菌的II型內含子隨著內共生入侵了真核生物的細胞核，其中RNA核酶結構退化並保留在基因中，逐漸演化成現代基因的內含子與剪接體，而負責編碼反轉錄酶（IEP）的基因則成為LINEs的祖先，並且使LINEs具有跳躍能力。

分類
LINEs依據結構特徵以及必須蛋白質ORF2，可分為R2、RanI、L1、RTE、I、Jockey等數個主要演化支。而人類基因組則包含L1、L2、RTE三種，分別隸屬於L1 Clade、Jockey Clade、RTE Clade三種演化支，然而L2和L3被認為已在宿主細胞的防禦系統以及長期突變累積下失去跳躍能力。

典型的自主型 LINEs 長度約 4 至 6 kb。依據演化支的不同，其結構可分為單開放閱讀框（Single ORF）與雙開放閱讀框（Two ORFs）兩大類：

• 單開放閱讀框（例如R2演化支）：僅含有ORF2基因（會轉錄出核酸內切酶以及反轉錄酶，負責進行DNA切割及反轉錄），專門插入如rDNA等特定高表達區域，利用宿主現成的細胞環境保護 RNA 並完成目標引導反轉錄（TPRT）。

• 雙開放閱讀框（如 L1、Jockey、I 等大部分演化支）：除了ORF2p基因，還有ORF1基因（會優先與轉譯出自己的LINE mRNA結合形成核糖核蛋白複合體，保護LINE mRNA不被細胞的核酸酶降解）。其中ORF2全部同源，但是ORF1則不同源，被認為是由屬於演化早期各自獨立捕捉宿主或病毒基因拼裝而來的產物。

傳播
LINEs透過所謂的標靶引發逆轉錄機制（TPRT）進行傳播，該機制最初是在蠶（Bombyx mori）的R2中發現的。

LINE依照正常流程被轉錄及轉譯，其轉譯出來的ORF2p和ORF1p（如果有的話）會由於「順式偏好」與LINE mRNA結合，形成核糖核蛋白複合體，並在宿主細胞進行細胞分裂、核膜解體時，或是透過特定的核孔運輸機制回到宿主細胞核。

被送回細胞核後，ORF2p會在DNA中尋找特定目標序列（通常是富含 A/T 的區域，例如哺乳類動物的TTAAAA），並由其核酸內切酶功能域切開宿主DNA中的一股，露出3'-OH末端。LINE mRNA末端的Poly-A tail，會與宿主 DNA 被切開處富含 T 的序列進行鹼基配對，此時ORF2p的反轉錄酶功能域以裸露的3'-OH末端為引子，LINE mRNA為模板進行反轉錄。反轉錄快完成時，ORF2p的內切酶功能域會切開另一股DNA，誘發宿主細胞本身的DNA修復機制合成另一股DNA，最終由宿主細胞的DNA連接酶將缺口黏合，一個全新的LINE元件就永久地、原位複製嵌入了基因組，而本來的LINE mRNA則被細胞降解。

然而ORF2p的反轉錄酶不一定能反轉錄到5'端，因此大多數LINE序列嚴重缺失了5′端的啟動子，導致大多數新插入序列不具有功能。

参考文献