Полногеномное сравнение распределения ретроэлементов в ДНК человека и шимпанзе

Размер SINE-R варьирует от 500 до 650 п.н. (в зависимости от количества повторов). По сравнению с HERV-K, SINE-R содержат делецию в последовательности LTR протяжённостью 370 п.н., в которую, кроме других последовательностей, включен и промотор LTR HERV-K [41, 146, 195-197]. Вместе с тем, эти ретроэлементы могут использовать для своей транскрипции РНК-полимеразу II, что обеспечивается структурой GC повторов.

С обеих сторон SINE-R ограничены прямыми повторами. SINE-R-подобные ретропозоны присутствуют и в геномах остальных представителей человекообразных: шимпанзе, гориллы, орангутана и гиббона, но не у других приматов [194]. Поэтому данную группу следует считать гоминоид-специфичной (по крайней мере на текущий момент).

В геномах высших приматов содержатся не только полноразмерные, но и укороченные копии SINE-R. SINE-R входят в состав более сложных ретропозонов - SVA. Структура последних изображена на Рис.1.6.4. SVA - это сложный ретропозон, состоящий из SINE-R, тандемных повторов VNTR (англ. variable number of tandem repeats) и Alu (отсюда и название SINE-R, VNTR, Alu - SVA) [158, 198]. Средняя длина его - 1600 п.н., хотя она может варьировать. На одном из концов SVA находится SINE-R (обычно полноразмерный), затем следуют 15-23 тандемных повтора VNTR и 3 последовательных участка, гомологичные Alu - 25, 54 и 246 п.н., соответственно. С 5' и 3' концов SVA ограничен прямыми повторами в 18 п.н.

Скорее всего, первый SVA ретропозон произошел в результате интеграции нескольких ретроэлементов в один и тот же участок хромосомы [198]. С промотора Alu осуществлялась транскрипция SVA. Поскольку на противоположном от Alu конце SVA присутствует поли(T) последовательность, можно предположить, что он распространился в новые участки генома в результате обратной транскрипции своей РНК. В настоящее время количество SVA в геноме человека оценивается в несколько тысяч копий.

Подобно другим SINE, SINE-R не кодируют никаких белков. Механизм транспозиции этих ретропозонов пока не ясен. Есть данные о том, что внедрения в геном отдельных представителей SINE-R ассоциированы с некоторыми болезнями человека [199, 200].

Закончим на этом обзор SINE и перейдём к описанию следующей группы ретропозонов: процессированных псевдогенов.

Процессированные псевдогены. Не все последовательности, имеющие черты ретрогенов, являются мобильными. У высших эукариот известно много примеров так называемых псевдогенов, то есть последовательностей, имеющих гомологию с известными клеточными генами, но утративших свои функции в результате каких-либо событий, “выключивших” их транскрипцию; значительная часть псевдогенов имеет ретрогенную природу. Эти последовательности не содержат интронов, имеющихся а их функциональных гомологах, оканчиваются олиго (А)-трактом и окружены дупликациями сайта мишени произвольной длины.

Такие псевдогены носят название процессированных (англ. processed pseudogenes) [54]. Очевидно, что эти компоненты генома появились в результате обратной транскрипции соответствующих РНК (см. Рис. 1.6.5): мРНК (таких примеров большинство: псевдогены алкогольдегидрогеназы [201], циклинов [202], пресловутого белка р53 [203] и др., так что на каждый ген в геноме человека приходится от 1 до 10 псевдогенов, а в некоторых случаях до 100 [47]), 7SL РНК (в отличие от Alu и B1-элементов, они не транскрибируются и не имеют внутренней делеции [204]), малых ядерных РНК (U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7 [205-207]), клеточных тРНК, рибосомальных 5S и 28S РНК [208], и даже мРНК митохондриальных генов [4, 209].

Учитывая характер внедрений, наиболее вероятным источником обратной транскриптазы, как и в случае SINE ретропозонов, считаются LINE.

Особенностью ретропсевдогенов, отличающей их от LINE, является то, что они редко бывают усеченными с 5'-конца [54].

Поскольку у большинства генов, транскрибируемых РНК-полимеразой II, полная последовательность промотора не входит в состав транскрипта, их ретрогены обычно неактивны и быстро накапливают в себе мутации, становясь “генетическим грузом”, материалом для эволюции. Тем не менее, известны и некоторые случаи функциональных ретрогенов этого типа, транскрипция которых обусловлена, по-видимому, попаданием ретрогена под чужеродный экзогенный промотор [54]. Кроме того, мутационное изменение последовательностей, фланкирующих псевдоген, также может привести к появлению нового промотора [47]. Одним из примеров активного псевдогена является ретроген мыши PMSE2b, который кодирует -субъединицу протеасомного активатора РА28. Псевдоген внедрился в последовательность L1 и попал под контроль промотера LINE. В тканях мыши этот ретроген экспрессируется наряду с “нормальным” геном и даёт полноценный белковый продукт [47]. Сходная ситуация наблюдается и для белка мыши PHGPx (англ. Phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase), один из псевдогенов которого, попав в благоприятное 5'-окружение, тканеспецифически экспрессируется в некоторых органах, давая функциональный белковый продукт [210]. Таким же образом из процессированных псевдогенов образовались и 2 цинк-фингерных гена мыши Zfp352 u Zfp353 [211].

“Молчание” в случае ретропсевдогенов, произошедших из транскриптов РНК-полимеразы III, по-видимому, обусловлено недостаточностью внутреннего промотора для обеспечения транскрипции: в случае истинного гена 7SL РНК для работы промотора необходима ещё 5'-прилежащая область, отсутствующая у псевдогена [204]. Интересно, что у SINE-элементов отсутствие этой области, по-видимому, компенсируется изменениями в области внутреннего промотора.

В настоящей работе описан новый тип псевдогенов, образующихся с использованием ретропозиционного аппарата L1 в геноме человека. В ходе обратной транскрипции, ревертаза, по-видимому, иногда перескакивает с одной матрицы на другую, что приводит к появлению в геноме химерных ретрогенов. Такие перескоки могут происходить с матрицы мРНК L1 на клеточную РНК, с одной клеточной РНК на другую, с клеточной РНК на матрицу Alu, и наоборот. Такой механизм в принципе может обеспечивать образование новых генов и приобретение новых доменов (см. Главу 3.5.).

В заключение необходимо отметить, что многочисленные 5'-усечённые копии LINE-элементов и даже полноразмерные их копии, не способные к транскрипции, по сути являются ретропсевдогенами их действующих копий. То же можно сказать и о SINE, утративших функциональный промотор.

Глава 1.7 LTR-содержащие ретроэлементы: LTR-ретротранспозоны и эндогенные ретровирусы

К этой группе относятся транспозоны самого сложного строения среди всех мобильных элементов, имеющие длинные концевые повторы (англ. long terminal repeats, LTR), протяжённость которых составляет у разных семейств от 77 п.н. до 3,600 п.н. Эти структуры обнаруживаются только у ДНК-копий элементов, они имеют сложное строение, содержат множество регуляторных последовательностей и их появление является следствием использования особого способа синтеза кДНК. 5'-концевой и 3'-концевой повторы каждой копии, как правило, идентичны на момент интеграции ретроэлемента в геном.

К данному типу принято относить эндогенные ретровирусы и LTR-содержащие ретротранспозоны. Длина этих элементов колеблется от 4 до 12 т.п.н. Интегрированные в хромосому копии окружены прямыми фланкирующими повторами ДНК-мишени длиной как правило 4-6 bp, причём длина эта строго определённа для каждого семейства (существуют, однако же, исключения: для эндогенных ретровирусов мыши IAP описаны прямые повторы длиной 1,5 т.п.н. [212], а для эндогенных ретровирусов человека HERV-K найдены повторы длиной до 300 п.н. [И. Мамедов, личное сообщение]; однако же для представителей упомянутых двух групп образование таких необычайно длинных прямых повторов - крайне редкое явление).

Уникальная область, ограниченная длинными концевыми повторами, может нести от 1 до 3 (иногда больше) открытых рамок считывания, однако экспрессия закодированных в них продуктов показана далеко не во всех случаях. Нередко два или даже три полипептида, кодируемых в данном конкретном семействе LTR-содержащих ретроэлементов разными ORF, в другом семействе являются составляющими продукта одной рамки считывания, и наоборот. Кроме того, по крайней мере в случае ретровирусов известно, что многие исходные продукты трансляции подвергаются в клетке многоступенчатому процессингу, давая набор из нескольких полипептидов. По этим причинам при описании кодирующих свойств ретроэлементов обычно пользуются понятием функциональных доменов (протеазного, ревертазного, эндонуклеазного и т.д.).

Такие странности в строении ретровирус-подобных элементов объясняются особенностями их экспрессии. Весь геном их является одной транскрипционной единицей (цистроном), поскольку все синтезирующиеся с него мРНК берут начало в промоторной области, находящейся в правом (5'-концевом) LTR, и заканчиваются на левом (3'- концевом) LTR, где находится функциональный сайт полиаденилирования (несмотря на идентичность нуклеотидных последовательностей правого и левого LTR, функционально они различаются, что обусловлено влиянием соседних областей из уникальной части).

Для транскрипции используется клеточная РНК-полимераза II. Хотя в некоторых случаях и было показано наличие других, дополнительных, промоторов РНК-полимеразы II, лежащих внутри кодирующих областей [213] или в районах LTR [214], и даже детектирована транскрипция с них антисмысловых РНК (по отношению к основной, геномной), значение их представляется второстепенным, скорее всего, регуляторным. Кроме того, в одном случае [215] в 5'LTR ретротранспозона наряду с обычным промотором был найден также функциональный промотор РНК-полимеразы III, дающий полноразмерные геномные транскрипты. Назначение такого дополнительного промотора неясно.

Типичный ретровирусный геном содержит три гена: gag (group specific antigen), pol (polimerase) и env (envelope). Полипротеин gag является предшественником структурных компонентов белковой оболочки вириона: матрикса (МА), капсида (СА) и нуклеокапсида (NC). Белок env, синтезирующийся с субгеномной мРНК (эта мРНК получается в результате сплайсинга и не содержит сигнала упаковки в вирион - ), после гликозилирования также подвергается разрезанию и включается в липидную оболочку частицы. Продукт гена pol у большинства ретровирусов изначально синтезируется слитым с продуктом гена gag, причём в случаях, когда эти перекрывающиеся гены по-разному фазированы, рибосома при трансляции может осуществлять запрограммированный сдвиг рамки считывания (англ. frameshift) [216]. Низкая вероятность этого события обеспечивает необходимое соотношение количеств gag и pol. Полипептид pol имеет как минимум три ферментативных активности: РНК-зависимую- (а также и ДНК-зависимую-) ДНК-полимеразную (RT), эндонуклеазную (EN) и активность РНКазы Н (RN) (разрушающей цепь РНК в составе гетеродуплекса РНК-ДНК). Соответствующие домены располагаются в белке ретровирусов в следующем порядке: (N)-RT-RN-EN-(C). На N-конце нередко имеется также протеазный (PR) домен, обеспечивающий посттрансляционное созревание.

При сборке вирионов pol (обычно в виде димера, один из мономеров которого укорочен с С-конца) включается в белковый капсид и обеспечивает обратную транскрипцию вирусной РНК. LTR-ретротранспозоны способны образовывать вирус-подобные частицы (англ. virus-like particles, VLP), куда упаковывается их геномная РНК, и где осуществляется ее обратная транскрипция [19, 52, 217, 218].

LTR-ретротранспозоны распространены в геномах практически всех эукариот: в ДНК растений, грибов и животных (позвоночных и беспозвоночных) [17, 52, 183, 219-223], а эндогенные ретровирусы (англ. endogenous retroviruses, ERV) пока обнаружены лишь у позвоночных, хотя не исключено их наличие и у некоторых беспозвоночных и даже растений [19, 52, 217]. Основное отличие LTR-ретротранспозонов от ERV в том, что первые не кодируют белок оболочки (Env). Однако же, существуют некоторые LTR-ретротранспозоны, кодирующие Env-подобные белки оболочки. В связи с этим, граница между LTR-ретротранспозонами и ERV представляется весьма размытой.

Сам процесс синтеза кДНК на матрице РНК сходен у LTR-ретротранспозонов и эндогенных ретровирусов (см. Рис.1.7.1) и неоднократно описывался во многих обзорах (см., напр, [224, 225]), и подробно останавливаться на нём нет необходимости. Напомню лишь, что в качестве матрицы используется полиаденилированная геномная (+)РНК (фактически эквивалентная мРНК для gag-pol), содержащая на 5'- конце области R и U5, а на 3'-конце - U3 и R (Рис.2), а в качестве затравки - строго определённая клеточная тРНК, 18 3'-концевых нуклеотидов которой строго комплементарны области pbs (англ. primer binding site), находящейся сразу за U5 (точнее, у ретровирусов U5 и pbs разделены двумя нуклеотидами).

Обратная транскрипция происходит внутри вириона (содержащего 2 молекулы РНК) и осуществляется в два этапа. На первом из них синтезируется область, комплементарная R и U5 (т.е. 5'-концу (+)РНК), затем следует “перескок” образовавшейся ()strong stop DNA на 3'-концевой R-участок матрицы, и на втором этапе формируется полноразмерная ()ДНК. Эти процессы сопровождаются разрушением РНК в составе РНК-ДНК-дуплекса при помощи RN-активности ревертазы.

Фрагмент РНК остаётся лишь в богатой пуринами области, примыкающей к U3 (PPT от англ. polypurine tract), и этот фрагмент используется в качестве затравки для синтеза второй цепи, т.е. (+)strong stop DNA, которая замыкает ()ДНК в кольцо благодаря комплементарному взаимодействию одновременно с её 5'- и 3'-концами. Затем происходит достройка 3'-концов обеих цепей, при этом используется способность ревертазы осуществлять синтез с вытеснением. Результатом является двуцепочечная молекула ДНК, содержащая на концах прямые повторы состава 5'-U3/R/U5-3' (LTR).

При митозе (большинство LTR-содержащих ретроэлементов способно заражать лишь активно делящиеся клетки) такая ДНК может попадать в ядро и интегрироваться в хромосому хозяина. В акте интеграции активное участие принимает эндонуклеазный (он же интегразный, IN) домен ревертазы; впрочем, IN может быть и отдельным белком. Вопрос о предпочтениях при выборе сайта интеграции остаётся открытым. При этом процессе ДНК ретровируса теряет по два нуклеотида с каждого конца, а в клеточную ДНК вносится ступенчатый двунитевой разрыв, после чего следует лигирование концов ретровирусной ДНК с концами ДНК хромосомы хозяина и застройка брешей клеточными системами репарации. В результате интеграции последовательность ДНК-мишени, находившаяся между однонитевыми разрывами, удваивается, формируя вокруг провируса 4-6-нуклеотидные прямые повторы, о которых говорилось выше. Сама же ДНК провируса на концах содержит несовершенные инвертированные повторы, обычно заканчивающиеся динуклеотидом TG/CA.

В заключение стоит упомянуть, что иногда ретровирусы несут в себе захваченный ранее какой-либо клеточный ген, уровень экспрессии которого в этом случае не соответствует норме. Это может являться причиной онкогенности такого вируса. Видимо, такой “захват” происходит вследствие внедрения процессированных псевдогенов в последовательность интегрировавшего в геном ретровируса, под контроль его промотора и энхансера, как это имело место при трансдукции гена FAM8A1 эндогенным ретровирусом человека [226]. Однако следует отметить, что наличие дополнительных генов не является нормой также и для самого ретровируса, который в этом случае обычно дефектен по репликации, и для распространения ему необходим вирус-помощник.

Далее обратимся к более подробному описанию обоих классов LTR-содержащих ретроэлементов.

LTR-Ретротранспозоны в большом количестве обнаружены во всех хорошо изученных эукариотических геномах [52, 219-223, 227]. Элементы этого типа обнаруживаются во всех эукариотических царствах живого мира от простейших и дрожжей до высших растений и человека [54].

По своему устройству они очень сильно напоминают ретровирусы (Рис. 1.7.2). Наличие LTR, сайта связывания тРНК и (у большинства ретротранспозонов) рамок считывания для гипотетических белков, гомологичных ретровирусным полипротеинам gag и pol (а у некоторых также и env) однозначно свидетельствует о сходном характере их жизненных циклов [228]. Во многих случаях транскрипты ретротранспозонов обнаруживаются в составе вирусоподобных частиц (англ. virus-like particles, VLP) в клетках культуры и эмбриональных тканях высших эукариот [229] и в клетках дрожжей [230]. Для ретротранспозона дрозофилы gypsy показано даже формирование полноценных секретируемых вирусных частиц, одетых в липидную оболочку и проявляющих инфекционные свойства при искусственном введении их другим мухам [231].

Тем не менее, следует оговориться, что до сих пор не было описано ни одного инфекционного заболевания, вызываемого ретровирус-подобными элементами, у каких-либо организмов кроме представителей позвоночных. По этой причине привилегия называться ретровирусами оставлена пока лишь за ретроэлементами позвоночных.

Полноразмерные ретроэлементы данного класса имеют либо единственную ORF, включающую в себя гены gag-pol, либо 2 отдельных ORF - генов gag и pol (см. Рис.25) [17, 18, 52, 223]. Некоторые LTR-ретротранспозоны содержат еще одну ORF, гомологичную гену env, который кодирует белки оболочки ретровирусов - трансмембранные (TM) и поверхностные (SU) [17, 52, 227]. Как уже было сказано, на 5' и 3' концах таких ретроэлементов находятся LTR. Довольно высока частота гомологичной рекомбинации между LTR одного и того же LTR-ретротранспозона, вследствие чего в геномной ДНК эукариот большая часть LTR-ретротранспозонов (85%) представлена одиночными LTR [52, 223].

LTR имеют в своей структуре промотор РНК-полимеразы II, сайт полиаденилирования, энхансер (в большинстве случаев) и другие последовательности, взаимодействующие с рецепторами гормонов и факторами транскрипции. Строение LTR ретротранспозонов данной группы в целом аналогично LTR ERV. Показана способность таких LTR взаимодействовать с различными транскрипционными регуляторами, например TBP (TATA-box Binding Protein) и Bfr [52, 232].

Для эффективной транскрипции ретротранспозонов важны последовательности, локализованные ниже ТАТА-бокса и сайта инициации транскрипции - DAS (Downstream Activating Sites) [233]. Возможно, DAS являются инсуляторами, оберегающими транскрипционный аппарат транспозона от супрессионных эффектов эффекта положения в геноме хозяина, особенно в случае попадания в область гетерохроматина. Кроме того, экспрессия LTR-ретротранспозонов зависит от типа ткани, а также регулируется высокой температурой и различными химическими веществами, воздействующими на ДНК [52, 220, 232, 234]. Подобно другим ретроэлементам, LTR-ретротранспозоны фланкированы прямыми повторами, обычно в 4-5 п.н., редко в 3, 6 или 7 п.н.

Жизненный цикл LTR-ретротранспозонов начинается с экспрессии ORF1 и 2, в результате чего образуются полипротеины Gag и Pol [17, 52, 220, 223]. Белки Gag характеризуются наличием РНК-связывающих мотивов и необходимы для собирания VLP, внутри которых осуществляется обратная транскрипция. В VLP пакуется геномная РНК LTR-ретротранспозона, праймирующая тРНК и белки Gag - CA, NC и MA. Все эти белки довольно сильно различаются среди различных LTR-ретротранспозонов. Молекулярная масса CA варьирует от 26 кДа (Ty3) до 45 кДа (Ty1), NC - от 4 кДа (Ty1) до 9 кДа (Ty3).

Белки NC привлекают продукт Pol к месту сборки VLP, где активируется домен PR полипротеина Pol и происходит протеолитическое расщепление последнего на PR, RT и IN (причем расщепление осуществляется только в случае димеризации PR - аналогично ретровирусам) [52, 220, 223]. Для инициации обратной транскрипции используется 3' концевая последовательность тРНК, которая связывается с участком PBS - 8-18 п.н., расположенных непосредственно на 5' конце внутренней последовательности ретротранспозона [52, 235-237]. Показано, что для эффективной инициации обратной транскрипции необходимо также взаимодействие ретротранспозона с T и D петлями тРНК [235].

Все имеющиеся на данный момент факты говорят в пользу того, что процесс обратной транскрипции и интеграции протекает у ретротранспозонов так же, как и у ретровирусов (см. выше Рис. 1.7.1). На примере ретротранспозона gypsy показано, что при появлении новой копии LTR элемента формируются заново [238]. РНК-транскрипты некоторых ретротранспозонов обнаруживаются в цитоплазме клеток в составе РНК-ДНК-дуплексов [239]. Наконец, из клеток культуры дрозофилы можно выделить экстрахромосомные линейные и кольцевые молекулы двухцепочечной ДНК, представляющие собой ДНК-копии ретротранспозонов с одним или двумя LTR [240, 241] - такие структуры обычны для клеток, заражённых ретровирусами [242].

На основе сравнения полной структуры и консервативных участков последовательности RT выделяют два семейства LTR-ретротранспозонов: Ty1/copia (Pseudoviridae) и Ty3/gypsy (Metaviridae) [17, 18, 52, 219, 220, 227, 243]. Главное их отличие (см. Рис. 1.7.2) состоит в порядке следования доменов гена pol от 5' конца к 3' концу. Для Ty1/copia этот порядок - PR, IN, RT, а для Ty3/gypsy - PR, RT, IN (идентичен порядку следования доменов в гене pol ретровирусов).

Анализ гена обратной транскриптазы основных двух групп ретротранспозонов [43] показал, что, вне зависимости от источника, все элемента gypsy/Ty3-группы филогенетически близки к каулимовирусам растений и вместе с ними составляют ветвь, родственную ретровирусам. Элементы же copia/Ty1-группы отстоят от ретровирусов гораздо дальше и, возможно, родственны гепаднавирусам.

Наличие трёх ORF, последняя из которых кодирует вирусоподобный белок env, свойственно, по-видимому, только gypsy/Ty3-типу ретротранспозонов (три рамки считывания характерны для gypsy, 297, 17.6, ZAM [244], nomad [245] из генома D. melanogaster, tom D. ananasae [246], TED чешуекрылых [247], CfT1 некоторых грибов [248] и др.). Следует заметить, что обратное неверно: представители Ty3/gypsy burdock, В104 и 412 (D. melanogaster) вообще не имеют доменов, соответствующих env [249, 250].

Кроме вышеперечисленных ретроэлементов, к LTR-ретротранспозонам относят и ERV с делетированными внутренними участками. Например, одно из семейств ERV - HERV-H - представлено не только полноразмерными элементами и одиночными LTR, но и 800-1000 копиями LTR-ретротранспозонов (длиной в 5,8 т.п.н.), у которых полностью делетирован ген env, а также имеется большая делеция в гене pol [41]. Кроме того, значительное количество ERV-L элементов млекопитающих представлено неавтономными LTR-ретротранспозонами, которые содержат только лишь ген gag [5, 158].

По всей видимости, LTR-ретротранспозоны произошли от LINE [17, 18, 41, 46, 52, 251]. В процессе эволюции они должны были приобрести повторяющиеся последовательности на концах - LTR, сайт связывания праймирующей тРНК - PBS и ген, который кодирует необходимый для интеграции белок - IN. Пока трудно со всей определённостью сказать, какие именно LINE явились предками LTR-ретротранспозонов. Возможно, это были LINE, гомологичные TART и DRE, или же HeT-A [84, 96] (см. Главу 1.5).

По-видимому, предок LTR-ретротранспозонов группы Ty3/gypsy приобрёл env-подобный ген, который произошел из какого-то клеточного гена, кодирующего один из рецепторов на клеточной поверхности [17, 52, 222, 223]. Некоторые представители Ty3/gypsy элементов способны формировать инфекционные частицы и распространяться путем горизонтального переноса. Показали, что инфекционность VLP gypsy зависит именно от наличия белка Env [52]. Наличие env лишь у части представителей Ty3/gypsy объясняется либо потерей env у многих Ty3/gypsy ретротранспозонов, либо независимым приобретением этого гена различными ретротранспозонами [52, 223].

По сравнению с большинством остальных мобильных элементов, LTR-ретротранспозоны могут оказывать гораздо большее влияние на эукариотический геном, в основном в связи с наличием LTR - высокоорганизованного регуляторного элемента, и с многофункциональностью кодируемых белков [41, 52, 219, 220, 232, 234, 252-254]. Кроме того, множество хромосомных перестроек в геноме дрожжей S. cerevisiae и Candida albicans обусловлено рекомбинациями по последовательностям Ty элементов [219, 220]. Часть представителей Ty1 и 2, а также многие другие LTR-ретротранспозоны, активны и способны ретротранспозироваться в новые участки генома, изменяя экспрессию близлежащих генов [52, 220, 223, 233]. Неожиданная мобилизация LTR-ретротранспозонов может привести к значительным изменениям в структуре хромосом и, следовательно, способствовать видообразованию. Подобный эффект показан для австралийской популяции Drosophila simulans [255].

Ниже более подробно будут рассмотрены особенности основных семейств LTR-ретротранспозонов: Ty1/copia и Ty3/gypsy, а также групп BEL и MaLR.

Семейство Ty1/copia объединяет LTR-ретротранспозоны растений, грибов, беспозвоночных, а также рыб, амфибий и рептилий [221, 223]. Количество копий элементов этого семейства на гаплоидный геном различается от нескольких штук (Ty4 из S. cerevisiae) до десятков тысяч (Tp1 из Physarum polycephalum). В некоторых эукариотах широко представлены самые различные представители Ty/copia, например, геном Candida albicans содержит более 20 подгрупп различных ретроэлементов данного семейства [219].

Длина представителей LTR-ретротранспозонов семейства Ty1/copia варьирует от 3,2 (Ty5) до 8,9 (Tp1) т.п.н., а длина LTR - от 276 (copia) до 1800 (BARE-1) п.н. Часть Ty1/copia-подобных ретроэлементов имеет 2 отдельные ORF - для генов gag и pol (Ty1 и др.), а другая часть - единственную ORF gag-pol (copia и др.). Один из элементов данного семейства кодирует Env-подобный белок (SIRE-1 из Glycine max), что является редчайшим исключением для группы Ty1/copia [222].

Для оптимального прохождения жизненного цикла необходимо определенное соотношение белков Gag и Pol. Интересны механизмы, обеспечивающие нужное соотношение этих белков.

-Для copia элемента D. melanogaster показано присутствие двух основных транскриптов, один из них - полноразмерный, а другой - сплайсированный и поэтому не содержащий большую часть последовательности гена pol. Сплайсированная мРНК кодирует белки Gag и PR, а полноразмерная - Gag и Pol [52].

-Ретротранспозонам Ty1 и Ty4 для перехода с ORF1 на ORF2 требуется сдвиг рамки считывания на “+1” нуклеотид. Это достигается при задержке рибосомы на редком кодоне, в результате чего рибосома с определённой вероятностью может перейти на 1 нуклеотид дальше и протранслировать вторую рамку считывания [52].

Одна из наиболее значимых проблем для LTR-ретротранспозонов связана с упаковкой их геномной РНК в VLP. Поскольку сигнал упаковки находится не только в полноразмерной РНК copia, но и в сплайсированной, то по идее упаковываться в VLP будут и та, и другая. Поэтому не исключено, что сборка VLP осуществляется в ядре (т.к. сплайсированная РНК экспортируется из ядра). В случае Ty1 сборка VLP происходит в цитоплазме, поскольку не все белки этого LTR-ретротранспозона имеют сигнал ядерной локализации. По всей видимости, обратная транскрипция геномной РНК Ty1 происходит в цитоплазме, а уже Ty ДНК транспортируется в ядро в виде преинтеграционного комплекса, содержащего NLS в домене IN [256]. Большая часть наблюдаемых у дрожжей хромосомных перестроек вызывается рекомбинацией по последовательностям Ty1 [257].

Семейство Ty3/gypsy, как и Ty1/copia, широко распространено среди эукариот, от растений до беспозвоночных [17, 223, 227, 234, 237, 245, 253, 258].

Длина полноразмерных элементов этого семейства колеблется от 4,5 (Sushi из Fugu rubtipes) [158] до 12 т.п.н. (Woot из Tribolium castaneum) [253], а длина LTR - от 77 п.н. (Mag) [52] до 3,6 т.п.н. (Woot) [253] - это самые короткие и самые длинные LTR среди всех ретроэлементов!

Как уже было сказано, одна из главных особенностей Ty3/gypsy-подобных ретротранспозонов заключается в том, что многие из них содержат дополнительную ORF, кодирующую белок, гомологичный Env белку ретровирусов (gypsy, СfT1 из Cladosporum fasciculata и др.). Более того, для продуктов некоторых из этих env показано наличие потенциальных сайтов N-гликозилирования и сайта расщепления на поверхностный и трансмембранный домены. Однако же в данном семействе существуют элементы и с одной ORF - например, SURL из генома Tripneustes gratilla [52].

Для представителя группы gypsy ретротранспозона mdg3 показали возможность его горизонтального переноса между различными видами дрозофилы [259].

Регуляция экспрессии Ty3/gypsy-подобных ретротранспозонов так же разнообразна, как и их структура.

-Ty3 имеет 2 ORF, переключение которых происходит путем сдвига рамки на “+1” нуклеотид. Вместе с тем, механизм сдвига рамки отличается от механизма, описанного выше для Ty1 [52]. Здесь в результате задержки рибосомы на редком кодоне с ним взаимодействует неподходящая тРНК, которая узнает сразу 4 нуклеотида кодона, что приводит к сдвигу рамки.

-Tf1, другой Ty3/gypsy-подобный ретротранспозон, регулирует уровень Gag /Pol с помощью селективной деградации Pol [258]. Данный LTR-ретротранспозон (а вместе с ним и Tf2 и CfT-I) имеет уникальный и довольно экстравагантный способ инициации синтеза “-” стронг-стоп ДНК (см. Рис.1.7.3).

Его PBS состоит из 11 п.н., комплементарных 5' концу полноразмерного транскрипта, а не какой-либо тРНК. По всей видимости, этот 5' конец образует изгиб и связывается с PBS РНК [258]. Затем РНКаза Н отщепляет 11 комплиментарных нуклеотидов праймера, которые и инициируют синтез “-” стронг-стоп ДНК [52].

Подобно Ty1/copia элементам S. cerevisiae, обратная транскрипция Ty3 (единственного представителя семейства Ty3/gypsy среди Ty-элементов S. cerevisiae) также осуществляется в цитоплазме, а ДНК Ty3 в виде преинтеграционного комплекса импортируется в ядро.

По большей части Ty3/gypsy-подобные элементы встраиваются лишь в специфические сайты генома. LTR-ретротранспозоны данного семейства из генома Drosophila (gypsy, 17.6 и др.) специфически интегрируют в сайты, содержащие консенсусную последовательность TA(T/C)ATA или хотя бы PyPuPyPuPyPu [52, 223, 232]. Ty3 интегрирует в определенные сайты, которые находятся практически в точке инициации транскрипции генов, транскрибируемых РНК-полимеразой III [232]. Видимо, такой специфичности способствуют компоненты транскрипционного комплекса РНК-полимеразы III. Это подтверждает тот факт, что интеграция Ty3 in vitro зависит от присутствия факторов транскрипции TFIIIB и TFIIIC [232]. В новейшей работе [260] показано, что для эффективного внедрения Ty3 в геномную ДНК необходимо присутствие в системе всех трёх субъединиц фактора TFIIIB, а наличие TFIIIC не необходимо.

Интересно, можно ли использовать указанные выше особенности интеграции элементов Ty3 в геном для поиска новых генов, транскрибируемых РНК-полимеразой III как в дрожжах, так и в других организмах?

Семейство BEL. Это семейство выделили только несколько лет назад. Пока оно не отнесено ни к Ту1/copia, ни к Ty3/gypsy. Сюда относят LTR-ретротранспозоны нематод (Cer7-14 из Caenorabditis elegans), насекомых (BEL1-3 из D. melanogaster) и позвоночных (Fugu из Fugu rubtipes) [223, 252]. Их размер составляет от 8 (Cer11) до 20 (Cer8) т.п.н.

Чередование доменов рol у BEL элементов такое же, как и у представителей группы Ty3/gypsy, то есть 5'-RT- РНКазaН- IN-3' [223, 252]. Кроме того, BEL содержат дополнительный С-концевой домен IN (хотя он и отличается от подобного домена Ty3/gypsy). Возможно, этот домен участвует в связывании ДНК. Некоторые представители BEL кодируют Env-подобный белок - Tas, Cer7 и др. Этот белок гомологичен Env белкам флебовирусов, следовательно, можно предположить, что BEL приобрели env именно от них [223, 252]. У Cer7 элемента “ниже” гена env найдена еще одна ORF (ORF C), функции которой пока неизвестны [223].

Группа MaLR. В эту группу входят LTR-ретротранспозоны млекопитающих, количество которых составляет 40.000-100.000 копий на геном [4, 41, 261].

Большинство MaLR человека носят название THE-1 элементов (англ. Transposon-like Human Elements) [41, 261]. Полноразмерный THE-1 имеет длину 2,3 т.п.н. и ограничен LTR по 350 п.н. Их количество оценивается как примерно 10.000 полноразмерных элементов и 30.000 одиночных LTR (это составляет примерно 1% генома человека). Они содержат единственную ORF длиной 1350 п.н., гомологичную последовательности gag эндогенных ретровирусов. По всей видимости, MaLR произошли 80-100 млн. лет назад, о чем свидетельствует их присутствие в геномах млекопитающих различных порядков (грызунов, парнокопытных, приматов и др.) [261]. В связи с этим, представляется возможным использовать MaLR как филогенетические маркёры для разделения класса млекопитающих на порядки и подпорядки.

Как и другие ретроэлементы, MaLR оказывают влияние на геном "клетки-хозяина" [41, 47, 262]. Одним из примеров такого воздействия является MaLR, интегрировавший в вышележащую область промотора гена CYP2B1 (цитохрома Р450) крысы [262]. Этот MaLR играет роль репрессора транскрипции, конкурируя с промотором гена за связывание с различными транскрипционными факторами - NF-кB и RBP-Jк/CBF1. Другой представитель MaLR - THE-1 - входит в кодирующую последовательность одного из генов, кодирующих тяжелую цепь иммуноглобулина человека [47].

Эндогенные ретровирусы. Ретровирусы способны инфицировать клетки многих позвоночных [218, 263]. Они отличаются характерной морфологией и объединяют в себе свойства и ДНК, и РНК вирусов. Кроме того, большинство ретровирусов, в отличие от других вирусов, не вызывают гибель клетки, а сосуществуют с ней. Вирусный геном исходно представляет собой РНК.

В процессе инфекции осуществляется обратная транскрипция геномной РНК вируса (согласно механизму, приведённому в начале главы) с образованием молекулы кДНК, которая внедряется в геном хозяйской клетки, становясь провирусом [52]. Внедренный ретровирусный геном навсегда остается в составе геномной ДНК клетки. Его судьба зависит от множества обстоятельств, которые, в конечном счете, определяют, будет ли он активен или его активность будет подавлена клеткой. Активный провирус синтезирует РНК, она подвергается процессингу, направляет синтез вирусных белков, упаковывается в них и дает новый инфекционный вирус.

Как правило, ретровирусы инфицируют соматические клетки. Но некоторые из них в результате инфекции могут попадать в клетки зародышевого пути, из которых развиваются половые клетки. Тогда внедренный провирус становится наследуемым и превращается из экзогенного в эндогенный ретровирус (ERV). Такие случаи известны для слабо патогенных вирусов [264], однако чаще в силу негативного отбора в геноме закрепляются дефектные ретровирусы, утратившие явную патогенность в результате мутаций или действия каких-либо эпигенетических факторов.

Обычно такие ретровирусы дефектны как минимум по белку липидной оболочки env, который индуцирует необходимое для проникновения вирусной частицы в клетку слияние вирусной и клеточной мембран. Это делает невозможным их дальнейший горизонтальный перенос. При этом они могут сохранять способность активно транскрибироваться и даже формировать белковый капсид. Неспособные покинуть клетку вирионы можно обнаружить, например, на ранних эмбриональных стадиях и в культуре клеток у грызунов, где они детектируются визуально как интрацистернальные частицы (семейства эндоретровирусов, формирующих эти частицы, объединяют под общим названием intracisternal A particle, IAP - см. обзор [265]).

Известно, что имеется взаимодействие между разными семействами эндоретровирусов, находящимися в одном геноме: в капсид, белки которого кодируются одним из них, могут включаться РНК представителей других семейств, которые сами по себе дефектны по этим генам [266] (впрочем, это явление имеет место и при смешанном заражении несколькими экзогенными ретровирусами).

Эндогенные ретровирусы (ERV) широко распространены среди позвоночных. Они содержатся в геномах млекопитающих (например, различные HERV), птиц (RV-bower bird), рептилий (RV-pit viper), амфибий (DevI-III) и рыб (RV-lemon shark) [19, 41, 47, 52, 158, 217, 263]. Различные ERV формируют примерно 4,6% генома человека [4].

Впервые ERV человека (HERV, образуется при добавлении буквы Н (human) к аббревиатуре ERV) обнаружили при скрининге фрагментов ДНК мозга пробами, приготовленными из ДНК ретровирусов животных MuLV (Murine Leukemia Virus) и BaEV (Baboon Endogenous Virus) [267]. Большинство ERV представляют собой не полноразмерные элементы, а элементы с различными внутренними делециями, или одиночные LTR, оставшиеся после вырезания остальной ДНК вируса при гомологичной рекомбинации по двум концевым повторам [5, 6, 19, 52, 158, 220, 263].

Строение эндогенных ретровирусов. Полноразмерный ERV имеет длину от 3,3 т.п.н. (ART-CH из генома курицы) до 10 т.п.н. (MMTV, Mouse Mammary Tumor Virus, из генома мыши) [19, 263, 268-270]. На 5' и 3' концах провируса находятся LTR, состоящие из трех частей: U3 (200-1200 п.н.), R (12-250 п.н.) и U5 (80-200 п.н.). Подобно LTR-ретротранспозонам эти участки содержат регуляторные последовательности, которые по большей части расположены в U3-области - промотор, сайт полиаденилирования, энхансер, а также последовательности, взаимодействующие с рецепторами гормонов (глюкокортикоидного и прогестинового) и факторами транскрипции (NF-B [271], YY1 [272] и др.) - см. Рис.1.7.4. Практически сразу за 5' LTR (обычно через 2 п.н.) следует PBS, длина которого у ретровирусов обычно равна 18 п.н.

Все ERV имеют три основных гена: gag, кодирующий белки, необходимые для упаковки вирусной РНК NC, CA и MA, prt/pol, кодирующий PR, RT, РНКазу Н и IN, а также ген env, кодирующий белки оболочки вируса SU и TM [19, 52, 217, 269, 270, 273, 274]. Кроме того, недавно в гене prt/pol был обнаружен мотив дУТФазы [275, 276].

Рассмотрим транскрипцию ERV на примере наиболее сложно устроенных эндогенных ретровирусов семейства HERV-K (HML2). В процессе экспрессии вирусных генов образуется несколько транскриптов с длинами 8,9 т.п.н., 3,5 т.п.н., 1,8 т.п.н. и 1,5 т.п.н. Формирование сплайсированных продуктов происходит при наличии сайтов сплайс-донора (SD) и сплайс-акцептора (SA) - см. Рис.1.7.5 [19, 217, 270]. Предшественник белка Gag (Prgag - Precursor Gag) транслируется с полноразмерного транскрипта длиной 8,9 т.п.н. Трансляция полипротеинов Gag-Prt и Gag-Prt-Pol также происходит с полноразмерного транскрипта, но требует, соответственно, одного или двух сдвигов рамки считывания. Предшественник белка Env транслируется из сплайсированного транскрипта длиной 3,5 т.п.н. В дальнейшем все эти полипротеины нарезаются вирусной протеазой до образования отдельных белков [19, 52, 269, 270]. Альтернативно сплайсированный 1,5 т.п.н. продукт, скорее всего, не кодирует специфических белков, но, по-видимому, выполняет некие регуляторные функции. Весьма интересен дважды сплайсированный транскрипт длиной 1,8 т.п.н. Он кодируют вспомогательный белок молекулярной массы 14 кДа, названный Corf (от англ. Counterpart rev/rex function), одна часть которого закодирована в 3'- концевой части гена pol, а другая - на 3' конце гена env (см. Рис.1.7.5) [270, 277, 278]. В работе [279] ген Corf назван “rec”.

Этот белок белок имеет аргинин-богатый мотив, который является сигналом ядерной локализации (NLS) [280], и лейцин-богатый мотив - сигнал ядерного экспорта (англ. nuclear export signal - NES) [281]. Corf связывается со специфической сложной шпилькой в структуре вирусных мРНК, так называемой RcRE (англ. Regulatory corf-Responsive Element), находящейся в U3-R области LTR и гомологичной RRE (Rev-Responsive Element) для белка Rev вируса СПИД [52, 277, 278, 280, 281]. Corf стабилизирует несплайсированные (полноразмерные) и неполностью сплайсированные вирусные транскрипты, обеспечивая их экспорт из ядра (с помощью NES) через CRM1-экспортный путь, т.к. в норме из ядра транспортируются только полностью сплайсированные мРНК [277, 278, 280-282]. Обратно в ядро Corf входит с помощью NLS через систему нуклеопоринов и импортин-. Наиболее высокий уровень транскрипции Corf зафиксирован в плаценте [279].

На настоящий момент Corf, единственный вспомогательный белок эндогенных ретровирусов, известен только для представителей HERV-K (HML2), что позволяет отнести это семейство к так называемым сложным ретровирусам. Некоторые виды ретровирусов кодируют вспомогательные белки, которые, взаимодействуя с клеточными факторами, регулируют экспрессию вирусных белков. Эти ретровирусы называются сложными [218]. Одним из них является вирус СПИД, или экзогенный ретровирус HIV-1 (англ. human immunodeficiency virus type 1). Он кодирует шесть вспомогательных белков - Tat, Rev, Vif, Nef, Vpr и Vpu, которые помогают эффективной репликации HIV-1 и, таким образом, способствуют патогенезу [19, 283, 284]. Например, Tat необходим для регуляции транскрипции с промотора LTR HIV-1, он увеличивает процессивность РНК-полимеразы II [284], белок Rev функционально аналогичен Corf, а Vpr вызывает удерживание инфицированной клетки в G2/M фазе (приводя к многоядерности) [285] и содействует импорту в ядро преинтеграционного комплекса [283].

Другой экзогенный представитель сложных ретровирусов, вирус человеческой Т-клеточной лейкемии (англ. human T-cell leukemia virus, HTLV), кодирует белки Tax и Rex [19, 286, 287], которые гомологичны белкам Tat и Rev HIV-1.

Возвращаясь к структурным особенностям эндогенных ретровирусов, напомним, что в их геноме присутствует последовательность, отвечающая за упаковку вирусной РНК в вирусные частицы, так называемый -сайт (см. Рис.1.7.5) [52]. Эта последовательность специфически связывается с белком Env и с этого момента начинается упаковка полноразмерной вирусной РНК в вирусную частицу. В отсутствие - сайта никакой упаковки не проводится; -сайт содержится только в несплайсированной геномной РНК вируса, так что только она упаковывается в вирион.

После заражения клетки ретровирусом (см. Рис. 1.7.6), интеграции его в геном и начала транскрипции его ДНК, на первом этапе происходит экспорт полностью сплайсированных мРНК ERV из ядра и образование вспомогательных белков - таких как Corf. Затем эти вспомогательные белки осуществляют транспорт неполностью сплайсированных мРНК и геномной РНК ERV в цитоплазму, где осуществляется трансляция основных вирусных белков.

Образующиеся полипротеины вместе с полноразмерной РНК собираются в вирусный кор на мембране клетки, в котором происходит их протеолитическое расщепление на отдельные белки с помощью вирусной протеазы PR [288]. В связи с наличием белков Env, VLP окружена вирусной оболочкой и способна отпочковаться от клеточной мембраны. Однако же, обычно эти VLP не инфекционны (по-видимому из-за своей морфологической специфичности они крайне избирательно связываются с рецепторами клеточной поверхности), и, следовательно, не могут заражать другие клетки [19, 52, 217, 270]. Внутри VLP осуществляется обратная транскрипции геномной РНК ERV, в результате чего образуется двуцепочечная вирусная ДНК.

Происхождение эндогенных ретровирусов.

По-видимому, на разных этапах эволюции позвоночных экзогенные предшественники эндогенных ретровирусов заражали клетки зародышевой линии и встраивались в геном, где реплицировались вместе с клеточными генами “хозяина” [20]. Затем посредством ретротранспозиции, а иногда и различных хромосомных перестроек, происходило дальнейшее распространение ERV по геному. В результате полные и частичные копии ERV (чаще всего - их одиночные LTR) распределены по всему геному позвоночных. Существует и другая гипотеза происхождения эндогенных ретровирусов, согласно которой ERV являются последним звеном в эволюции ретроэлементов [251]. Автору представляется, что современные эндогенные ретровирусы произошли от экзогенных, а те, в свою очередь - от LTR-ретротранспозонов, увенчавших собой эволюцию ретроэлементов.

Классификация ретровирусов запутанна и полна не всегда приятных сюрпризов, и представляется автору далёкой от идеала. К сожалению, подчас под одним и тем же названием разные исследователи понимают совсем разные группы эндогенных ретровирусов (классический пример - семейство HERV-K, которое может быть разделено на несколько совсем не родственных друг другу групп; описывая ту или иную группу, часто авторы, отдавая дань традиции, называют её просто HERV-K, без уточнений, и разобрать, о каких же именно HERV-K идёт речь, не просто).

Существует несколько видов систематики ERV. Один из возможных подходов основан на определении типа тРНК, используемой ретровирусом в качестве праймера в процессе инициации обратной транскрипции [19]. В соответствии с этим признаком HERV разделяют на несколько семейств - HERV-К (праймер - лизиновая тРНК), HERV-H (гистидиновая тРНК), HERV-E (тРНК глутаминовой кислоты), HERV-W (триптофановая тРНК) и т.д. Поскольку одной аминокислоте может соответствовать несколько кодонов, и, следовательно, используется несколько разных тРНК, то в некоторых случаях в названии группы указывают последовательность соответствующего антикодона - например, НЕRV-K(CUU).

Вместе с тем, совершенно разные по нуклеотидной последовательности ERV могут использовать одну и ту же тРНК для инициации обратной транскрипции, вследствие чего провели попытку ввести иные способы классификации эндогенных ретровирусов. Например, создана классификация, за основу в которой берется морфология вирусных частиц [19, 41, 52, 217, 263, 289]; другой подход основан на сравнении консервативных районов ERV между собой, а также с соответствующими участками генома экзогенных ретровирусов. Наиболее консервативные последовательности находятся в гене pol, но иногда для построения классификаций используют последовательности gag, env или протеазного домена, хотя они менее консервативны.

Классификация, основанная на таком анализе, делит ретровирусы на семь групп: cпумавирусы (spumaviruses), вирусы, родственные вирусу мышиной лейкемии (Murine Leukemia Virus-related retroviruses - MLV), лентивирусы (lentiviruses), вирусы, родственные HTLV, вирусы птичьего лейкоза (Avian Leukosis Viruses - ALV), вирусы типа D и вирусы млекопитающих типа В [52, 261]. Подобным образом на подклассы разделили практически все вирусы млекопитающих и некоторые вирусы птиц. Однако в последнее время обнаружили много новых ретровирусов рептилий, амфибий и рыб, которые сложно охарактеризовать с помощью такой систематики.

Недавно была создана новая классификация, включающая в себя большее количество ретровирусных видов [263]. Авторы изучили представителей ретровирусов всех классов позвоночных. В основе подобной классификации также лежал метод сравнения консервативных последовательностей генов gag, pol и env, но, в отличие от предыдущей систематики, было выделено 3 группы ретровирусов, а не 7 - группы I, II и III.

К группе I относятся спумавирусы, вирусы рептилий, а также некоторые вирусы амфибий, птиц и сумчатых млекопитающих. Группа II включает в себя исключительно вирусы млекопитающих и небольшого количества птиц (лентивирусы, ALV, HTLV, вирусы типа B и D и др.). В группу III входят представители MLV, большинство вирусов амфибий и рыб. По этим, а также некоторым другим данных была составлена Таблица 1.7.1, в которой приведены некоторые примеры ретровирусов.

Приведённая выше классификация не является полной, поскольку некоторые найденные в последних работах ERV не могут быть однозначно отнесены к какой-либо из имеющихся в ней групп [290].

Примечание. В последнем отчете по программе “Геном Человека” [4] все ERV разделяют на 3 класса, где класс III соответствует группе I, класс II - группе II, а класс I - группе III. Однако же существуют и некоторые различия в систематике отдельных семейств ERV. Например, HERV-H отнесены к классу I (т.е. - группе III), а не к классу II, как в предыдущей классификации. В данной работе за основу взята систематика, разделяющая ERV на 3 группы: I, II и III (обзор [263], табл. 7).

Таблица 1.7.1. Классификация ретровирусов (цитируется по [263] с добавлениями [291-299]).

Эндогенные ретровирусы группы I.

HERV-L. Эндогенные ретровирусы семейства HERV-L представленs в геноме человека 100-200 копиями. Они имеют гомологию с пенящимися ретровирусами (foamy retroviruses) и, возможно, являются промежуточной формой между классическими внутриклеточными ретротранспозонами и инфекционными ретровирусами [52, 291, 300].

Поскольку PBS в составе провируса комплиментарен лейциновой тРНК, то этот ретровирус назван HERV-L. Полноразмерный провирус имеет длину 6,6 т.п.н., с длинными концевыми повторами длиной 462 п.н. HERV-L содержит гены gag и pol, причем в структуре гена pol обнаружили домен, характерные для дУТФазы [291, 300]. Однако до сих пор не найден провирус этого семейства, который бы имел ген env [5]. Таким образом, можно сказать, что все найденные к данному моменту HERV-L элементы являются ретротранспозонами. ERV-L подсемейства мышиных называется MuERV-L (Murine ERV-L) [52]. Как и для HERV-L, для MuERV-L пока не найдено полноразмерных представителей, содержащих ген env. HERV-L-подобные элементы (ERV-L) обнаружены во всех плацентарных млекопитающих. Предки данного типа ретровирусов внедрились в геном млекопитающих около 70-120 млн. лет назад, а резкое увеличение копий HERV-L в геноме произошло 45-60 млн. лет назад, а MuERV-L - 10 млн. лет назад [52, 291, 300].