MOV10蛋白抑制逆转录转座子LINE-1转座的机理研究

Long interspersed element 1 (LINE-1) which belongs to autonomous non-LTR retrotransposons has been regarded as human endogenous retroviruses (HERVs). The replication of LINE-1 frequently causes insertion and rearrangement of host genomic DNA leading to human genetic disease. Accordingly, host cells have evolved mechanisms to control LINE-1 mobility. Our previous studies provided evidence that an RNA helicase named MOV10 can effectively suppress LINE-1 transposition in cells, accompanied with significantly reduced LINE-1 cDNA and RNA level. The aims of the proposed work herein are to 1) identify the key motifs or residues required for the anti-LINE-1 activity of MOV10; 2) understand the mechanism underlying the specificity of MOV10 action and 3) explore the potential mechanism how MOV10 control replication of LINE-1. The long term goal of the work may lead toward fully understanding MOV10-mediated restriction of LINE-1 retrotransposition, and potential application in prevention and therapeutics of related genetic diseases.

长散布重复序列1 (LINE-1) 属于非长末端重复序列逆转录转座子，被视为内源性的逆转录病毒。它的激活会引起宿主细胞DNA的变异和重排，导致癌症等各种严重的基因疾病。宿主细胞在长期的进化中发展出了相应的机制来控制LINE-1的复制和转座，以保证基因组的稳定性，但具体的分子机理仍有待于阐明。我们前期的工作发现细胞蛋白MOV10可明显地下调LINE-1 cDNA和RNA水平，有效抑制LINE-1在不同细胞系中的转座，提示MOV10在细胞内源性基因转座的调控执行重要功能。本申请拟利用病毒学、结构生物学以及表观遗传学的方法研究MOV10蛋白抑制LINE-1转座的1）关键位点及其功能；2）特异性；3）作用机制，以全面揭示MOV10蛋白抑制LINE-1转座的分子机理。这一工作不仅可以促进解析细胞内源性基因转座的调控这一重要生命科学问题，而且对MOV10蛋白广泛抑制逆转录病毒的相关机制的探索提供借鉴。

长散布重复序列1 (LINE-1) 属于非长末端重复序列逆转录转座子，被视为内源性的逆转录病毒。它的激活会引起宿主细胞DNA的变异和重排，导致癌症等各种严重的基因疾病。宿主细胞在长期的进化中发展出了相应的机制来控制LINE-1的复制和转座，以保证基因组的稳定性，但具体的分子机理仍有待于阐明。我们前期的工作发现细胞蛋白MOV10可明显地下调LINE-1 cDNA和RNA水平，有效抑制LINE-1在不同细胞系中的转座，提示MOV10在细胞内源性基因转座的调控执行重要功能。在这一项目中，我们完成了1）对MOV10关键结构域的定位；2）对MOV10抑制LINE-1特异性的研究；3）MOV10抑制LINE-1作用机制的探索，以全面揭示MOV10蛋白抑制LINE-1转座的分子机理。 我们发现MOV10蛋白是通过诱导应激颗粒的形成抑制LINE-1转座的，解旋酶结构域VI对其在应激颗粒中的聚集至关重要。进一步的研究发现，MOV10是通过与LINE-1 RNP相互作用携带其进入应激颗粒中，并且其C端解旋酶结构域对于其在应激颗粒中的富集至关重要，而解旋酶结构域Ia、II是其与LINE-1 RNP相互作用的关键结构域。