SVA反转录转座子的研究进展

谈丹丹，洪道俊，吴裕臣

（南昌大学第一附属医院神经内科，江西南昌 330006）

反转录转座子约占人类基因组的34%，引起的人类疾病约0.27%，其中占主导的为长散置元（long interspersed element-1，L1）、Alu 序列、SVA（SINEVNRT-Alu）（short interspersed element of retroviral origin，SINE-R;variable numble of tandem repeats，VNTR;Alu-like）［1］。以往对L1和Alu序列研究较多，而近年来，已认识SVA的基本结构，SVA在人类基因组中的重要作用逐渐受到重视。目前发现SVA与人类基因组的进化及多种疾病的发生密切相关。

1 SVA基本结构

SVA为复合序列，主要由SINE-R、VNTR、Alulike组成，故称SVA［2］。SVA的基本结构分为5部分［3］，从5'端开始依次是 CCCTCT六聚体重复元件、Alu-like、富含 G-C 的 VNTR、SINE-R、加尾信号与多聚A尾序列。另外，SVA两侧翼均有靶位点重复（target-site duplication，TSD）（图1）。

图1 SVA基本结构Fig 1 The basic structure of the SVA

Alu-like由两个反义Alu片段及两者中间的单拷贝序列而组成。VNTR由36～42 bp或49～51 bp的序列拷贝而成［4］，可能衍生于恒河猴的SVA2序列，对SVA的启动至关重要，可能有助于增强RNA的稳定性。SINE-R由包膜（envelope，env）基因及一个起源于古老的内源性反转录病毒的长末端重复序列组成［5］。CCCTCT六聚体重复元件及Alu-like缺失会导致SVA反转录转座启动率明显减少，故推测CCCTCT六聚体重复元件、Alu-like与SVA反转录转座启动密切相关。

2 SVA与人类基因组

2.1 SVA在人类基因组的分布

SVA是一种非长末端重复序列、非自主性反转录转座子，典型长度平均约2.0 kb，但SVA插入时长度700～4 000 bp，在人类基因组中，约2 700拷贝，占0.2%，目前已鉴定出2 762种［6］。

2.2 SVA亚家族与人类基因组的进化

反转录转座子是引起基因组不稳定的重要因素，反转录转座子插入引起基因组改变及物种变异，不断丰富和促进了生物的进化。SVA是最年轻的仍活跃的原始人类特异的非长末端重复序列，约起源于2500万年前［7］。目前共发现7种 SVA亚家族［8－9］，分别为 SVA-A、SVA-B、SVA-C、SVA-D、SVAE、SVA-F、SVA-F1，其中 SVA-A、SVA-B、SVA-C、SVA-D起源于人类-猩猩分化之前，SVA-E、SVA-F、SVA-F1则只出现在人类时期。

SVA中VNTR区域富含G-C，与基因组的稳定性密切相关。随着进化，SVA的G-C富集区密度明显下降［8］，导致SVA呈不断活跃趋势。人类基因组中约40%的SVA具有多态性，SVA-E和SVA-F插入多态性频率分别为37.5%和27.6%。

活跃的SVA可导致产生转录变异体［10］，使人类基因组不断的改变与进化。

SVA DNA甲基化也可能是物种差异及进化的重要影响因素，在人类精子中SVA DNA呈明显的低甲基化，而在黑猩猩精子中则为甲基化。研究显示，人类精细胞中35%的同源SVA甲基化水平低于50%，而黑猩猩精细胞中仅有6%的同源SVA甲基化水平低于50%［11］。

3 SVA插入与疾病

3.1 SVA反转录转座

SVA通过DNA-RNA-DNA的途径实现反转录转座，新生儿的SVA反转录转座率约为1/916，次于Alu 序列（1/21）及 L1（1/212）［6］。由于本身不能编码蛋白质，SVA必须借助于L1编码的胞内酶才能实现反转录转座。在L1介导下，SVA DNA转录生产mRNA后再反转录生成cDNA，最后cDNA插入并整合到DNA上，从而导致基因组发生改变。

SVA基因组插入呈现出L1介导反转录转座和靶引物反转录的典型特征:1）插入发生在L1的核酸内切酶识别位点5'-TTTT/AA-3';2）SVA插入的两侧翼有4～20 bp靶位点重复序列;3）不同长度的多聚A尾;4）5'端截断;5）内部重排或倒置;6）3'端转导［12］。

基因组中SVA插入的检测方法有多种:Souther杂交、Norther杂交、PCR、反转录PCR等，其中，PCR最常用。利用PCR时，根据人类BLAT或NCBI的BLAST软件，可针对 SVA两侧翼 TSD、SINE-R区域、Alu-like区域或具体被检测基因（如TAF1基因）等多种特异序列来设计引物，然后扩增目的基因，并利用自动测序仪或2%琼脂糖凝胶电泳分析扩增产物，检测SVA插入。例如，对福山型肌营养不良的患者进行基因诊断，可使用一种三引物PCR及2%琼脂糖凝胶电泳的方法，快速检测FKTN基因中SVA 插入突变［13］。

3.2 SVA插入与疾病

现已证实SVA反转录转座子是人类致病的重要因素。SVA反转录转座主要发生于未分化或低分化细胞，与遗传性疾病及肿瘤等密切相关。目前已发现由SVA插入引起的人类疾病有8种（表1）［6，14］。

3.3 SVA致病的相关机制

SVA介导的插入突变、选择性剪接、外显子重组及差异性甲基化等［12］，可导致DNA结构、转录及翻译等发生改变，从而致病。SVA介导的选择性剪接可分为外显子捕获、外显子选择等，继而引起外显子重组，使基因转录及表达异常。

外显子捕获使基因结构及表达的蛋白质发生改变，从而导致多种疾病，如福山型肌营养不良（Fuku-yama-type congenital muscular dystrophy，FCMD）、中性脂质贮积病伴肌病（neutral lipid storage disease associated with subclinical myopathy，NLSDM）、常染色体隐性遗传性高胆固醇血症（autosomal recessive hypercholesterolemia，ARH）等。例如，FCMD 是一种最常见的常染色体隐性遗传性先天性肌营养不良，该病在日本人群中的发病率为1/90，由于fukutin蛋白缺乏导致α-抗肌萎缩相关糖蛋白低糖基化，从而导致发病。编码fukutin蛋白的FKTN基因包括10个外显子，87%的FKTN基因突变来源于同一祖先建立者的第10个外显子下游3'端非编码区一个约3 kb的SVA插入［13］。研究发现，SVA插入后激活了第10个外显子内一个新的供体衔接点，通过RNA剪接，新的供体衔接点与SVA内一纳体衔接点连接，形成了新的外显子即第11个外显子［15］，这个过程称为外显子捕获。SVA插入介导的选择性剪接事件，导致FKTN基因编码的fukutin蛋白缺乏及功能障碍，从而致病。最新研究表明，反义寡核苷酸靶向结合剪接点的治疗方法可有效恢复fukutin蛋白，解救SVA插入导致的福山型肌营养不良［16］。

表1 SVA插入与疾病Table 1 The SVA insertions and diseases

SVA介导的外显子选择事件也可导致疾病的发生，例如 X-连锁无丙种球蛋白血症（X-linked agammaglobulinemia，XLA）。SVA插入中断了 BTK基因的第9个外显子5'端剪接点，造成外显子跳跃性识别，这种外显子选择引起的外显子重排可导致正常编码的蛋白质缺失，继而发病。另外，在BTK基因第9号外显子末端之前12 bp处即SVA插入位点也发现了Alu序列插入，表明该位点容易发生插入突变［17］。

目前认为，DNA甲基化程度可影响基因的表达。研究发现，SVA插入到X染色体的TAF1基因第32个内含子中，并伴SVA DNA甲基化［18］，从而导致TAF1 mRNA表达减少，使尾状核中神经元特异性蛋白TAF1蛋白表达减少，继而干扰许多神经元基因的转录（如多巴胺D2受体）［19］，可引起X-连锁肌张力障碍-帕金森病（X-linked dystonia-parkinsonism，XDP）。

SVA介导的插入突变可直接导致的基因结构改变，是其最简单致病机制。例如，SVA插入到SPTA1基因的第5个外显子中，继而产生了一个5'端截短且相对于前体倒置的结构，导致该基因编码的α收缩蛋白结构异常，引起遗传性红细胞增多症［4］。但是，目前还有一些由SVA插入而导致的疾病（如白血病、Lynch综合征）具体发病机制尚不清楚。研究发现，HLA-A基因整体缺失引起的白血病伴随着基因下游SVA插入［20］，可能由于SVA插入后灭活HLA-A基因而致病。再如，研究发现，一个2.2 kb 5'端截短的SVA插入到PMS2基因第7个外显子中，导致错配修复基因PMS2突变，成为Lynch综合征一个新的致病因素［18］。

4 展望

SVA反转录转座子导致的疾病陆续被发现，近几年有关SVA介导的基因突变及功能异常的报道也逐渐增多，SVA正逐渐引起人们的关注。越来越多的证据表明，最年轻的活跃的反转录转座子SVA既对人类基因组的进化起着重要影响，也促进了人类疾病的发生。进一步认识SVA对研究人类基因组进化、人类疾病的发病机制及其诊断与治疗等有着重要意义。

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