A Novel Initiation Complex for Reverse Transcription of an Active LTR Retrotransposon in Seeetpotato

Sequence analysis of Rtsp-1, an active LTR retrotransposon in the sweetpotato genome,revealed a possible novel Rtsp-1 RNA/tRNAMet complex for initiation of reverse transcription and the first DNA strand transfer. The Rtsp-1 RNA has a primer binding site (PBS) that is partly complementary to the 3’ end of tRNAMet, and possesses an additional sequence complementary to the 5’ end of tRNAMet downstream of the PBS. These additional base-pairings might stabilize the Rtsp-1 RNA/primer complex. In the free form, the 5’ LTR of Rtsp-1 appears to form a stemloop structure apparently preventing the initiation of reverse transcription. While the stemforming site adjacent to the PBS is complementary to the tRNAMet, the other stem-forming site on the LTR complements a region just upstream of the 3’ LTR. Additionally, another region at the 3’ end of the Rtsp-1 RNA shows sequence complementarity to the tRNAMet. As the 3’ end of Rtsp-1 approaches the tRNAMet bound to the PBS, the stem-forming strands dissociate and basepair with their complementary regions in the tRNAMet and the 3’ end of Rtsp-1, respectively. Consequently, the LTR loop opens, allowing reverse transcription to initiate. After the initial reverse transcription stops at the 5’ end of the Rtsp-1 RNA, the synthesized minus strand DNA needs to be transferred to the 3’ end of the RNA to synthesize internal sequences. The Rtsp-1 RNA/tRNAMet complex may have evolved to facilitate this DNA transfer. Similar RNA/tRNA initiation complexes have been reported from reverse transcription in retroviruses and yeast retrotransposons (Ty1 and Ty3).

カルスにおける転移が示されたサツマイモ LTR 型レトロトランスポゾン（Rtsp-1）の塩基配列を調べたところ，逆転写が開始される際，転写された Rtsp-1の RNA と最初の逆転写のプライマーに使われる tRNAMETとの間で，特徴的な逆転写開始複合体を形成し，この複合体が最初の逆転写とその後の過程で必要な逆転写産物（cDNA）の転移などを確実なものとしていることが示唆された．その内容は，１）転写された Rtsp-1の RNA 逆転写開始部位の塩基配列は自身の LTR 配列とステム構造をとること，２）tRNAMETが結合する Rtsp-1の Primer Binding Site 部位には，プライマーの機能を果たす tRNAMETの３'末端の相補配列に加えて，その隣接部位に tRNAMETの５'末端部位と相補的な結合部位が存在するために，tRNAMETの両末端が結合すること，３）Rtsp-1の３'末端側に，tRNAMET及びステム構造に関わる５'LTR の部位との相補配列があり，この３ｾ末端側が転写開始複合体と結合することにより，ステム構造が崩れて逆転写が開始されると推定されること,４）逆転写が開始された後も，tRNAMETの結合によってRtsp-1の５'末端と３'末端側に近接した状態が保たれることである．Rtsp-1の３ｾ末端側の転写開始複合体への結合を転写開始の条件とすることにより，最初に合成される cDNA の３'末端への転移が容易となることなどが示唆された．