องค์ประกอบAlu คือสาย DNAสั้นๆที่มีลักษณะเฉพาะโดยการทำงานของ เอนไซม์ ตัดจำเพาะArthrobacter luteus (Alu) ^{[ 1 ]} องค์ประกอบ Aluเป็นองค์ประกอบเคลื่อนย้ายได้ที่ พบมากที่สุด ในจีโนมของมนุษย์มีจำนวนมากกว่าหนึ่งล้านสำเนา^{[ 2 ]} เชื่อกันว่าองค์ประกอบ Aluส่วนใหญ่เป็น DNA ที่เห็นแก่ตัวหรือเป็นปรสิต อย่างไรก็ตาม มีการเสนอแนะว่าอย่างน้อยบางส่วนน่าจะมีบทบาทในวิวัฒนาการและถูกใช้เป็นเครื่องหมายทางพันธุกรรม^{[ 3 ] [ 4 ]} พวกมันได้มาจากRNA 7SL ขนาดเล็กในไซโตพลาส ซึมซึ่งเป็นส่วนประกอบของอนุภาคการรับรู้สัญญาณ องค์ประกอบ Aluไม่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างสูงในจีโนม ของไพรเม ต เนื่องจาก ^มีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่ยังคงมีกิจกรรม และมีต้นกำเนิดมาจากจีโนมของบรรพบุรุษของSupraprimates [ ^{5 ]}

การแทรกตัวของ อะลูมิเนียม (Alu)มีส่วนเกี่ยวข้องกับโรคทางพันธุกรรมหลายชนิดในมนุษย์ และมะเร็งหลายรูปแบบ

การศึกษาเกี่ยวกับธาตุ Alu ยังมีความสำคัญในการไขปริศนาพันธุศาสตร์ประชากร มนุษย์ และวิวัฒนาการของไพรเมตรวมถึงวิวัฒนาการของมนุษย์ด้วย

ตระกูล Alu เป็นตระกูลขององค์ประกอบที่ซ้ำกันใน จีโนม ของไพรเมตรวมถึงจีโนมของมนุษย์^{[ 6 ]} องค์ประกอบ Aluในปัจจุบันมีความยาวประมาณ 300 คู่เบสและจึงถูกจัดประเภทเป็นองค์ประกอบนิวเคลียร์แทรกสั้น (SINEs) ในกลุ่มขององค์ประกอบ RNA ที่ซ้ำกัน โครงสร้างทั่วไปคือ 5' - ส่วน A - A5TACA6 - ส่วน B - หาง PolyA - 3' โดยที่ส่วน A และส่วน B (หรือที่รู้จักกันในชื่อ "แขนซ้าย" และ "แขนขวา") เป็นลำดับนิวคลีโอไทด์ที่คล้ายกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง เชื่อกันว่า องค์ประกอบ Alu ในปัจจุบัน เกิดขึ้นจากการหลอมรวมกันแบบหัวต่อท้ายของ FAM สองตัวที่แตกต่างกัน (โมโนเมอร์โบราณฟอสซิล) เมื่อกว่า 100 ล้านปีก่อน ดังนั้นจึงมีโครงสร้างไดเมอร์ของโมโนเมอร์สองตัวที่คล้ายกันแต่แตกต่างกัน (แขนซ้ายและขวา) ที่เชื่อมต่อกันด้วยตัวเชื่อมที่อุดมไปด้วย A เชื่อกันว่าโมโนเมอร์ทั้งสองวิวัฒนาการมาจาก 7SL หรือที่รู้จักกันในชื่อSRP RNA ^{[ 7 ]}ความยาวของหางโพลีเอจะแตกต่างกันไปในแต่ละตระกูล ของอะลูมิเนียม

มี องค์ประกอบ Alu มากกว่าหนึ่งล้าน รายการกระจายอยู่ทั่วจีโนมของมนุษย์ และคาดว่าประมาณ 10.7% ของจีโนมมนุษย์ประกอบด้วย ลำดับ Aluอย่างไรก็ตาม น้อยกว่า 0.5% เป็นแบบโพลีมอร์ฟิก (กล่าวคือ เกิดขึ้นในมากกว่าหนึ่งรูปแบบหรือมอร์ฟ) ^{[ 8 ]}ในปี 1988 Jerzy JurkaและTemple Smithค้นพบว่า องค์ประกอบ Aluแบ่งออกเป็นสองกลุ่มย่อยหลักที่รู้จักกันในชื่อ AluJ (ตั้งชื่อตาม Jurka) และ AluS (ตั้งชื่อตาม Smith) และกลุ่มย่อย Alu อื่นๆ ก็ถูกค้นพบโดยอิสระโดยหลายกลุ่ม^{[ 9 ]}ต่อมา กลุ่มย่อยของ AluS ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบ Alu ที่ทำงานอยู่ ได้รับชื่อแยกต่างหากว่า AluY สายพันธุ์ AluJ มีอายุย้อนหลังไป 65 ล้านปี เป็นสายพันธุ์ที่เก่าแก่ที่สุดและมีการทำงานน้อยที่สุดในจีโนมของมนุษย์ สายพันธุ์ AluS ที่อายุน้อยกว่ามีอายุประมาณ 30 ล้านปีและยังคงมีองค์ประกอบที่ทำงานอยู่บางส่วน สุดท้าย องค์ประกอบ AluY เป็นองค์ประกอบที่อายุน้อยที่สุดในสามองค์ประกอบและมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ไปตามจีโนมของมนุษย์มากที่สุด^{[ 10 ]}การค้นพบกลุ่มย่อยของAluนำไปสู่สมมติฐานของยีนหลัก/แหล่งที่มา และได้สร้างความเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างองค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้ (องค์ประกอบที่ทำงานอยู่) และ DNA ซ้ำที่แทรกอยู่ (สำเนาที่กลายพันธุ์ขององค์ประกอบที่ทำงานอยู่) ^{[ 11 ]}

องค์ประกอบ B1 ในหนูและหนูตะเภาคล้ายกับ Alus ตรงที่พวกมันวิวัฒนาการมาจาก RNA 7SL เช่นกัน แต่พวกมันมีแขนโมโนเมอร์ซ้ายเพียงแขนเดียว ร้อยละ 95 ของ Alus ในมนุษย์ก็พบในชิมแปนซีเช่นกัน และร้อยละ 50 ขององค์ประกอบ B ในหนูตะเภาก็พบในหนูเช่นกัน องค์ประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่พบในอินทรอนและองค์ประกอบควบคุมต้นน้ำของยีน^{[ 12 ]}

รูปแบบบรรพบุรุษของ Alu และ B1 คือโมโนเมอร์ Alu ฟอสซิล (FAM) รูปแบบลอยตัวอิสระของแขนซ้ายและขวามีอยู่ เรียกว่าโมโนเมอร์ Alu ซ้ายอิสระ (FLAM) และโมโนเมอร์ Alu ขวาอิสระ (FRAM) ตามลำดับ^{[ 13 ]} FLAM ที่โดดเด่นในไพรเมตคือlncRNA BC200

ใน Alu พบ "กล่อง" โปรโมเตอร์หลักสองกล่อง ได้แก่ กล่อง 5' A ที่มีคอนเซนซัสTGGCTCACGCCและกล่อง 3' B ที่มีคอนเซนซัสGTTCGAGAC ( สัญกรณ์กรดนิวคลีอิก IUPAC ) tRNAซึ่งถูกถอดรหัสโดยRNA polymerase IIIมีโครงสร้างโปรโมเตอร์ที่คล้ายกันแต่แข็งแรงกว่า^{[ 14 ]}กล่องทั้งสองตั้งอยู่ในแขนซ้าย^{[ 7 ]}

องค์ประกอบ Alu ประกอบด้วยไซต์เฮกซาเมอร์ขององค์ประกอบการตอบสนองต่อกรดเรติโนอิกสี่ ไซต์หรือน้อยกว่าใน โปรโมเตอร์ ภายใน โดยไซต์สุดท้ายจะทับซ้อนกับ "กล่อง B" ^{[ 15 ]}ในตัวอย่าง RNA 7SL ( SRP ) ด้านล่างนี้ เฮกซาเมอร์ที่ใช้งานได้จะถูกขีดเส้นใต้ด้วยเส้นทึบ โดยเฮกซาเมอร์ที่สามซึ่งใช้งานไม่ได้จะถูกระบุด้วยเส้นประ:

GCCGGGCGCGGTGGCGGTGCCTGTAGTCCCAGCTACTCGGG AGGCTG AGGCTGGA GGATCG CTTG AGTCCA GG AGTTCT GGGCT GTAGTGCGCTATGCCGATCGGAATAGCCACTGCACTCCAGCCTGGGCAACATAGCGAGACCCCGTCTC .

ลำดับการจดจำของ เอนโดนิวคลีเอส Alu Iคือ 5' ag/ct 3' กล่าวคือ เอนไซม์จะตัดส่วนของ DNA ระหว่าง หมู่ กัวนีนและไซโตซีน (ตัวพิมพ์เล็กด้านบน) ^{[ 16 ]}

องค์ประกอบ Aluบางส่วนมีหน้าที่ในการควบคุมยีนเฉพาะเนื้อเยื่อ ส่วนองค์ประกอบอื่นๆ เกี่ยวข้องกับการถอดรหัสยีนที่อยู่ใกล้เคียง และบางครั้งอาจเปลี่ยนแปลงวิธีการแสดงออกของยีนได้^{[ 17 ]}

องค์ประกอบAlu เป็น เรโทรทรานสโพซอนและมีลักษณะเหมือนสำเนา DNA ที่สร้างจากRNA ที่เข้ารหัสโดยRNA polymerase III องค์ประกอบ Aluไม่ได้เข้ารหัสผลิตภัณฑ์โปรตีน พวกมันถูกจำลองแบบเช่นเดียวกับลำดับ DNA อื่นๆ แต่ต้องอาศัย เรโทรทรานสโพซอน LINEในการสร้างองค์ประกอบใหม่ ดังนั้นจึงเป็นคำอธิบายที่ง่ายสำหรับการมีอยู่ของพวกมันจำนวนมากในจีโนมของไพรเมต^{[ 18 ]}

การจำลองและการเคลื่อนย้ายองค์ประกอบ Aluเริ่มต้นด้วยการโต้ตอบกับอนุภาคการรับรู้สัญญาณ (SRPs) ซึ่งช่วยให้โปรตีนที่แปลใหม่ไปถึงปลายทางสุดท้าย^{[ 19 ]} RNA ของ Aluสร้างคอมเพล็กซ์ RNA:โปรตีนเฉพาะกับเฮเทอโรไดเมอร์โปรตีนที่ประกอบด้วย SRP9 และ SRP14 ^{[ 19 ]} SRP9/14 ช่วยอำนวยความสะดวกในการยึดเกาะของAlu กับไรโบโซมที่จับ โปรตีน L1 ที่เกิดขึ้นใหม่ ดังนั้น องค์ประกอบ Aluสามารถควบคุมรีเวิร์สทรานสคริปเทส ของโปรตีน L1 ทำให้มั่นใจได้ว่า ลำดับ RNA ของ Aluจะถูกคัดลอกเข้าไปในจีโนมแทนที่จะเป็น mRNA ของ L1 ^{[ 10 ]}

องค์ประกอบ Aluในไพรเมตก่อให้เกิดบันทึกฟอสซิลที่ถอดรหัสได้ค่อนข้างง่าย เนื่องจาก เหตุการณ์การแทรกขององค์ประกอบ Aluมีลักษณะเฉพาะที่อ่านง่ายและบันทึกไว้อย่างแม่นยำในจีโนมจากรุ่นสู่รุ่น การศึกษา องค์ประกอบ Alu Y (ซึ่งวิวัฒนาการขึ้นมาใหม่กว่า) จึงเผยรายละเอียดเกี่ยวกับบรรพบุรุษ เพราะบุคคลจะมีความสามารถในการแทรก องค์ประกอบ Alu เฉพาะอย่างได้ก็ ต่อเมื่อพวกเขามีบรรพบุรุษร่วมกันเท่านั้น นี่เป็นเพราะการแทรกขององค์ประกอบ Alu เกิดขึ้นเพียง 100-200 ครั้งต่อล้านปี และยังไม่พบกลไกที่ทราบสำหรับการลบองค์ประกอบนี้อย่างเจาะจง ดังนั้น บุคคลที่มีองค์ประกอบนี้จึงน่าจะสืบเชื้อสายมาจากบรรพบุรุษที่มีองค์ประกอบนี้เช่นกัน และในทางกลับกันสำหรับผู้ที่ไม่มี ในทางพันธุศาสตร์ การมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของ องค์ประกอบ Alu ที่แทรกเข้ามาใหม่ อาจเป็นคุณสมบัติที่ดีที่ควรพิจารณาเมื่อศึกษาการวิวัฒนาการของมนุษย์^{[ 20 ]} การแทรกองค์ประกอบ Aluของมนุษย์ส่วนใหญ่สามารถพบได้ในตำแหน่งที่สอดคล้องกันในจีโนมของไพรเมตอื่นๆ แต่ การแทรก Alu ประมาณ 7,000 รายการ เป็นเอกลักษณ์เฉพาะของมนุษย์^{[ 21 ]}

มีการเสนอว่าองค์ประกอบAluบางส่วน มีผลต่อ การแสดงออกของยีนและพบว่ามีบริเวณโปรโมเตอร์ ที่ใช้งานได้สำหรับ ตัวรับฮอร์โมนสเตียรอยด์ [ ^{15 ] [ 22 ] เนื่องจาก}มีไดนิวคลีโอไทด์ CpG จำนวนมาก ใน องค์ประกอบ Aluบริเวณเหล่านี้จึงสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งของการเมทิลเลชั่นซึ่งมีส่วนช่วยถึง 30% ของแหล่งเมทิลเลชั่นในจีโนมของมนุษย์^{[ 23 ]} องค์ประกอบ Aluยังเป็นแหล่งที่มาของการกลายพันธุ์ในมนุษย์ทั่วไป อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์ดังกล่าว มักจำกัดอยู่ในบริเวณที่ไม่เข้ารหัสของ pre-mRNA ( อินทรอน ) ซึ่งมีผลกระทบต่อผู้ที่ได้รับผลกระทบน้อยมาก^{[ 24 ]}การกลายพันธุ์ในอินทรอน (หรือบริเวณที่ไม่เข้ารหัสของ RNA) มีผลกระทบต่อฟีโนไทป์ของบุคคลน้อยมากหรือไม่มีเลย หากส่วนที่เข้ารหัสของจีโนมของบุคคลนั้นไม่มีการกลายพันธุ์ เมื่อการแทรก Alu เกิดขึ้นในบริเวณการเข้ารหัส ( เอ็กซอน ) หรือใน mRNA หลังจากกระบวนการสไปลซิง มักจะเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน^{[ 25 ]}

อย่างไรก็ตาม ความแปรผันที่เกิดขึ้นสามารถนำไปใช้ในการศึกษาการเคลื่อนย้ายและบรรพบุรุษของประชากรมนุษย์^{[ 26 ]}และผลกระทบจากการกลายพันธุ์ของAlu ^{[ 27 ]}และเรโทรทรานสโพซอนโดยทั่วไป^{[ 28 ]}มีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของจีโนมมนุษย์ นอกจากนี้ยังมีหลายกรณีที่ การแทรกหรือการลบ Aluเกี่ยวข้องกับผลกระทบเฉพาะในมนุษย์:

การแทรกของ Aluบางครั้งอาจก่อให้เกิดความเสียหายและส่งผลให้เกิดโรคทางพันธุกรรมได้ อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลง ของ Alu ส่วนใหญ่ ทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายที่แยกตัวออกมาพร้อมกับโรค ดังนั้นการมีอัลลีลAlu ที่เฉพาะเจาะจง จึงไม่ได้หมายความว่าผู้ที่มียีนนั้นจะเป็นโรคอย่างแน่นอน รายงานฉบับแรก เกี่ยวกับการเกิด การรวม ตัวใหม่ โดยAluที่ทำให้เกิดความเสี่ยงทางพันธุกรรมต่อโรคมะเร็งคือรายงานในปี 1995 เกี่ยวกับมะเร็งลำไส้ใหญ่ และทวารหนักที่ไม่ใช่ชนิดโพลีโพซิ สทางพันธุกรรม^{[ 29 ]}ในจีโนมของมนุษย์ กลุ่มย่อยของ Transposon Element ที่มีการทำงานมากที่สุดเมื่อเร็ว ๆ นี้คือ AluY 22 กลุ่มและ AluS 6 กลุ่ม เนื่องจากมีกิจกรรมทางพันธุกรรมที่ทำให้เกิดมะเร็งหลายชนิด ดังนั้นเนื่องจากความเสียหายทางพันธุกรรมที่สำคัญ จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจสาเหตุที่ส่งผลต่อกิจกรรมการเคลื่อนย้ายของพวกมัน^{[ 30 ]}

โรคของมนุษย์ต่อไปนี้มีความเชื่อมโยงกับ การแทรก Alu : ^{[ 26 ] [ 31 ]}

• กลุ่มอาการอัลพอร์ต
• มะเร็งเต้านม
• ภาวะจอประสาทตาและเยื่อหุ้มตาเสื่อม
• โรคเบาหวานชนิดที่ 2
• มะเร็งกระดูกชนิด Ewing's sarcoma
• ภาวะคอเลสเตอรอลสูงในครอบครัว
• โรคฮีโมฟีเลีย
• กลุ่มอาการลีห์
• โรคมิวโคโพลีแซคคาริโดซิส VII
• โรคเนื้องอกเส้นประสาท
• โรคจอประสาทตาเสื่อม^{[ 32 ]}

และโรคต่อไปนี้มีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลง DNA ของนิวคลีโอไทด์เดี่ยวในองค์ประกอบ Alu ที่ส่งผลต่อระดับการถอดรหัส: ^{[ 33 ]}

• โรคอัลไซเมอร์
• มะเร็งปอด
• มะเร็งกระเพาะอาหาร

โรคต่อไปนี้มีความเกี่ยวข้องกับการขยายตัวซ้ำของเพนตาเมียร์ AAGGG ในองค์ประกอบ Alu:

• การกลายพันธุ์ของ RFC1เป็นสาเหตุของโรค CANVAS (Cerebellar Ataxia, Neuropathy & Vestibular Areflexia Syndrome) ^{[ 34 ]}

• ยีนACEซึ่งเข้ารหัสเอนไซม์แองจิโอเทนซินคอนเวอร์ติงมี 2 รูปแบบทั่วไป คือ รูปแบบที่มี การแทรก Alu ( ACE -I) และรูปแบบ ที่ไม่มี Alu ( ACE -D) การเปลี่ยนแปลงนี้เชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงความสามารถด้านกีฬา: การมี องค์ประกอบ Aluเกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในกิจกรรมที่เน้นความอดทน (เช่น ไตรกีฬา) ในขณะที่การไม่มีองค์ประกอบ Alu เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพที่เน้นความแข็งแรงและพละกำลัง^{[ 35 ]}
• การจำลองยีนออปซิน ซึ่งส่งผล ให้ ไพร เมต ในโลกเก่า (รวมถึงมนุษย์) กลับมามี การมองเห็นสีสามสีอีกครั้ง นั้น อยู่ติดกับองค์ประกอบAlu ^{[ 36 ]}ซึ่งบ่งชี้ถึงบทบาทของAluในวิวัฒนาการของการมองเห็นสีสามสี
• ยีนTBXTมี การแทรก AluYในลิงซึ่งจับคู่กับ องค์ประกอบ AluSx1 ที่มีอยู่ก่อนแล้ว ส่งผลให้เอ็กซอน 6 ของยีนถูกกำจัดออกไปในระหว่างการตัดต่อ ส่งผลให้มนุษย์และลิงชนิดอื่นๆ ไม่มีหาง^{[ 37 ]}

• Alu+Repetitive+Sequences ที่ หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา
• "NCBI Genbank DNA ที่เข้ารหัส RNA 7SL"ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ 12 พฤษภาคม 2561