哺乳類 long interspersed nuclear element （LINE）與 short interspersed nuclear element （SINE）的重複DNA片段屬於下列何種 transposons ？

本題觀念：

本題考查轉位子 (Transposons) 的分類，特別是哺乳類基因組中最常見的兩類反轉錄轉位子 (Retrotransposons)：LINE (Long Interspersed Nuclear Element) 與 SINE (Short Interspersed Nuclear Element) 的結構特徵與分類歸屬。

轉位子依移動機制主要分為兩大類：

1. Class I: 反轉錄轉位子 (Retrotransposons)：透過 RNA 中間產物進行「複製並貼上 (copy and paste)」。
2. Class II: DNA 轉位子 (DNA transposons)：直接透過 DNA 進行「剪下並貼上 (cut and paste)」。

在 Class I 反轉錄轉位子中，依據末端結構又可細分為：

• LTR 反轉錄轉位子 (LTR retrotransposons)：具有長末端重複序列 (Long Terminal Repeats)，結構類似反轉錄病毒 (Retrovirus)，常被稱為 "virus-like"。
• 非 LTR 反轉錄轉位子 (Non-LTR retrotransposons)：不具 LTR，但在 3' 端通常帶有 Poly-A tail (多腺苷酸尾)，結構類似 mRNA，因此又被稱為 "Poly-A retrotransposons"。LINEs 和 SINEs 皆屬於此類。

選項分析

• A. DNA transposons：

  • 錯誤。DNA transposons 屬於 Class II 轉位子，不經過 RNA 中間體，而是利用轉位酶 (Transposase) 直接切割 DNA 轉移。哺乳類基因組中的 LINE 和 SINE 是透過 RNA 反轉錄機制移動的 Class I 轉位子。

• B. RNA transposons：

  • 不夠精確。雖然 LINE 和 SINE 確實透過 RNA 中間體移動，但在正式分類術語中，通常稱為 "Retrotransposons" (反轉錄轉位子)。此外，這個選項無法區分 LTR 型與非 LTR 型，而題目選項中有更具體描述結構特徵的分類 (Poly-A vs Virus-like)。

• C. virus-like retrotransposons：

  • 錯誤。這通常指 LTR retrotransposons (如內源性反轉錄病毒 ERVs)。它們擁有長末端重複序列 (LTRs) 和類似病毒的基因 (如 gag, pol)，結構上酷似反轉錄病毒。LINE 和 SINE 缺乏 LTR，且移動機制 (Target-Primed Reverse Transcription, TPRT) 與病毒不同。

• D. poly-A retrotransposons：

  • 正確。這是 Non-LTR retrotransposons (包括 LINEs 和 SINEs) 的另一個分類名稱。這類轉位子的 3' 端具有一段富含腺嘌呤的序列 (Poly-A tail)，模仿 mRNA 的結構。人類基因組中最豐富的 LINE-1 和 Alu (屬於 SINE) 均具有此 Poly-A 尾部特徵，且依賴此結構進行反轉錄轉位。

答案解析

正確答案是 (D) poly-A retrotransposons。

LINE (如 L1) 和 SINE (如 Alu) 是哺乳類基因組中最主要的 Non-LTR retrotransposons。它們與 LTR retrotransposons (virus-like) 最大的結構差異在於：

1. 缺乏 LTR (Long Terminal Repeats)。
2. 3' 端具有 Poly-A tail (類似真核生物的 mRNA)。

因為這個顯著的 Poly-A 結構特徵，Non-LTR retrotransposons 在分類學上經常被稱為 Poly-A retrotransposons。它們利用一種稱為「標的引發反轉錄 (Target-Primed Reverse Transcription, TPRT)」的機制插入基因組，該機制往往依賴其 Poly-A 尾部與目標 DNA 切口處的配對。

核心知識點

1. 轉位子分類 (Transposon Classification)：

   • Class I (Retrotransposons): "Copy & Paste" (RNA intermediate).
     • LTR / Virus-like: 有 LTR，包含 gag, pol，類似病毒 (例如：ERVs)。
     • Non-LTR / Poly-A: 無 LTR，有 Poly-A tail，包含 LINEs (自主) & SINEs (非自主)。
   • Class II (DNA Transposons): "Cut & Paste" (DNA intermediate).

2. LINEs vs. SINEs：

   • LINEs (Long Interspersed Nuclear Elements): 如 L1 (人類最活躍)，長約 6kb，編碼反轉錄酶 (RT) 和核酸內切酶 (Endonuclease)，可自主移動 (Autonomous)。
   • SINEs (Short Interspersed Nuclear Elements): 如 Alu (靈長類特有)，短 (100-300bp)，不編碼蛋白，需「搭便車」利用 LINE 的酵素機器進行移動 (Non-autonomous)。
   • 共同點: 都是 Non-LTR / Poly-A retrotransposons，利用 TPRT 機制。

參考資料

1. Non-long terminal repeat (non-LTR) retrotransposons - PMC (nih.gov) ("Non-LTR retrotransposons (also called LINEs, polyA retrotransposons...)")
2. A tale of an A-tail: The lifeline of a SINE - PMC (nih.gov) ("Hence, an alternate name exists for LINES: polyA retrotransposons.")
3. Classification of Transposable Elements - Wikipedia / NCBI Bookshelf.