Organizzazione e mantenimento dei telomeri in Drosophila

Quando è stato possibile avere tecniche di biologia molecolare più raffinate, è stato possibile vedere che l'organizzazione e il mantenimento dei telomeri è più complesso di quanto si pensasse. Infatti, in alcuni organismi il DNA telomerico è composto da sequenze diverse da quelle specificate dalla telomerasi e per capire questo sono state studiate varie specie come la Drosophila. Quest'organismo manca della telomerasi e delle “schiere” di semplici ripetizioni generati dalla telomerasi in quasi tutti gli altri organismi. In questo caso, i telomeri sono, invece, delle lunghe sequenze sempre tandem di tre retrotrasposoni non-LTR: He(eterocromatina)T-A, TART e TAHRE. Questi sono stati i primi elementi trasponibili con ruolo attivo nella struttura della cellula. Come abbiamo detto, i telomeri di D. melanogaster sono composti da un complesso mosaico di grandi elementi, principalmente tre tipi di retrotrasposoni non-LTR (non hanno lunghe sequenze ripetute all'estremità terminali): HeT-A (6 Kb), che ha una coda poli-A e manca del gene per la trascrittasi inversa (necessaria per la loro trasposizione), TART (11-13 Kb) e TAHRE (10 Kb), che hanno una RT ORF per la retrotrascrittasi e code poli-A rivolte verso il centromero. Questi sono chiamati collettivamente HTT (eterocromatina terminale multipla), sono presenti in copie multiple alle estremità dei cromosomi e tutti hanno una proteina GAG importante per legare l'RNA che servirà per la retrotrascrittasi e quindi per l'allungamento in 3'. L’inserimento “occasionale” (?) di questi retrotrasposoni alle estremità dei cromosomi controbilanciare la perdita graduale di DNA. Inoltre, gli elementi TART sembrano essere i meno abbondanti e si trovano interspersi con gli altri due retrotrasposoni noti. In Drosophila sequenze simili retrotrasposoniche si trovano anche sul cromosoma Y e nell’eterocromatina vicina al centromero.
Per quanto riguarda l'allungamento dei telomeri abbiamo due modalità possibili ma il modello ha cui più ricercatori danno peso è per trasposizione in cui c'è la trascrizione dell'RNA del retrotrasposone, viene trasportato nel nucleo, dopo di che c'è la traduzione delle proteina GAG a cui si legano gli atri RNA per il trasporto all'interno. Le estremità poli-A si legano alle estremità terminali, avviene la trascrizione inversa e quindi la sintesi del secondo filamento. Lo schema riassuntivo degli eventi nucleari e citoplasmatici necessari per l'allungamento dei telomeri mediante retrotrasposizione in Drosophila, quindi, inizia con la trascrizione dei vari elementi Het-A, TART e TAHRE, la proteina GAG si lega a questi RNA e li trasporta all'interno del nucleo tramite le sequenze poli-A che si attaccano alla regione telomerica e, infine, la sintesi del seconda filamento.
Per chi si occupa di evoluzione questo è uno dei problemi che vengono affrontati per cercare di capire come si sono evoluti questi due meccanismi diversi. Se, per esempio, il meccanismo di allungamento di tipo retrotrasposonico è più antico di quello della telomerasi, oppure, se i due meccanismi si sono evoluti separatamente. In generale, l'evoluzione del sistema di mantenimento dei telomeri con HeT-A e TART è avvenuto probabilmente in più passaggi. I primi due passaggi possono essere avvenuti in modo sequenziale o parallelo: la perdita della specificità di sequenza per la funzione di capping e il mantenimento per ricombinazione dei telomeri dopo la perdita della telomerasi. In seguito alla perdita della telomerasi e acquisizione di un meccanismo ALT, quindi,  le ripetizioni telomeriche possono essere state rimpiazzate da altre ripetizioni in tandem e, alla fine, i retrotrasposoni possono aver acquisito la funzione di mantenimento dei telomeri.