Диссертация (1145736), страница 7
Текст из файла (страница 7)
2006; Golubkova et al. 2009).29Термочувствительный аллель sbr10 в условиях теплового шока вызывает нерасхождениехромосом в мейозе у самок (Мамон и др. 1990; Никитина и др. 2003), а при пермессивнойтемпературе оказывает на самок сильнейший стерилизующий эффект (Голубкова и др. 2004) изза ранней эмбриональной смертности потомков таких самок. Смерть происходит по причинеасинхронности протекания первых делений дробления, нарушений морфологии ядра ирасхождения хромосом (Golubkova et al. 2006).
У гемизиготных самок, в геноме которыхприсутствует один аллель sbr10, половина случаев аномальных метафаз мейоза представленанарушениями индивидуализации бивалентов в первом делении мейоза, изменяется и формаверетена деления (Рис. 10) (Golubkova et al. 2009). Белок SBR можно обнаружить в эмбрионахна ранних стадиях развития в значительном количестве (Голубкова и др. 2015). Посколькутранскрипции, а значит, и экспорта мРНК в раннем эмбриогенезе не происходит, продукты генаsbr, по-видимому, вовлечены в контроль митозов на этой стадии развития, дополнительно косновной своей экспортной функции. Полученные результаты позволяют предположитьучастие белка SBR в формировании веретена первого деления мейоза у самок и вформировании бивалентов.Рисунок 10. Нерасхождение и потеря хромосом в мейозе у самок с аллелем sbr10.
А – Потеряодного плеча Х-хромосомы; Б – Нерасхождение половых хромосом (обе Х-хромосомымигрируют к одному полюсу); масштаб 5 мкм (Golubkova et al. 2009).Самки, у которых присутствует аллель sbr5 на фоне аллеля дикого типа, такжедемонстрируют повышенную частоту аномальных метафаз в первом делении мейоза. В отличиеот самок, несущих аллель sbr10, самки с sbr5 имеют характерную особенность – наличиетриполярных метафаз (Golubkova et al. 2009).30Плейотропные эффекты мутантных аллелей гена sbr заставляют задуматься ополифункциональности этого гена.
По нашему предположению, различные функции могутреализовываться специализированными продуктами, кодируемыми геном sbr.1.2.6 Транскрипционный полиморфизм и органоспецифичныетранскрипты гена sbrОсновное отличие гена sbr от его ортологов у млекопитающих заключается в большемполиморфизме его продуктов. Если для Nxf1 человека и мыши описан всего один вариантальтернативного сплайсинга (с сохранением интрона 10), то для sbr различных вариантовтранскриптов, как минимум, три (Рис. 11) (Ivankova, 2010).Рисунок 11.
Результаты нозерн-блот гибридизации тотальной РНК, выделенной из разныхтканей D. melanogaster, с зондом AJ318090.I (фрагмент кДНК sbr). В яичниках взрослых самокдлина транскриптов sbr варьирует между 3.0 и 3.5 т.н. В семенниках взрослых самцов виденинтенсивный сигнал в районе 1.9 и 2.8 т.н.
В пробе из нервных ганглиев личинок третьеговозраста – 3.5 и 5.1. т.н. В слюнных железах личинок третьего возраста – 3.5 т.н. (по Ivankova etal. 2010).Транскрипт 3,0-3,5 т.н. соответствует известной мРНК sbr – 3280 н. (Wilkie et al. 2001).Варьирование размера этого транскрипта, вероятно, связано со степенью цитоплазматическогополиаденилирования. Транскрипт 3,5 т.н. представлен во всех тканях кроме семенников,поэтомузакономерноназыватьегоуниверсальным.Остальныетранскриптыорганоспецифичны.В семенниках D. melanogaster было выявлено 2 транскрипта гена sbr длиной 1.9 т.н.
и2.8 т.н. Оба транскрипта короче полноразмерного. Транскрипт 2,8 т.н. в семенниках является31аналогом универсального транскрипта и отличается от него тем, что имеет укороченный3’UTR. Для второго специфичного для семенников транскрипта – 1,9 т.н. – также наблюдаетсяукорочение 3’UTR. Помимо этого, инициация его транскрипции предположительно происходитнаальтернативномпромоторевинтроне 3,поэтомутранскриптневключаетпоследовательности первых трёх экзонов (Ivankova, 2010).
Где заканчиваются семенниковоспецифичные транскрипты и где начинается укороченный семенниково-специфичныйтранскрипт 1,9 т.н., определено не было.Нейроспецифичный транскрипт 5.1 т.н. длиннее универсального, т.к. в нём в ходеальтернативного сплайсинга сохраняется интрон 5 длиной 1602 н. (Ivankova et al.
2010).Аналогичный вариант сплайсинга показан для интронов 10 генов Nxf1 мыши и человека (Heroldet al. 2000; Sasaki et al. 2005; Li et al. 2006).Таким образом, различные мРНК гена sbr образуются с использованием различныхмеханизмов альтернативной транскрипции. Существование органоспецифичных продуктовгена Nxf1 у D.melanogaster может отражать начальный этап специализации факторов семействаNXF (Ацапкина и др. 2010).1.3Причины многообразия альтернативных транскриптовРеализация программы анализа транскриптомов различных организмов показала гораздобольшую сложность организации транскриптомов по сравнению с геномами (HumanGENCODE Release (version 25)8, 2016). Например, у человека с менее чем 20.000 геновсчитывается более 80.000 белок-кодирующих мРНК, что приводит к синтезу 250.000-1.000.000белков.
Альтернативные транксрипты и, как возможное следствие, белки могут появляться вклетке в результате альтернативной инициации транскрипции, альтернативного сплайсинга,альтернативного полиаденилирования (АПА) (de Klerk and 't Hoen, 2015). Эти механизмырегуляции экспрессии генов за счет формирования многообразия транскриптов значительнорасширяют возможности гена, влияя на функции, стабильность, локализацию и количество егопродуктов.1.3.1 Альтернативная инициация транскрипцииАльтернативная инициация транскрипции включает в себя два типа событий: (1)использование альтернативного первого экзона, когда транскрипт имеет несколько открытыхрамок считывания (ORF – open reading frame); это приводит к изменению N-конца кодируемогобелка (Goossens et al. 2007) и (2) изменение длины 5’UTR, что изменяет трансляционнуюрегуляцию такого транскрипта (Barbosa et al.
2013). Во втором случае регуляция может8http://www.gencodegenes.org/stats/current.html32осуществляться за счёт коротких uORFs (upstream ORFs) (Yamashita et al. 2003; Medenbach et al.2011). Использование альтернативных промоторов и сайтов начала транскрипции (TSS –transcription start site) в белок-кодирующих транскриптах было определено ещё до того, каксталовозможноанализироватьцелыетранскриптомыспомощьюметодоввысокопроизводительного секвенирования, методом CAGE (cap analysis of gene expression)(Shiraki et al.
2002). По данным проекта FANTOM (FANTOM Consortium and RIKEN PMI andCLST (DGT), 2014), в ходе которого было проанализировано 200 первичных клеточных культурчеловека, 250 культур раковых клеток и 150 тканей, можно сделать следующие выводы:- большинство генов регулируются тканеспецифично; очень маленький процент геновможно называть генами «домашнего хозяйства»;- использование альтернативных TSSs в большей степени регулируется присутствиемэнхансеров, нежели альтернативными коровыми промоторами.Молекулярных механизмов выбора альтернативного промотора и TSS можно привестинесколько: изменение структуры хроматина и изменение доступности промотора или узнаванияпромотора транскрипционными факторами (ТФ), специфичными для ткани или клеточноготипа. Чтобы понять биологическую значимость использование того или иного промотора либоTSS, необходимо знать как осуществляется выбор специфического TSS и какие ТФ в этомучаствуют (de Klerk and 't Hoen, 2015).
Понимания, в каком случае какие промоторы и TSSиспользуются, по-прежнему нет.1.3.2 Альтернативный сплайсингПодальтернативнымсплайсингомпонимаютпятьсобытий:пропускэкзона,использование альтернативного 5'- или 3'-сайта сплайсинга, сохранение интрона и сохранениеодного из взаимно исключающих экзонов.
Пропуск экзона – самое распространённое событие,оно происходит в ~38% генов человека и мыши, а самое редкое событие – сохранение интрона(~3%) (Sugnet, 2004). Именно на таком редком типе альтернативного сплайсинга мы подробнееостановимся в следующей главе, а пока перейдём к третьему типу альтернативнойтранскрипции – альтернативному полиаденилированию.1.3.3 Альтернативное полиаденилированиеДля большинства генов человека (около 70%) характерны 3'UTR разной длины (Djebaliet al. 2012).
Различные 3’UTR позволяют по-разному регулировать экспрессию одного и тогоже гена на пост-транскрипционном уровне (Lianoglou et al. 2013). Транскрипты, возникающие врезультате АПА, могут различаться белок-кодирующей областью или длиной 3'UTR (наиболеераспространённый тип АПА). В 3'UTR мРНК может находиться несколько сайтов33полиаденилирования, и от того, какой из этих сайтов будет использован, зависит наборпоследовательностей, включённых в 3'UTR, и, следовательно, дальнейшая судьба зрелой мРНК.Так, в 3'UTR часто располагаются последовательности-мишени микроРНК, и другиерегуляторные элементы, взаимодействующие с РНК-связывающими белками, например, AREsи UPF1-сайты (UPF1 – центральный фактор NMD) (Jing et al.
2005; Bartel, 2009; Fabian et al.2010; Hollerer et al. 2014; Miura et al. 2013). Если в результате АПА такие последовательностине попадают в зрелую мРНК, её статус изменяется. Меняется стабильность мРНК, локализацияв цитоплазме и эффективность трансляции (Ji et al. 2011; Lewis et al. 1995; Moore, 2005;Matoulkova et al. 2012; Edwalds-Gilbert et al. 1997; Zhao et al.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
