Диссертация (1145736), страница 8
Текст из файла (страница 8)
1999; Yan and Marr, 2005; DiGiammartino et al. 2011; Hafez et al. 2013; Lianoglou et al. 2013; Tian, Manley, 2013).Общие наблюдения по выбору PAS (polyadelylation site – сайт полианенилирования)таковы:- профили АПА тканеспецифичны, особенно это характерно для транскриптов мозга исеменников. Корреляция между тканью и длиной 3’UTR консервативна у разных видов, ипрофили АПА у разных видов одинаковы для одной и той же ткани. Некоторые ткани человекаобогащены большим количеством транскриптов с короткими 3’UTR (мозг, семенники, легкие,молочные железы), в то время как другие ткани содержат небольшое количество транскриптовс длинными 3’UTR (сердце, скелетная мускулатура). Повышение транскрипции мРНК сукороченными 3’UTR объясняется потерей сайтов микроРНК, сайтов UPF1 и AREs, которыеспособствуют деградации мРНК. Из этого правила есть множество исключений, посколькубелки, связывающиеся с 3’UTR могут стабилизировать мРНК (Dass et al. 2007; Liu et al.
2007;Miura et al. 2013);- дистальный PAS, как правило, несёт сильный канонический сигнальный мотивA(A/U)UAAA, а проксимальный - отличающийся от него (de Klerk and 't Hoen, 2015). ПомимоPAS важным является также его окружение: последовательности, которые предшествуют PAS иследуют за ним (Sartini et al. 2008; Yang and Doublié, 2011; Matoulkova et al. 2012; Shi, 2012;MacDonald et al. 1994; Takagaki and Manley 1997);- в ходе развития и дифференцировки наблюдается динамичное удлинение 3’UTR, чтообеспечивает более сложный пост-транскрипционный контроль мРНК (Hoque et al.
2013;Shepard et al. 2011), а при пролиферации, наоборот, используется самый ближний,проксимальный PAS, что уменьшает возможности регуляции транскриптов и увеличиваетэффективность трансляции (Elkon et al. 2012; Sandberg et al. 2008). Появление большегоколичества транскриптов, имеющих укороченный 3’UTR происходит и при активации клеток(иммунной системы, нейронов) (по Hollerer et al. 2014).34Приведёмнесколькопримеров.ИспользованиетогоилииногоPASможетосуществляться в ответ на внешний стимул. Например, в случае воспаления запускаетсясигнальный путь, который приводит к высвобождению USE-сайта (upstream sequence element)на мРНК протромбина – ключевого белка коагуляции крови.
В результате укорочения 3’UTRпротромбина количество белка увеличивается в 2 раза, что запускает дальнейший клеточныйпротивовоспалительный сигналинг (Danckwardt et al. 2007; 2011). А при тепловом стрессе АПАукорачивает 3’UTR мРНК для синтеза белка Hsp70.3. Это стабилизирует мРНК и лишает еёрегуляторных сайтов связывания определённых микроРНК, усиливая, таким образом,биосинтез защитного белка теплового шока Hsp 70 (Tranter et al. 2011). Таким образом,регуляцияполиаденилированияважнадляподдержанияключевыхфизиологическихмеханизмов и играет специализированную роль в защитных реакциях клетки в ответ навнешний стимул, к примеру, стрессорное воздействие.Помимо количественной регуляции экспрессии генов АПА может качественнорегулировать экспрессию, запуская образование различных изоформ транскриптов или белков.Впервые важность АПА в клеточной дифференцировке была продемонстрирована припереключении класса тяжёлой цепи иммуноглобулинов (IgH).
Сплайсинг-зависимый сдвиг PASприводит к продукции не секретируемых, а связанных с мембраной форм IgH B-клеток (Brownand Morrison, 1989; Peterson, 2007), что важно для функционирования иммунной системы.Показано, что помимо иммунного ответа, стратегия использования АПА характерна для клетокцентральной нервной системы, мышечных стволовых клеток, в регуляции зависимых оттемпературы циркадных ритмов (по Hollerer et al. 2014).Определённый статус мРНК важен для трансляции в нужное время и в нужном месте.Если недоступные для трансляции мРНК в процессе транспорта утрачивают факторыингибиторы трансляции, может происходить нежелательная активация трансляции. В этомслучае механизм, контролирующий трансляцию – TDD (translation-dependent mRNA decay),быстро элиминирует такие мРНК (Giorgi et al.
2007). В то же время трансляция в нужном местеи в нужное время позволяет избежать TDD, приводя к накоплению мРНК и соответствующихбелков (Ashraf et al. 2006; Schratt et al. 2006).1.3.4 Альтернативная транскрипция в семействе генов NxfИспользованиеразличныхмеханизмовувеличенияразнообразиятранскриптомахарактерно для многих генов семейства Nxf.В базах данных есть информация о четырёх транскриптах Mm nxf2, синтез которыхначинается с разных промоторов (GenBank AK015471, AY017476, BG802255, AF285575).35Пропуск экзона описан для нескольких генов: №18 для гена Hs nxf2, №9 для Hs nxf3(Herold et al. 2000), №3 и 11 для Mm nxf7 (Sasaki et al. 2005). Для Hs nxf5 показаносуществование как минимум пяти различных транскриптов, каждый из которых кодирует белок(GeneBank AJ277654-658) (Jun et al.
2001).Сохранение гомологичного интрона является особенностью генов Nxf1. Существованиетранскриптов, сохраняющих интрон, доказано для генов Mm nxf1 мыши, Hs nxf1 человека (Li etal. 2006), Dm nxf1 дрозофилы (Ivankova et al. 2010), Dr nxf1 Danio rerio (Wang et al. 2015) иможно его предположить и для генов Nxf1 других видов животных, поскольку в базах данных(FlyBase, Genbank, UCSC Genome) есть сведения об ESTs (express sequence tags), включающихчасти последовательностей кассетного интрона и смежного экзона. Транскрипты, в которыевходит последовательность гомологичного интрона, известны и для генов-паралогов —Mm nxf7 и Hs nxf3 (Мамон и др.
2013).При анализе последовательностей сохранённых интронов гена Nxf1 позвоночных былиобнаружены 4 удивительно консервативных участка. Первый, длиной 130 н., соответствует 5’концу интрона и частично комплементарен четвёртому участку длиной 80 н., который является3’-концом интрона, и при моделировании вторичной структуры эти два участка образуютдвуцепочечную РНК-шпильку. Второй участок длиной 150 н.
– это CTE. Длина третьегоучастка 180 н. (Mamon et al. 2013).Механизм, по которому мРНК Hs nxf1 с несплайсированным интроном успешноэкспортируется из ядра, не подвергаясь деградации, а затем транслируется, был подробноизучен.Всерединеинтрона 10генаHs nxf1найденавысококонсервативнаяпоследовательность, похожая по структуре на CTE MPMV (Рис. 12). Предполагают, чторетровирус MPMV мог получить CTE от гена Hs nxf1 и затем дуплицировать этупоследовательность для более эффективной экспрессии собственного гена. Итак, Hs NXF1экспортирует собственную несплайсированную мРНК из ядра, связываясь с CTE в интроне 10.После экспорта в цитоплазму Hs NXF1 остаётся связанным с CTE мРНК на полисомах (по Li etal.
2006).36Рисунок 12 Сравнение TAP-CTE и MPMV-CTE (Li et al. 2006). А – предсказанная вторичнаяструктура TAP-CTE и MPMV-CTE. Б – увеличенное изображение обведённых участков в А.Подчёркнутые основания совпадают в TAP-CTE и MPMV-CTE.Избыток CTE-содержащей РНК в ядрах ооцитов Xenopus специфично ингибируетэкспорт репортерных мРНК, но никак не влияет на экспорт тРНК или малой ядерной РНК(Saaverda et al. 1997). Дополнительная экспрессия Tap-p15 повышает экспорт CTE-содержащейРНК в ооцитах Xenopus с 40% до 95% (Grüter et al. 1998). Следовательно, CTE-РНК имеетпреимущество в экспорте по сравнению с клеточными РНК.
Дело в том, что Tap напрямуюсвязывается с петлёй CTE, поскольку домены RBD и LRR структурно и биохимически схожи сгетеродимером сплайсосомы U2B” и U1A’ (Liker et al. 2000). Также показано, что в отсутствииNTF2-like домена сила связывания Tap с CTE снижается, поэтому, видимо, со второй петлёйCTE взаимодействует домен NTF2-like Tap вместе с p15 (Katahira et al. 2015). Более того,дополнительная экспрессия Tap-p15 повышает синтез репортерного белка в культуре клеток293T человека в 40 раз, способствуя накоплению CTE-РНК на полирибосомах (Jin et al.
2003).В интроне 5 дрозофилы нет CTE, но есть последовательности, образующие похожуювторичную структуру, что может обеспечивать экспорт такой несплайсированной мРНК изядра. Экзоны 10 и 11 человека и мыши не только гомологичны экзонам 5 и 6 дрозофилы, но иимеют одинаковый размер: 10 (5) – 110 н., 11 (6) – 37 н. Находящиеся между этими экзонами37интроны, хотя их размеры и отличаются, во всех случаях разделяют экзоны не в соответствии срамкой считывания.
Интересно отметить, что именно сохраняемый в транскрипте интронразделяет две функциональные половины генов Nxf1 – рецепторную (N-терминальную) итранспортную (C-терминальную). Таким образом, сохранение гомологичного интрона в генахNxf1 эволюционно консервативно, что указывает на функциональную значимость этого явления(Мамон и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
