Exitron - Exitron

Экситроны (экзонный интроны ) образуются посредством альтернативного сплайсинга и имеют характеристики как интронов, так и экзонов, но описываются как сохраненные интроны. Несмотря на то, что они считаются интронами, которые обычно вырезаются из последовательностей пре-мРНК, существуют значительные проблемы, которые возникают, когда экситроны сплайсируются из этих цепей, причем наиболее очевидным результатом является изменение структур и функций белков. Впервые они были обнаружены у растений, но недавно были обнаружены и у других видов многоклеточных.

Альтернативная сварка

Экситроны являются результатом альтернативное сращивание (AS), в котором интроны обычно вырезаются из последовательности пре-мРНК, а экзоны остаются в последовательности и транслируются в белки. Та же самая последовательность в пре-цепи мРНК может рассматриваться как интрон или экзон в зависимости от того, какой белок должен быть продуцирован. В результате генерируются разные конечные последовательности мРНК, и из одного гена можно получить большое количество белков.[1] Мутации, существующие в этих последовательностях, могут также изменить способ сплайсинга последовательности и, как результат, изменить продуцируемый белок.[2] Было обнаружено, что сплайсинговые мутации последовательности мРНК составляют 15-60% генетических заболеваний человека, что позволяет предположить, что экзитроны могут играть решающую роль в гомеостазе органов.[3][4]

Открытие

В предыдущем исследовании рассматривалось альтернативное сращивание в Rockcress (Арабидопсис) растений и точно определить характеристики сохраненных интронов в последовательностях. У них было подмножество того, что они назвали «загадочными интронами», которые не содержали стоп-кодонов и теперь считаются экситронами.[5] У них было подмножество того, что они назвали «загадочными интронами», которые не содержали стоп-кодонов и теперь считаются экситронами. Те же исследователи провели дальнейшие исследования своих недавно открытых экзитронов и обнаружили 1002 экзитрона в 892 генах рок-кресс-салата, цветущего растения, которое использовалось для моделирования экзитронов.[4] Хотя они были обнаружены у растений, экситроны также были обнаружены у других видов многоклеточных животных, а также у людей.[4][6]

Отличие этих областей от типичных интронов

Транскрипты с экситронами в их последовательностях можно отличить от транскриптов с сохраненными интронами тремя способами. Во-первых, транскрипты, содержащие экситроны, транспортируются из ядра для трансляции, тогда как транскрипты, содержащие интроны, идентифицируются как не полностью обработанные и сохраняются в ядре, где они не могут быть транслированы. Во-вторых, только транскрипты с экситронами, длина которых не делится на три, потенциально могут включать последовательности преждевременной терминации, в то время как последовательности с интронами обычно приводят к преждевременной терминации. В-третьих, транскрипты экситронов обычно являются основной изоформой, но с интронами присутствуют лишь в небольших количествах.[6]

Характеристики

Экситроны считаются интронами, но имеют характеристики как интронов, так и экзонов. Они произошли от предковых кодирующих экзонов, но имеют более слабые сигналы сайтов сплайсинга, чем другие интроны. Было обнаружено, что экситроны длиннее и имеют более высокое содержание GC, чем интронные области и конститутивные интроны. Однако они имеют такой же размер, что и конститутивные экзоны, и их содержание GC ниже по сравнению с другими экзонами.[4] Экзитроны не имеют стоп-кодонов в своих последовательностях, имеют синонимичные замены и чаще всего встречаются в виде кратных трех нуклеотидов.[6] Последовательности экситрона содержат сайты для многочисленных посттрансляционных модификаций, включая сумоилирование, убиквитилирование, S-нитрозилирование и ацетилирование лизина. Способность экситронного сплайсинга (EIS) изменять состояние белков демонстрирует эффект, который он может оказывать на протеомный ассортимент.[4]

В Арабидопсис

Сплайсинг Exitron затрагивает 3,3% Арабидопсис гены, кодирующие белки. 11% интронных областей состояли из экситронов, а 3,7% событий AS, обнаруженных в образце, были сплайсингами экситронов. Регуляция EIS в тканях контролируется определенными стрессами, которые играют регулирующую роль в адаптации и развитии растений.[4]

Последствия

Было обнаружено, что сплайсинг экситронов является консервативной стратегией увеличения пластичности протеома как у растений, так и у животных, поскольку он влияет на свойства белков растений и человека аналогичным образом.[4] Когда экситроны сплайсируются из последовательности, это приводит к внутренне удаленным белкам и затрагивает белковые домены, неупорядоченные области и различные сайты посттрансляционной модификации, которые влияют на функцию белка.[6] Сплайсированные экситроны могут привести к преждевременной терминации белка, в то время как, напротив, несращенные экситроны приводят к полноразмерному белку.[4]

Было обнаружено, что процессинг этих экситронов чувствителен к типам клеток и условиям окружающей среды, а их сплайсинг связан с раком.[4][6][7] Нарушение EIS может потенциально способствовать инициированию образования рака за счет его воздействия на несколько генов, связанных с раком. Эти гены включают гены-маркеры рака и гены, участвующие в клеточная адгезия, миграция, и метастаз.[4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ 1. Альбертс, Б., Джонсон, А., Льюис, Дж., Морган, Д., Рафф, М., Робертс, К., Уолтер, П. Молекулярная биология клетки. 6. Нью-Йорк: Наука о гирляндах; 2015. с. 319-320, 415.
  2. ^ 2. Эдвальдс-Гилберт, Г. Регуляция сплайсинга мРНК посредством передачи сигнала. [Интернет]. Scitable .; [цитируется 15 февраля 2016 г.]. Доступна с http://www.nature.com/scitable/topicpage/regulation-of-mrna-splicing-by-signal-transduction-14128469
  3. ^ 3. Ван, Г. С., Купер, Т. А. Сплайсинг при болезни: нарушение кода сплайсинга и механизма декодирования. Nat Rev Genet. 2007; 8 (10): 749-761.
  4. ^ а б c d е ж грамм час я j 4.Маркес, Ямиле; Хёпфлер, Маркус; Аятоллахи, Захра; Барта, Андреа; Калина, Мария (июль 2015). «Разоблачение альтернативного сплайсинга внутри экзонов, кодирующих белок, определяет экситроны и их роль в пластичности протеома». Геномные исследования. 25 (7): 995–1007. Дои:10.1101 / гр.186585.114. ISSN  1088-9051. ЧВК  4484396. PMID  25934563.
  5. ^ Маркес, Ямиле; Браун, Джон У.С.; Симпсон, Крейг; Барта, Андреа; Калина, Мария (июнь 2012). «Транскриптомное исследование выявляет возросшую сложность альтернативного ландшафта сращивания у Arabidopsis». Геномные исследования. 22 (6): 1184–1195. Дои:10.1101 / гр.134106.111.
  6. ^ а б c d е 5. Стайгер, Д., Симпсон, Г. Г. Вступают в экситроны. [Интернет]. БиоМед Централ .; [цитируется 15 февраля 2016 г.]. Доступна с http://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-015-0704-3
  7. ^ 6. Электронные новости MEMBS. Экзитронный сплайсинг: новый аспект регуляции генов. [Интернет]. Ближневосточное общество молекулярной биологии; [цитируется 15 февраля 2016 г.]. Доступна с http://enews.membs.org/Exitron-Splicing--New-Aspect-of-Gene-Regulation В архиве 2016-05-08 в Wayback Machine