Transskarvning

Trans-splicing  är en speciell form av RNA-bearbetning i eukaryoter , under vilken exoner från två olika primära RNA- transkript förenas ände till ände. Medan "normal" cis-splitsning bearbetar en enskild molekyl , producerar trans-splitsning en enda RNA-molekyl från olika obundna mRNA -prekursorer . I vissa organismer är det bara vissa mRNA som genomgår trans-splitsning, medan det i vissa sker under mognaden av de flesta mRNA [1] .

Mekanism

Låt oss överväga mekanismen för trans-skarvning på exemplet med trypanosoma Trypanosoma brucei . Vid 5'-ändarna av omogna mRNA har denna organism en sekvens som saknas i mogna transkript. Faktum är att denna sekvens är en intronlokaliserad i slutet av mRNA-molekylen (sådana introner kallas outroner ). Outronen innehåller adenosin , som markerar förgreningspunkten för vanliga introner, och till höger om den finns en sekvens som liknar den högra exon -introngränsen. Istället för 5'-terminala outroner har moget mRNA ett 5'-terminalt fragment som är 39 nukleotider långt , vilket kallas en mini-exon eller SL-sekvens (från den engelska  splitsningsledaren ). Detta fragment läses från cirka 200 regioner utspridda i genomet . Vid gränsen för mini-exonerna och resten av transkriptet som innehåller mini-exonet finns en sekvens som i nukleotidsammansättning motsvarar den vänstra exon-introngränsen [2] .

Under transkriptmognad utför adenosin lokaliserat vid outrongrenpunkten en nukleofil attack med sin 3'-hydroxylgrupp längs mini-exongränsen med resten av transkriptet som innehåller den. 3'-OH-mini-exonet som dök upp efter den första nukleofila attacken angriper fosfodiesterbindningen mellan exonet och lassot. På grund av detta kopplas mini-exonet till resten av exonerna av det ursprungliga mRNA:t, och intronet avlägsnas i form av en Y-formad struktur [3] .

Trans-splitsning i trypanosomer förmedlas av små nukleära RNA (snRNA) strukturellt och funktionellt liknar U2 , U4 och U6 . Rollen för andra snRNA som krävs för splitsning spelas av själva intronsekvensen: dess sekundära struktur innehåller karakteristiska stammar och slingor som liknar de konserverade U1- och U5-domänerna [3] .

I nematoden Caenorhabditis elegans sys en exogen ledarsekvens på 22 nukleotider i längden vid 5'-änden av transkriptet under trans-splitsning [3] .

I dinoflagellaten Karlodinium micrum involverar transkriptbehandling av den mitokondriella cytokromoxidassubenhet III -genen ( cox3 ) transsplitsning. Fullängds cox3 - mRNA bildas från två prekursortranskript: cox3H1-6 och cox37. Trans -skarvning av cox3 har också beskrivits i andra dinoflagellater [4] .

Distribution

Trans-splicing har hittats i ett antal protister , såsom medlemmar av kinetoplastidklassen (särskilt trypanosomer), som använder den för att skapa en mängd olika ytantigener och för att växla mellan olika morfologiska former under deras livscykel . En annan stor grupp av protister som har transsplitsning är dinoflagellaterna. De använder denna process för att lägga till en ledarsekvens på 22 nukleotider till 5'-änden av budbärar-RNA. Den intensiva användningen av trans-splitsning av dinoflagellater och trypanosomer verkar vara resultatet av konvergent evolution [5] . Trans-splitsning finns också i kinetoplastid-relaterade euglenoider , även om många taxa i denna grupp har förlorat denna förmåga [6] . Av de flercelliga organismerna sker trans-splitsning i fruktflugan Drosophila melanogaster [7] , rundmaskar inklusive C. elegans , plattmaskar , bdelloida hjuldjur , cnidarians , vissa amfipoder , copepoder , ctenophores och manteldjur . Trans-splitsning har inte hittats i de flesta väl studerade grupper av levande organismer som svampar , ryggradsdjur och de flesta leddjur [6] . Trans-skarvning har också hittats i kloroplaster av alger och högre växter [1] [8] .

Funktioner

Den funktionella betydelsen av trans-skarvning är för närvarande okänd. Det har föreslagits att ledarsekvensen som läggs till transkripten säkerställer transporten av mRNA från kärnan till cytoplasman eller är nödvändig för translationen av dessa mRNA [3] . Det är möjligt att vissa onkogena hybridtranskript kan bildas genom mekanismen för transsplitsning [9] [10] .

Det är möjligt att trans-splitsning kan användas för genterapi för att korrigera mRNA från muterade gener [11] [12] .

Anteckningar

  1. 1 2 Mironova, Padkina, Sambuk, 2017 , sid. 139.
  2. Mironova, Padkina, Sambuk, 2017 , sid. 139-140.
  3. 1 2 3 4 Mironova, Padkina, Sambuk, 2017 , sid. 140.
  4. Jackson C. J., Gornik S. G., Waller R. F.  Det mitokondriella genomet och transkriptomet av den basala dinoflagellaten Hematodinium sp. : karaktärsutveckling inom de härledda högst mitokondriella genomen av dinoflagellater  // Genombiologi och evolution. - 2012. - Vol. 4, nr 1. - P. 59-72. doi : 10.1093 / gbe/evr122 . — PMID 22113794 .
  5. Wisecaver J. H., Hackett J. D.  Dinoflagellate-genomevolution  // Årlig översyn av mikrobiologi. - 2011. - Vol. 65. - s. 369-387. - doi : 10.1146/annurev-micro-090110-102841 . — PMID 21682644 .
  6. 1 2 Douris V. , Telford MJ , Averof M. Bevis för flera oberoende ursprung av trans-splitsning i Metazoa  //  Molecular Biology and Evolution. - 2009. - 25 november ( vol. 27 , nr 3 ). - s. 684-693 . — ISSN 0737-4038 . - doi : 10.1093/molbev/msp286 .
  7. Gao JL , Fan YJ , Wang XY , Zhang Y. , Pu J. , Li L. , Shao W. , Zhan S. , Hao J. , Xu YZ En konserverad intronisk U1 snRNP-bindande sekvens främjar trans-splitsning i Drosophila .  (engelska)  // Gener & Development. - 2015. - 1 april ( vol. 29 , nr 7 ). - s. 760-771 . - doi : 10.1101/gad.258863.115 . — PMID 25838544 .
  8. Tadini L. , Ferrari R. , Lehniger MK , Mizzotti C. , Moratti F. , Resentini F. , Colombo M. , Costa A. , Masiero S. , Pesaresi P. Trans-splicing av plastid rps12 transkript, förmedlad av AtPPR4 , är avgörande för embryomönster i Arabidopsis thaliana.  (engelska)  // Planta. - 2018. - Juli ( vol. 248 , nr 1 ). - S. 257-265 . - doi : 10.1007/s00425-018-2896-8 . — PMID 29687222 .
  9. Li H. , Wang J. , Mor G. , Sklar J. En neoplastisk genfusion efterliknar trans-splitsning av RNA i normala mänskliga celler.  (engelska)  // Science (New York, NY). - 2008. - Vol. 321, nr. 5894 . - P. 1357-1361. - doi : 10.1126/science.1156725 . — PMID 18772439 .
  10. Rickman DS , Pflueger D. , Moss B. , VanDoren VE , Chen CX , de la Taille A. , Kuefer R. , Tewari AK , Setlur SR , Demichelis F. , Rubin MA SLC45A3-ELK4 är en ny och frekvent erytroblasttransformation -specifikt fusionstranskript vid prostatacancer.  (engelska)  // Cancerforskning. - 2009. - Vol. 69, nr. 7 . - P. 2734-2738. - doi : 10.1158/0008-5472.CAN-08-4926 . — PMID 19293179 .
  11. Iwasaki R. , Kiuchi H. , Ihara M. , Mori T. , Kawakami M. , Ueda H. Trans-splicing som en ny metod för att snabbt producera antikroppsfusionsproteiner.  (engelska)  // Biokemisk och biofysisk forskningskommunikation. - 2009. - Vol. 384, nr. 3 . - s. 316-321. - doi : 10.1016/j.bbrc.2009.04.122 . — PMID 19409879 .
  12. Liemberger B. , Piñón Hofbauer J. , Wally V. , Arzt C. , Hainzl S. , Kocher T. , Murauer EM , Bauer JW , Reichelt J. , Koller U. RNA Trans-Splicing Modulation via Antisense Molecule Interference.  (engelska)  // International Journal Of Molecular Sciences. - 2018. - 7 mars ( vol. 19 , nr 3 ). - doi : 10.3390/ijms19030762 . — PMID 29518954 .

Litteratur