Trans splicing

Trans-splicing- ul  este o formă specială de procesare a ARN-ului la eucariote , în timpul căreia exonii din două transcrieri de ARN primare diferite se unesc cap la cap. În timp ce „normal” cis splicing procesează o singură moleculă , trans splicing produce o singură moleculă de ARN din diferiți precursori de ARNm neconectați . În unele organisme, doar unele ARNm sunt supuse trans-splicing, în timp ce în unele are loc în timpul maturării majorității ARNm [1] .

Mecanism

Să luăm în considerare mecanismul trans-splicing-ului pe exemplul tripanosomului Trypanosoma brucei . La capetele 5’ ale ARNm imaturi, acest organism are o secvență care este absentă în transcrierile mature. De fapt, această secvență este un intronlocat la sfârșitul moleculei de ARNm (astfel de introni sunt numiți outroni ). Outronul conține adenozină , care marchează punctul de ramificare al intronilor obișnuiți, iar în dreapta acestuia există o secvență similară graniței drepte exon -intron. În loc de outronii 5’-terminali, ARNm matur are un fragment 5’-terminal lung de 39 de nucleotide , care se numește mini-exon sau secvență SL (din limba engleză  splicing leader ). Acest fragment este citit din aproximativ 200 de regiuni împrăștiate în întregul genom . La granița mini-exonilor și restul transcripției care conține mini-exonul, există o secvență corespunzătoare în compoziția nucleotidei graniței stângi exon-intron [2] .

În timpul maturizării transcriptului, adenozina situată la punctul de ramificare a outronului efectuează un atac nucleofil cu gruparea sa 3'- hidroxil de -a lungul limitei mini-exonului, restul transcriptului care îl conține. Mini-exonul 3’-OH care a apărut după primul atac nucleofil atacă legătura fosfodiester dintre exon și laso. Datorită acestui fapt, mini-exonul este conectat la restul exonilor ARNm-ului original, iar intronul este îndepărtat sub forma unei structuri în formă de Y [3] .

Trans-splicing-ul în tripanozomi este mediat de ARN nucleari mici (ARNsn) similar structural și funcțional cu U2 , U4 și U6 . Rolul altor snRNA-uri necesare pentru splicing este jucat de secvența de intron în sine: structura sa secundară conține tulpini și bucle caracteristice similare domeniilor U1 și U5 conservate [3] .

La nematodul Caenorhabditis elegans , în timpul trans-splicing-ului, o secvență lider exogenă de 22 de nucleotide în lungime este suturată la capătul 5’ al transcriptului [3] .

În dinoflagelatul Karlodinium micrum, procesarea transcriptului genei subunității III a citocrom oxidazei mitocondriale ( cox3 ) implică splicing trans. ARNm cox3 de lungime completă este format din două transcrieri precursoare: cox3H1-6 și cox37. Trans -splicing-ul lui cox3 a fost descris și în alte dinoflagelate [4] .

Distribuție

Trans-splicing a fost găsit la un număr de protisti , cum ar fi membrii clasei kinetoplastide (în special tripanozomi), care o folosesc pentru a crea o varietate de antigene de suprafață și pentru a comuta între diferite forme morfologice în timpul ciclului lor de viață . Un alt grup mare de protisti care au trans-splicing sunt dinoflagelatele. Ei folosesc acest proces pentru a adăuga o secvență lider de 22 de nucleotide la capătul 5’ al ARN-ului mesager. Utilizarea intensivă a trans splicing de către dinoflagelate și tripanozomi pare a fi rezultatul evoluției convergente [5] . Trans-splicing se găsește și în euglenoidele înrudite cu kinetoplastide , deși mulți taxoni din acest grup și-au pierdut această capacitate [6] . Dintre organismele multicelulare, trans splicing are loc la musca fructelor Drosophila melanogaster [7] , viermi rotunzi incluzând C. elegans , viermi plati , rotifere bdelloide , cnidari , unele amfipode , copepode , ctenofore și tunicate . Trans splicing nu a fost găsit în majoritatea grupurilor bine studiate de organisme vii, cum ar fi ciupercile , vertebratele și majoritatea artropodelor [6] . Trans splicing a fost găsit și în cloroplastele de alge și plante superioare [1] [8] .

Funcții

Semnificația funcțională a îmbinării trans este în prezent necunoscută. S-a sugerat că secvența lider adăugată la transcrieri asigură transportul ARNm de la nucleu la citoplasmă sau este necesară pentru traducerea acestor ARNm [3] . Este posibil ca unele transcrieri hibride oncogene să fie formate prin mecanismul trans splicing [9] [10] .

Este posibil ca trans-splicing-ul să fie utilizat pentru terapia genică pentru a corecta ARNm al genelor mutante [11] [12] .

Note

  1. ↑ 1 2 Mironova, Padkina, Sambuk, 2017 , p. 139.
  2. ↑ Mironova, Padkina, Sambuk, 2017 , p. 139-140.
  3. ↑ 1 2 3 4 Mironova, Padkina, Sambuk, 2017 , p. 140.
  4. ↑ Jackson C. J., Gornik S. G., Waller R. F.  Genomul mitocondrial și transcriptomul dinoflagelatului bazal Hematodinium sp. : evoluția caracterului în genomurile mitocondriale derivate ale dinoflagelatelor  // Biologia și evoluția genomului. - 2012. - Vol. 4, nr 1. - P. 59-72. doi : 10.1093 / gbe/evr122 . — PMID 22113794 .
  5. ↑ Wisecaver J. H., Hackett J. D.  Evoluția genomului dinoflagelat  // Revizuirea anuală a microbiologiei. - 2011. - Vol. 65. - P. 369-387. - doi : 10.1146/annurev-micro-090110-102841 . — PMID 21682644 .
  6. ↑ 1 2 Douris V. , Telford MJ , Averof M. Evidence for Multiple Independent Origins of trans-Splicing in Metazoa  //  Molecular Biology and Evolution. - 2009. - 25 noiembrie ( vol. 27 , nr. 3 ). - P. 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 O secvență conservată de legare a snRNP U1 intrronică promovează trans-splicing în Drosophila .  (engleză)  // Genes & Development. - 2015. - 1 aprilie ( vol. 29 , nr. 7 ). - P. 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 of plastid rps12 transcripts, mediated by AtPPR4 , este esențială pentru modelarea embrionilor la Arabidopsis thaliana.  (engleză)  // Planta. - 2018. - iulie ( vol. 248 , nr. 1 ). - P. 257-265 . - doi : 10.1007/s00425-018-2896-8 . — PMID 29687222 .
  9. ↑ Li H. , Wang J. , Mor G. , Sklar J. O fuziune a genelor neoplazice imită trans-splicing-ul ARN-urilor în celulele umane normale.  (engleză)  // Știință (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 este o transformare nouă și frecventă a eritroblastului -transcrierea de fuziune specifică în cancerul de prostată.  (engleză)  // Cercetarea cancerului. - 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 as a new method to produce rapidly anticorpi proteine ​​de fuziune.  (engleză)  // Comunicații de cercetare biochimică și biofizică. - 2009. - Vol. 384, nr. 3 . - P. 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. ARN Trans-Splicing Modulation via Antisens Molecule Interference.  (Engleză)  // Jurnalul Internațional de Științe Moleculare. - 2018. - 7 martie ( vol. 19 , nr. 3 ). - doi : 10.3390/ijms19030762 . — PMID 29518954 .

Literatură