stringtranslate.com

Альтернативный сплайсинг

Альтернативный сплайсинг дает три изоформы белка . Белок А включает все экзоны, тогда как белки B и C образуются в результате пропуска экзонов .

Альтернативный сплайсинг , или альтернативный сплайсинг РНК , или дифференциальный сплайсинг , представляет собой альтернативный процесс сплайсинга во время экспрессии генов , который позволяет одному гену кодировать несколько белков . В этом процессе определенные экзоны гена могут быть включены или исключены из окончательной процессированной информационной РНК (мРНК), полученной из этого гена. [1] Это означает, что экзоны соединяются в разных комбинациях, что приводит к образованию разных (альтернативных) цепей мРНК. Следовательно, белки , транслированные с альтернативно сплайсированных мРНК, обычно содержат различия в своей аминокислотной последовательности и, часто, в своих биологических функциях (см. рисунок).

Биологически значимый альтернативный сплайсинг происходит как нормальное явление у эукариот , где он увеличивает количество белков, которые могут кодироваться геномом. [1] Широко распространено мнение, что у людей около 95% мультиэкзонных генов подвергаются альтернативному сплайсингу с образованием функциональных альтернативных продуктов из одного и того же гена [2], но многие ученые считают, что большинство наблюдаемых вариантов сплайсинга происходят из-за ошибок сплайсинга. а фактическое количество биологически значимых альтернативно сплайсированных генов намного ниже. [3] [4]

Альтернативный сплайсинг позволяет регулируемую генерацию множества мРНК и белковых продуктов из одного гена. [5]

Наблюдается множество способов альтернативного сплайсинга, из которых наиболее распространенным является пропуск экзона . В этом случае конкретный экзон может быть включен в мРНК при одних условиях или в определенных тканях и исключен из мРНК в других. [1]

Производство альтернативно сплайсированных мРНК регулируется системой транс-действующих белков, которые связываются с цис-действующими сайтами на самом первичном транскрипте . Такие белки включают активаторы сплайсинга, которые способствуют использованию определенного сайта сплайсинга, и репрессоры сплайсинга, которые уменьшают использование определенного сайта. Механизмы альтернативного сплайсинга весьма разнообразны, и постоянно находятся новые примеры, особенно за счет использования методов с высокой пропускной способностью. Исследователи надеются полностью выяснить регуляторные системы, участвующие в сплайсинге, чтобы можно было предсказать альтернативные продукты сплайсинга данного гена в определенных условиях («варианты сплайсинга») с помощью «кода сплайсинга». [6] [7]

Аномальные изменения в сплайсинге также участвуют в заболеваниях ; большая часть генетических нарушений человека возникает в результате сплайсинга вариантов. [6] Считается, что аномальные варианты сплайсинга также способствуют развитию рака, [8] [9] [10] [11] и гены факторов сплайсинга часто мутируют при различных типах рака. [11]

Открытие

Альтернативный сплайсинг впервые был обнаружен в 1977 году. [ 12] [13] Аденовирус производит пять первичных транскриптов в начале своего инфекционного цикла, до репликации вирусной ДНК, и еще один позже, после начала репликации ДНК. Ранние первичные транскрипты продолжают производиться после начала репликации ДНК. Дополнительный первичный транскрипт, образующийся на поздних стадиях инфекции, имеет большой размер и составляет 5/6 генома аденовируса размером 32 т.п.н. Это намного больше, чем любая из отдельных мРНК аденовируса, присутствующих в инфицированных клетках. Исследователи обнаружили, что первичный транскрипт РНК, продуцируемый аденовирусом типа 2 на поздней стадии, подвергался сплайсингу разными способами, в результате чего образовывались мРНК, кодирующие различные вирусные белки. Кроме того, первичный транскрипт содержал несколько сайтов полиаденилирования , что давало разные 3'-концы процессированным мРНК. [14] [15] [16]

В 1981 году был охарактеризован первый пример альтернативного сплайсинга транскрипта нормального эндогенного гена . [14] Было обнаружено , что ген, кодирующий гормон щитовидной железы кальцитонин, альтернативно сплайсируется в клетках млекопитающих. Первичный транскрипт этого гена содержит 6 экзонов; мРНК кальцитонина содержит экзоны 1–4 и заканчивается после сайта полиаденилирования в экзоне 4. Другая мРНК образуется из этой пре-мРНК путем пропуска экзона 4 и включает экзоны 1–3, 5 и 6. Она кодирует белок, известный как CGRP ( пептид, родственный гену кальцитонина ). [17] [18] Примеры альтернативного сплайсинга транскриптов генов иммуноглобина у млекопитающих наблюдались также в начале 1980-х годов. [14] [19]

С тех пор у эукариот было обнаружено множество других примеров биологически значимого альтернативного сплайсинга. [1] «Рекордсменом» по альтернативному сплайсингу является ген D. melanogaster под названием Dscam , который потенциально может иметь 38 016 вариантов сплайсинга. [20]

В 2021 году было обнаружено, что геном аденовируса 2 типа, аденовируса, в котором впервые был идентифицирован альтернативный сплайсинг, способен продуцировать гораздо большее разнообразие мРНК, чем считалось ранее. [21] Используя технологию секвенирования нового поколения, исследователи смогли обновить транскриптом аденовируса человека типа 2 и представить ошеломляющую уникальную мРНК 904, вырабатываемую вирусом посредством сложной схемы альтернативного сплайсинга. Было показано, что очень немногие из этих вариантов сращивания функциональны, и авторы поднимают этот вопрос в своей статье.

«Нерешенный вопрос заключается в том, какую роль играет зверинец новых РНК, или же они являются ложными молекулами, созданными перегруженным механизмом сплайсинга». [21]

Режимы

Традиционная классификация основных типов событий альтернативного сплайсинга РНК. Экзоны представлены синими и желтыми блоками, интроны — линиями между ними.
Относительная частота типов событий альтернативного сплайсинга различается у людей и плодовых мух. [22]

Общепризнаны пять основных способов альтернативного сплайсинга. [1] [2] [6] [22]

Помимо этих основных способов альтернативного сплайсинга, существуют два других основных механизма, с помощью которых разные мРНК могут генерироваться из одного и того же гена; несколько промоторов и несколько сайтов полиаденилирования . Использование нескольких промоторов правильно описывается как механизм регуляции транскрипции , а не как альтернативный сплайсинг; начиная транскрипцию в разных точках, можно генерировать транскрипты с разными 5'-экзонами. На другом конце несколько сайтов полиаденилирования обеспечивают разные 3'-конечные точки транскрипта. Оба этих механизма обнаруживаются в сочетании с альтернативным сплайсингом и обеспечивают дополнительное разнообразие мРНК, полученных из гена. [1] [6]

Схематическое отсечение трех сплайсинговых структур гена мышиной гиалуронидазы . Направленность транскрипции с 5' на 3' показана слева направо. Экзоны и интроны нарисованы не в масштабе.


Эти режимы описывают основные механизмы сплайсинга, но могут оказаться недостаточными для описания сложных событий сплайсинга. Например, на рисунке справа показаны 3 сплайс-формы гена мышиной гиалуронидазы 3. Сравнение экзонной структуры, показанной в первой строке (зеленый), со структурой во второй строке (желтый), показывает сохранение интрона, тогда как сравнение второй и третьей сплайс-формы (желтый и синий) демонстрирует пропуск экзона. Недавно была предложена модельная номенклатура для однозначного обозначения всех возможных схем сплайсинга. [22]

Механизмы

Общий механизм сращивания

Сплайсосомный комплекс А определяет 5'- и 3'-концы интрона перед удалением [6]

Когда пре-мРНК транскрибируется с ДНК , она включает несколько интронов и экзонов . (У нематод среднее число составляет 4–5 экзонов и интронов; у плодовой мухи Drosophila в одной транскрибируемой пре-мРНК может быть более 100 интронов и экзонов.) Экзоны, которые должны сохраниться в мРНК , определяются в процессе сплайсинга. . Регуляция и выбор сайтов сплайсинга осуществляются с помощью транс-действующих белков-активаторов сплайсинга и белков-репрессоров сплайсинга, а также цис-действующих элементов внутри самой пре-мРНК, таких как экзонные усилители сплайсинга и экзонные сайленсеры сплайсинга.

Типичный эукариотический ядерный интрон имеет консенсусные последовательности, определяющие важные области. Каждый интрон имеет последовательность GU на своем 5'-конце. Около 3'-конца имеется участок разветвления. Нуклеотид в точке ветвления всегда представляет собой букву А; консенсус вокруг этой последовательности несколько различается. У людей консенсусная последовательность сайта ветвления представляет собой yUnAy. [24] За местом ветвления следует серия пиримидинов – полипиримидиновый тракт – затем AG на 3'-конце. [6]

Сплайсинг мРНК осуществляется комплексом РНК и белка, известным как сплайсосома , содержащим мяРНП , обозначенные U1, U2 , U4, U5 и U6 (U3 не участвует в сплайсинге мРНК). [25] U1 связывается с 5'-GU, а U2 с помощью белковых факторов U2AF связывается с точкой ветвления А внутри сайта ветвления. Комплекс на этой стадии известен как комплекс сплайсосомы А. Формирование комплекса А обычно является ключевым шагом в определении концов интрона, который необходимо отсоединить, и определения концов экзона, который необходимо сохранить. [6] (Номенклатура U обусловлена ​​высоким содержанием уридина).

Комплекс U4,U5,U6 связывается, и U6 заменяет позицию U1. U1 и U4 уходят. Оставшийся комплекс затем осуществляет две реакции переэтерификации . При первой переэтерификации 5'-конец интрона отщепляется от верхнего экзона и соединяется с сайтом ветвления А посредством 2',5'- фосфодиэфирной связи. При второй переэтерификации 3'-конец интрона отщепляется от нижестоящего экзона, и два экзона соединяются фосфодиэфирной связью. Затем интрон высвобождается в форме лариата и разрушается. [1]

Регуляторные элементы и белки

Сращивание репрессий

Сплайсинг регулируется транс-действующими белками (репрессорами и активаторами) и соответствующими цис-действующими регуляторными сайтами (сайленсерами и энхансерами) на пре-мРНК. Однако, учитывая сложность альтернативного сплайсинга, следует отметить, что эффекты фактора сплайсинга часто зависят от положения. То есть фактор сплайсинга, который служит активатором сплайсинга при связывании с интронным энхансерным элементом, может служить репрессором при связывании со своим сплайсинговым элементом в контексте экзона, и наоборот. [26] Вторичная структура транскрипта пре-мРНК также играет роль в регуляции сплайсинга, например, путем объединения элементов сплайсинга или маскировки последовательности, которая в противном случае служила бы связывающим элементом для фактора сплайсинга. [27] [28] Вместе эти элементы образуют «код сплайсинга», который определяет, как будет происходить сплайсинг в различных клеточных условиях. [29] [30]

Существует два основных типа элементов последовательности цис-действующей РНК, присутствующих в пре-мРНК, и они имеют соответствующие транс-действующие РНК-связывающие белки . Сайленсеры сплайсинга - это сайты, с которыми связываются белки-репрессоры сплайсинга, что снижает вероятность того, что соседний сайт будет использоваться в качестве соединения сплайсинга. Они могут быть расположены в самом интроне (интронные сайленсеры сплайсинга, ISS) или в соседнем экзоне ( экзонные сайленсеры сплайсинга , ESS). Они различаются по последовательности, а также по типам белков, которые с ними связываются. Большинство репрессоров сплайсинга представляют собой гетерогенные ядерные рибонуклеопротеины (hnRNP), такие как hnRNPA1 и белок, связывающий полипиримидиновый тракт (PTB). [6] [29] Усилители сплайсинга — это сайты, с которыми связываются белки-активаторы сплайсинга, что увеличивает вероятность того, что близлежащий сайт будет использоваться в качестве соединения сплайсинга. Они также могут возникать в интроне (интронные энхансеры сплайсинга, ISE) или экзоне ( экзонные энхансеры сплайсинга , ESE). Большинство белков-активаторов, которые связываются с ISE и ESE, являются членами семейства белков SR . Такие белки содержат мотивы узнавания РНК и домены, богатые аргинином и серином (RS). [6] [29]

Активация сплайсинга

В общем, детерминанты сплайсинга работают взаимозависимо, в зависимости от контекста, так что правила, управляющие регулированием сплайсинга, образуют код сплайсинга. [30] Присутствие определенного элемента последовательности цис-действующей РНК может увеличить вероятность того, что близлежащий сайт будет сплайсирован в некоторых случаях, но уменьшить вероятность в других случаях, в зависимости от контекста. Контекст, в котором действуют регуляторные элементы, включает контекст цис-действия, который устанавливается наличием других особенностей последовательности РНК, и контекст транс-действия, который устанавливается клеточными условиями. Например, некоторые элементы последовательности цис-действующей РНК влияют на сплайсинг только в том случае, если несколько элементов присутствуют в одной и той же области, чтобы установить контекст. В качестве другого примера, цис-действующий элемент может оказывать противоположные эффекты на сплайсинг, в зависимости от того, какие белки экспрессируются в клетке (например, нейрональные или ненейрональные PTB). Адаптивная значимость сплайсинга сайленсеров и энхансеров подтверждена исследованиями, показывающими, что в генах человека существует сильный отбор против мутаций, которые производят новые сайленсеры или разрушают существующие энхансеры. [31] [32]

Метилирование ДНК и альтернативный сплайсинг у социальных насекомых

Метилирование ДНК CpG показало роль в регулировании альтернативного сплайсинга у социальных насекомых. [33] [34] У медоносных пчел ( Apis mellifera ) метилирование ДНК CpG, по-видимому, регулирует пропуск экзонов на основании первых нескольких геномных исследований [35] [36] после того, как стал доступен геном медоносной пчелы. [37] Метилирование CpG ДНК более широко регулирует альтернативный сплайсинг, влияет не только на пропуск экзонов, но также на удержание интронов и другие события сплайсинга. [38]

Примеры

Пропуск экзона: Drosophila dsx

Альтернативный сплайсинг пре-мРНК dsx

Пре-мРНК гена dsx D. melanogaster содержат 6 экзонов. У самцов экзоны 1,2,3,5 и 6 соединяются, образуя мРНК, которая кодирует белок, регулирующий транскрипцию, необходимый для развития самцов. У женщин экзоны 1,2,3 и 4 соединяются, и сигнал полиаденилирования в экзоне 4 вызывает расщепление мРНК в этой точке. Полученная мРНК представляет собой белок, регулирующий транскрипцию, необходимый для развития самок. [39]

Это пример пропуска экзона. Интрон выше экзона 4 имеет полипиримидиновый тракт , который плохо соответствует консенсусной последовательности , поэтому белки U2AF плохо связываются с ним без помощи активаторов сплайсинга. Поэтому этот 3'-акцепторный сайт сплайсинга не используется у самцов. Однако самки производят активатор сплайсинга Трансформатор (Тра) (см. ниже). Белок SR Tra2 вырабатывается у представителей обоих полов и связывается с ESE в экзоне 4; если Tra присутствует, он связывается с Tra2 и вместе с другим белком SR образует комплекс, который помогает белкам U2AF связываться со слабым полипиримидиновым трактом. U2 рекрутируется в соответствующую точку ветвления, и это приводит к включению экзона 4 в мРНК. [39] [40]

Альтернативные акцепторные сайты: дрозофила. Трансформатор

Альтернативный сплайсинг продукта гена- трансформера дрозофилы .

Пре-мРНК гена трансформера (Tra) Drosophila melanogaster подвергаются альтернативному сплайсингу посредством режима альтернативного акцепторного сайта. Ген Tra кодирует белок, который экспрессируется только у женщин. Первичный транскрипт этого гена содержит интрон с двумя возможными акцепторными сайтами. У самцов используется верхний акцепторный сайт. Это приводит к включению в обрабатываемый транскрипт более длинной версии экзона 2, включая ранний стоп-кодон . Полученная мРНК кодирует укороченный белковый продукт, который неактивен. Самки производят главный белок определения пола Sex Lethal (Sxl). Белок Sxl представляет собой репрессор сплайсинга, который связывается с ISS в РНК транскрипта Tra вблизи вышестоящего акцепторного сайта, предотвращая связывание белка U2AF с полипиримидиновым трактом. Это предотвращает использование этого соединения, смещая связывание сплайсосомы к нижележащему акцепторному сайту. Сплайсинг в этой точке обходит стоп-кодон, который вырезается как часть интрона. Полученная мРНК кодирует активный белок Tra, который сам по себе является регулятором альтернативного сплайсинга других генов, связанных с полом (см. dsx выше). [1]

Определение экзона: рецептор Fas.

Альтернативный сплайсинг пре-мРНК рецептора Fas

Множественные изоформы белка рецептора Fas производятся путем альтернативного сплайсинга. Две обычно встречающиеся у человека изоформы производятся по механизму пропуска экзона. мРНК, включающая экзон 6, кодирует мембраносвязанную форму рецептора Fas, которая способствует апоптозу или запрограммированной гибели клеток. Повышенная экспрессия рецептора Fas в клетках кожи, хронически подвергающихся воздействию солнца, и отсутствие экспрессии в клетках рака кожи позволяют предположить, что этот механизм может быть важен для устранения предраковых клеток у людей. [41] Если экзон 6 пропущен, полученная мРНК кодирует растворимый белок Fas, который не способствует апоптозу. Включение или пропуск экзона зависит от двух антагонистических белков: TIA-1 и белка, связывающего полипиримидиновый тракт (PTB).

Этот механизм является примером определения экзонов при сплайсинге. Сплайсосома собирается на интроне, и субъединицы snRNP сворачивают РНК так, что 5'- и 3'-концы интрона соединяются. Однако недавно изученные примеры, подобные этому, показывают, что между концами экзона также существуют взаимодействия. В этом конкретном случае эти взаимодействия определения экзонов необходимы, чтобы обеспечить связывание основных факторов сплайсинга до сборки сплайсосом на двух фланкирующих интронах. [42]

Конкуренция репрессора-активатора: экзон 2 tat ВИЧ-1

Альтернативный сплайсинг экзона 2 tat ВИЧ-1

ВИЧ , ретровирус , вызывающий СПИД у людей, продуцирует единственный первичный транскрипт РНК, который альтернативно сплайсируется несколькими способами с образованием более 40 различных мРНК. [43] Равновесие среди дифференциально сплайсированных транскриптов обеспечивает наличие множества мРНК, кодирующих различные продукты, необходимые для размножения вируса. [44] Один из дифференциально сплайсированных транскриптов содержит ген tat , в котором экзон 2 представляет собой кассетный экзон, который может быть пропущен или включен. Включение tat-экзона 2 в РНК регулируется конкуренцией между репрессором сплайсинга hnRNP A1 и SR-белком SC35. Внутри экзона 2 экзонная последовательность сайленсера сплайсинга (ESS) и экзонная последовательность энхансера сплайсинга (ESE) перекрываются. Если белок-репрессор А1 связывается с ESS, он инициирует совместное связывание нескольких молекул А1, распространяясь на 5'-донорный сайт выше экзона 2 и предотвращая связывание основного фактора сплайсинга U2AF35 с полипиримидиновым трактом. Если SC35 связывается с ESE, он предотвращает связывание A1 и поддерживает 5'-донорный сайт в доступном состоянии для сборки сплайсосомы. Конкуренция между активатором и репрессором обеспечивает продукцию обоих типов мРНК (с экзоном 2 и без него). [43]

Адаптивная значимость

Подлинный альтернативный сплайсинг происходит как в генах, кодирующих белок, так и в некодирующих генах, с образованием множества продуктов (белков или некодирующих РНК). Внешняя информация необходима для того, чтобы решить, какой продукт будет произведен, учитывая последовательность ДНК и исходный транскрипт. Поскольку методы регуляции наследуются, это открывает новые способы влияния мутаций на экспрессию генов. [10]

Альтернативный сплайсинг может обеспечить эволюционную гибкость. Одна точечная мутация может привести к тому, что данный экзон будет иногда исключен или включен в транскрипт во время сплайсинга, что позволит производить новую изоформу белка без потери исходного белка. [1] Исследования выявили внутренне неупорядоченные области (см. Внутренне неструктурированные белки ), обогащенные неконститутивными экзонами [45], что позволяет предположить, что изоформы белков могут демонстрировать функциональное разнообразие из-за изменения функциональных модулей внутри этих областей. Такое функциональное разнообразие, достигаемое изоформами, отражается в моделях их экспрессии и может быть предсказано с помощью подходов машинного обучения. [46] [47] Сравнительные исследования показывают, что альтернативный сплайсинг предшествовал многоклеточному развитию в эволюции, и предполагают, что этот механизм мог быть использован для помощи в развитии многоклеточных организмов. [48]

Исследования, основанные на проекте «Геном человека» и других методах секвенирования генома, показали, что у человека лишь примерно на 30% больше генов, чем у круглого червя Caenorhabditis elegans , и лишь примерно в два раза больше, чем у мухи Drosophila melanogaster . Это открытие привело к предположению, что воспринимаемая большая сложность людей или позвоночных в целом может быть связана с более высокой скоростью альтернативного сплайсинга у людей, чем у беспозвоночных. [49] [50] Однако исследование образцов из 100 000 меток экспрессируемых последовательностей (EST) каждого из человека, мыши, крысы, коровы, мухи ( D. melanogaster ), червя ( C. elegans ) и растения Arabidopsis thaliana обнаружило не было больших различий в частоте альтернативно сплайсированных генов среди людей и других протестированных животных. [51] Другое исследование, однако, предположило, что эти результаты являются артефактом разного количества EST, доступных для разных организмов. Когда они сравнили частоты альтернативного сплайсинга в случайных подмножествах генов каждого организма, авторы пришли к выводу, что у позвоночных действительно более высокий уровень альтернативного сплайсинга, чем у беспозвоночных. [52]

Болезнь

Изменения в механизме процессинга РНК могут привести к неправильному сплайсингу нескольких транскриптов, в то время как однонуклеотидные изменения в сайтах сплайсинга или цис-действующих регуляторных сайтах сплайсинга могут привести к различиям в сплайсинге одного гена и, следовательно, в мРНК, продуцируемой из транскрипты мутантного гена. Исследование 2005 года, включающее вероятностный анализ, показало, что более 60% мутаций , вызывающих заболевания человека, влияют на сплайсинг, а не непосредственно на кодирующие последовательности. [53] Более недавнее исследование показывает, что треть всех наследственных заболеваний, вероятно, имеют компонент сплайсинга. [26] Независимо от точного процента, существует ряд заболеваний, связанных со сплайсингом. [54] Как описано ниже, ярким примером заболеваний, связанных со сплайсингом, является рак.

Аномально сплайсированные мРНК также обнаруживаются в большом количестве раковых клеток. [8] [9] [11] Комбинированный анализ РНК-Seq и протеомики выявил поразительную дифференциальную экспрессию изоформ сплайсинга ключевых белков в важных путях рака. [55] Не всегда ясно, способствуют ли такие аберрантные модели сплайсинга раковому росту или являются просто следствием клеточных аномалий, связанных с раком. Было показано, что для некоторых типов рака, таких как колоректальный рак и рак простаты, количество ошибок сплайсинга на рак сильно различается в зависимости от конкретного рака; это явление называется нестабильностью транскриптома . [56] [57] Кроме того, было показано, что нестабильность транскриптома коррелирует со сниженным уровнем экспрессии генов факторов сплайсинга. Было продемонстрировано, что мутация DNMT3A способствует гематологическим злокачественным новообразованиям , и что клеточные линии с мутацией DNMT3A демонстрируют нестабильность транскриптома по сравнению с их изогенными аналогами дикого типа. [58]

Фактически, в раковых клетках действительно наблюдается снижение альтернативного сплайсинга по сравнению с нормальными, а типы сплайсинга различаются; например, раковые клетки демонстрируют более высокий уровень задержки интронов, чем нормальные клетки, но более низкий уровень пропуска экзонов. [59] Некоторые различия в сплайсинге раковых клеток могут быть связаны с высокой частотой соматических мутаций в генах факторов сплайсинга, [11] а некоторые могут быть результатом изменений в фосфорилировании транс-действующих факторов сплайсинга. [10] Другие могут быть вызваны изменениями в относительном количестве вырабатываемых факторов сплайсинга; например, было показано, что клетки рака молочной железы имеют повышенные уровни фактора сплайсинга SF2/ASF . [60] Одно исследование показало, что относительно небольшой процент (383 из более чем 26 000) альтернативных вариантов сплайсинга встречался значительно чаще в опухолевых клетках, чем в нормальных клетках, что позволяет предположить, что существует ограниченный набор генов, которые при неправильном сплайсинге способствуют развитию опухоли. [61] Однако считается, что вредные последствия неправильного сплайсинга транскриптов обычно защищаются и устраняются с помощью клеточного механизма посттранскрипционного контроля качества, называемого нонсенс-опосредованным распадом мРНК [NMD]. [62]

Одним из примеров специфического варианта сплайсинга, связанного с раком, является один из генов DNMT человека . Три гена DNMT кодируют ферменты, которые добавляют к ДНК метильные группы — модификация, которая часто оказывает регуляторное воздействие. Несколько мРНК DNMT3B с аномальным сплайсингом обнаружены в опухолях и линиях раковых клеток. В двух отдельных исследованиях экспрессия двух из этих аномально сплайсированных мРНК в клетках млекопитающих вызвала изменения в паттернах метилирования ДНК в этих клетках. Клетки с одной из аномальных мРНК также росли в два раза быстрее, чем контрольные клетки, что указывает на прямой вклад этого продукта в развитие опухоли. [10]

Другой пример — протоонкоген Рон ( MST1R ) . Важным свойством раковых клеток является их способность перемещаться и проникать в нормальные ткани. Было обнаружено, что продукция аномально сплайсированного транскрипта Рона связана с повышенными уровнями SF2/ASF в клетках рака молочной железы. Аномальная изоформа белка Ron, кодируемая этой мРНК, приводит к подвижности клеток . [60]

Сверхэкспрессия усеченного сплайсингового варианта гена FOSB – ΔFosB – в определенной популяции нейронов прилежащего ядра была идентифицирована как причинный механизм, участвующий в индукции и поддержании зависимости от наркотиков и естественных вознаграждений . [63] [64] [65] [66]

Недавние провокационные исследования указывают на ключевую функцию структуры хроматина и модификаций гистонов в альтернативной регуляции сплайсинга. Эти открытия позволяют предположить, что эпигенетическая регуляция определяет не только то, какие части генома экспрессируются, но и то, как они соединяются. [67]

Геномно-масштабный (всетранскриптомный) анализ

Транскриптомный анализ альтернативного сплайсинга обычно выполняется с помощью высокопроизводительного секвенирования РНК. Чаще всего с помощью секвенирования короткого считывания, например, с помощью приборов Illumina. Но еще более информативным является длительное секвенирование, например, с помощью инструментов Nanopore или PacBio. Анализ всего транскриптома может, например, использоваться для измерения количества отклонений альтернативного сплайсинга, например, в когорте рака. [68]

Технологии глубокого секвенирования использовались для проведения полногеномного анализа как необработанных, так и обработанных мРНК; тем самым давая представление об альтернативном сплайсинге. Например, результаты использования глубокого секвенирования показывают, что у людей примерно 95% транскриптов мультиэкзонных генов подвергаются альтернативному сплайсингу, при этом ряд транскриптов пре-мРНК сплайсируются тканеспецифичным образом. [2] Функциональная геномика и вычислительные подходы, основанные на множественном обучении, также были разработаны для интеграции данных РНК-секвенирования для прогнозирования функций альтернативно сплайсированных изоформ. [47] Глубокое секвенирование также помогло обнаружить in vivo временные лариаты , которые высвобождаются во время сплайсинга, определить последовательности сайтов ветвления и крупномасштабное картирование точек ветвления в транскриптах пре-мРНК человека. [69]

Исторически альтернативно сплайсированные транскрипты были обнаружены путем сравнения последовательностей EST , но это требует секвенирования очень большого количества EST. Большинство библиотек EST происходят из очень ограниченного числа тканей, поэтому тканеспецифичные варианты сплайсинга в любом случае могут быть пропущены. Однако были разработаны высокопроизводительные подходы к исследованию сплайсинга, такие как анализ на основе микрочипов ДНК , анализы связывания РНК и глубокое секвенирование . Эти методы можно использовать для скрининга полиморфизмов или мутаций внутри или вокруг элементов сплайсинга, которые влияют на связывание белков. В сочетании с анализами сплайсинга, включая анализы репортерных генов in vivo , можно затем проанализировать функциональные эффекты полиморфизмов или мутаций на сплайсинг транскриптов пре-мРНК. [26] [29] [70]

В микрочиповом анализе использовались массивы фрагментов ДНК, представляющие отдельные экзоны ( например, экзонный микрочип Affymetrix ) или границы экзонов/экзонов ( например, массивы от ExonHit или Jivan ). Затем массив исследуют меченой кДНК из представляющих интерес тканей. кДНК зонда связываются с ДНК экзонов, которые включены в мРНК в ткани их происхождения, или с ДНК с границы, где соединяются два экзона. Это может выявить наличие определенных альтернативно сплайсированных мРНК. [71]

CLIP ( сшивка и иммунопреципитация ) использует УФ-излучение для связывания белков с молекулами РНК в ткани во время сплайсинга. Затем интересующий транс-действующий регуляторный белок сплайсинга осаждают с использованием специфических антител. Когда РНК, прикрепленная к этому белку, выделяется и клонируется, она обнаруживает целевые последовательности для этого белка. [7] Другим методом идентификации РНК-связывающих белков и картирования их связывания с транскриптами пре-мРНК является «Оценка геномных аптамеров на микрочипах по сдвигу (MEGAshift)».net [72] Этот метод включает в себя адаптацию «Систематической эволюции лигандов». методом экспоненциального обогащения (SELEX)» [73] вместе со считыванием на основе микроматрицы. Использование метода MEGAshift позволило лучше понять регуляцию альтернативного сплайсинга, позволив идентифицировать последовательности в транскриптах пре-мРНК, окружающих альтернативно сплайсированные экзоны, которые опосредуют связывание с различными факторами сплайсинга, такими как ASF/SF2 и PTB. [74] Этот подход также использовался для определения взаимосвязи между вторичной структурой РНК и связыванием факторов сплайсинга. [28]

Использование репортерных анализов позволяет найти белки сплайсинга, участвующие в конкретном событии альтернативного сплайсинга, путем конструирования репортерных генов, которые будут экспрессировать один из двух различных флуоресцентных белков в зависимости от происходящей реакции сплайсинга. Этот метод использовался для выделения мутантов, влияющих на сплайсинг, и, таким образом, для идентификации новых белков-регуляторов сплайсинга, инактивированных в этих мутантах. [7]

Недавние достижения в предсказании структуры белков способствовали разработке новых инструментов для аннотации генома и анализа альтернативного сплайсинга. Например, isoform.io, платформа, основанная на предсказаниях структуры белков, оценила сотни тысяч изоформ генов, кодирующих человеческие белки, собранных в результате многочисленных экспериментов по секвенированию РНК в различных тканях человека. Этот всесторонний анализ привел к идентификации многочисленных изоформ с более точно предсказанной структурой и потенциально превосходящими функциями по сравнению с каноническими изоформами в последней базе данных генов человека. Интегрируя структурные предсказания с данными экспрессии и эволюции, этот подход продемонстрировал потенциал предсказания структуры белка как инструмента для уточнения аннотации генома человека. [75]

Базы данных

Существует коллекция альтернативных баз данных сплайсинга. [76] [77] [78] Эти базы данных полезны для поиска генов, имеющих пре-мРНК, подвергающихся альтернативному сплайсингу и событиям альтернативного сплайсинга, или для изучения функционального воздействия альтернативного сплайсинга.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefghi Black DL (2003). «Механизмы альтернативного сплайсинга премессенджерной РНК» (PDF) . Ежегодный обзор биохимии . 72 (1): 291–336. doi : 10.1146/annurev.biochem.72.121801.161720. PMID  12626338. S2CID  23576288.
  2. ^ abc Pan Q, Шай О, Ли LJ, Фрей BJ, Бленкоу BJ (декабрь 2008 г.). «Глубокое исследование сложности альтернативного сплайсинга транскриптома человека с помощью высокопроизводительного секвенирования». Природная генетика . 40 (12): 1413–5. дои : 10.1038/ng.259. PMID  18978789. S2CID  9228930.
  3. ^ Бхуян С.А., Ли С., Фан М., Хантингтон Б., Хоган Э., Лю CC, Лю Дж., Павлидис П. (2018). «Систематическая оценка функции изоформы в литературных отчетах об альтернативном сплайсинге». БМК Геномика . 19 (1): 637. doi : 10.1186/s12864-018-5013-2 . ПМК 6114036 . PMID  30153812. S2CID  52113302. 
  4. ^ Тресс МЛ, Абаскаль Ф, Валенсия А (2017). «Альтернативный сплайсинг, возможно, не является ключом к сложности протеома». Тенденции биохимических наук . 42 (2): 98–110. doi :10.1016/j.tibs.2016.08.008. ПМК 6526280 . ПМИД  27712956. 
  5. ^ Боннал, Софи С.; Лопес-Ореха, Ирен; Валькарсель, Хуан (август 2020 г.). «Роль и механизмы альтернативного сплайсинга при раке - последствия для ухода». Обзоры природы. Клиническая онкология . 17 (8): 457–474. дои : 10.1038/s41571-020-0350-x. ISSN  1759-4782. PMID  32303702. S2CID  215805109.
  6. ^ abcdefghij Мэтлин А.Дж., Кларк Ф., Смит К.В. (май 2005 г.). «Понимание альтернативного сплайсинга: к сотовому коду». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 6 (5): 386–98. дои : 10.1038/nrm1645. PMID  15956978. S2CID  14883495.
  7. ^ abc Дэвид CJ, Мэнли JL (февраль 2008 г.). «Поиск альтернативных регуляторов сплайсинга: новые подходы открывают путь к коду сплайсинга». Гены и развитие . 22 (3): 279–85. дои : 10.1101/gad.1643108. ПМЦ 2731647 . ПМИД  18245441. 
  8. ^ аб Скотхайм Р.И., Нис М. (2007). «Альтернативный сплайсинг при раке: шум, функциональный или систематический?». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 39 (7–8): 1432–49. doi :10.1016/j.biocel.2007.02.016. ПМИД  17416541.
  9. ^ ab He C, Чжоу Ф, Цзо З, Ченг Х, Чжоу Р (2009). Бауэр Дж.А. (ред.). «Глобальный взгляд на варианты транскриптов, специфичных для рака, с помощью субтрактивного анализа всего транскриптома». ПЛОС ОДИН . 4 (3): e4732. Бибкод : 2009PLoSO...4.4732H. дои : 10.1371/journal.pone.0004732 . ПМЦ 2648985 . ПМИД  19266097. 
  10. ^ abcd Fackenthal JD, Годли Лос-Анджелес (2008). «Аберрантный сплайсинг РНК и его функциональные последствия в раковых клетках» (полный текст) . Модели и механизмы заболеваний . 1 (1): 37–42. дои : 10.1242/dmm.000331. ПМК 2561970 . ПМИД  19048051. 
  11. ^ abcd Свин А., Килпинен С., Руусулехто А., Лоте Р.А., Скотхайм Р.И. (май 2016 г.). «Аберрантный сплайсинг РНК при раке; изменения экспрессии и драйверные мутации генов факторов сплайсинга». Онкоген . 35 (19): 2413–27. дои : 10.1038/onc.2015.318 . PMID  26300000. S2CID  22943729.
  12. ^ Чоу Л.Т., Гелинас Р.Э., Брокер Т.Р., Робертс Р.Дж. (сентябрь 1977 г.). «Удивительное расположение последовательностей на 5'-концах информационной РНК аденовируса 2». Клетка . 12 (1): 1–8. дои : 10.1016/0092-8674(77)90180-5. PMID  902310. S2CID  2099968.
  13. ^ Бергет С.М., Мур С., Шарп П.А. (август 1977 г.). «Сплайсированные сегменты на 5'-конце поздней мРНК аденовируса 2». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (8): 3171–5. Бибкод : 1977PNAS...74.3171B. дои : 10.1073/pnas.74.8.3171 . ПМЦ 431482 . ПМИД  269380. 
  14. ^ abc Лефф С.Е., Розенфельд М.Г., Эванс Р.М. (1986). «Сложные единицы транскрипции: разнообразие экспрессии генов за счет альтернативного процессинга РНК». Ежегодный обзор биохимии . 55 (1): 1091–117. doi : 10.1146/annurev.bi.55.070186.005303. ПМИД  3017190.
  15. ^ Чоу LT, Брокер TR (октябрь 1978 г.). «Сплайсированные структуры волокна аденовируса 2 и других поздних мРНК». Клетка . 15 (2): 497–510. дои : 10.1016/0092-8674(78)90019-3. PMID  719751. S2CID  44642349.
  16. ^ Невинс-младший, Дарнелл Дж.Э. (декабрь 1978 г.). «Этапы обработки мРНК Ad2: ядерные последовательности поли(А) + консервативны, а добавление поли(А) предшествует сплайсингу». Клетка . 15 (4): 1477–93. дои : 10.1016/0092-8674(78)90071-5. PMID  729004. S2CID  39704416.
  17. ^ Розенфельд М.Г., Амара С.Г., Роос Б.А., Онг Э.С., Эванс Р.М. (март 1981 г.). «Измененная экспрессия гена кальцитонина, связанная с полиморфизмом РНК». Природа . 290 (5801): 63–5. Бибкод : 1981Natur.290...63R. дои : 10.1038/290063a0. PMID  7207587. S2CID  4318349.
  18. ^ Розенфельд М.Г., Лин Ч.Р., Амара С.Г., Столарский Л., Роос Б.А., Онг Э.С., Эванс Р.М. (март 1982 г.). «Полиморфизм мРНК кальцитонина: переключение пептидов, связанное с событиями альтернативного сплайсинга РНК». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 79 (6): 1717–21. Бибкод : 1982PNAS...79.1717R. дои : 10.1073/pnas.79.6.1717 . ПМК 346051 . ПМИД  6952224. 
  19. ^ Маки Р., Редер В., Траунекер А., Сидман С., Вабл М., Рашке В., Тонегава С. (май 1981 г.). «Роль перестройки ДНК и альтернативного процессинга РНК в экспрессии дельта-генов иммуноглобулина». Клетка . 24 (2): 353–65. дои : 10.1016/0092-8674(81)90325-1. PMID  6786756. S2CID  13208589.
  20. ^ Шмукер Д., Клеменс Дж.К., Шу Х., Уорби К.А., Сяо Дж., Муда М. и др. (июнь 2000 г.). «Drosophila Dscam — это рецептор направления аксонов, обладающий необычайным молекулярным разнообразием». Клетка . 101 (6): 671–84. дои : 10.1016/S0092-8674(00)80878-8 . PMID  10892653. S2CID  13829976.
  21. ^ аб Вестергрен Якобссон А, Сегерман Б, Уоллерман О, Линд СБ, Чжао Х, Рубин СДж и др. (ноябрь 2020 г.). «Транскриптом аденовируса человека типа 2: удивительная сложность альтернативно сплайсированных мРНК». Журнал вирусологии . 95 (4). дои : 10.1128/JVI.01869-20. ПМЦ 7851563 . ПМИД  33239457. 
  22. ^ abcde Саммет М., Фуассак С., Гиго Р. (август 2008 г.). Брент М.Р. (ред.). «Общее определение и номенклатура альтернативных событий сплайсинга». PLOS Вычислительная биология . 4 (8): e1000147. Бибкод : 2008PLSCB...4E0147S. дои : 10.1371/journal.pcbi.1000147 . ПМК 2467475 . ПМИД  18688268. 
  23. ^ Нер-Гаон, Хадас; Халахми, Ронит; Савальди-Гольдштейн, Сигал; Рубин, Эйтан; Офир, Рон; Флюр, Роберт (2004). «Удержание интронов является основным явлением альтернативного сплайсинга у арабидопсиса». Заводской журнал . 39 (6): 877–885. дои : 10.1111/j.1365-313X.2004.02172.x . ISSN  1365-313X. ПМИД  15341630.
  24. ^ Гао К., Масуда А., Мацуура Т., Оно К. (апрель 2008 г.). «Консенсусная последовательность точки ветвления человека — yUnAy». Исследования нуклеиновых кислот . 36 (7): 2257–67. дои : 10.1093/nar/gkn073. ПМК 2367711 . ПМИД  18285363. 
  25. ^ Кларк Д. (2005). Молекулярная биология . Амстердам: Elsevier Academic Press. ISBN 978-0-12-175551-5.
  26. ^ abc Лим К.Х., Феррарис Л., Филлу М.Э., Рафаэль Б.Дж., Fairbrother WG (июль 2011 г.). «Использование позиционного распределения для идентификации элементов сплайсинга и прогнозирования дефектов обработки пре-мРНК в генах человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (27): 11093–8. Бибкод : 2011PNAS..10811093H. дои : 10.1073/pnas.1101135108 . ПМК 3131313 . ПМИД  21685335. 
  27. ^ Warf MB, Берглунд Дж. А. (март 2010 г.). «Роль структуры РНК в регуляции сплайсинга пре-мРНК». Тенденции биохимических наук . 35 (3): 169–78. doi :10.1016/j.tibs.2009.10.004. ПМЦ 2834840 . ПМИД  19959365. 
  28. ^ аб Рид, округ Колумбия, Чанг Б.Л., Гундерсон С.И., Альперт Л., Томпсон В.А., Fairbrother WG (декабрь 2009 г.). «SELEX следующего поколения идентифицирует последовательность и структурные детерминанты связывания фактора сплайсинга в последовательности пре-мРНК человека». РНК . 15 (12): 2385–97. дои : 10.1261/rna.1821809. ПМК 2779669 . ПМИД  19861426. 
  29. ^ abcd Wang Z, Burge CB (май 2008 г.). «Регулирование сварки: от перечня регулирующих элементов к интегрированному кодексу сварки» (Бесплатный полный текст) . РНК . 14 (5): 802–13. дои : 10.1261/rna.876308. ПМК 2327353 . ПМИД  18369186. 
  30. ^ Аб Бараш Ю., Каларко Дж. А., Гао В., Пан Q, Ван X, Шай О и др. (май 2010 г.). «Расшифровка кода сплайсинга». Природа . 465 (7294): 53–9. Бибкод : 2010Natur.465...53B. дои : 10.1038/nature09000. PMID  20445623. S2CID  2398858.
  31. ^ Ке С., Чжан XH, Часин Л.А. (апрель 2008 г.). «Положительный отбор, действующий на мотивы сплайсинга, отражает компенсаторную эволюцию». Геномные исследования . 18 (4): 533–43. дои : 10.1101/гр.070268.107. ПМК 2279241 . ПМИД  18204002. 
  32. ^ Fairbrother WG, Holste D, Burge CB, Sharp PA (сентябрь 2004 г.). «Проверка экзонных энхансеров сплайсинга на основе однонуклеотидного полиморфизма». ПЛОС Биология . 2 (9): Е268. дои : 10.1371/journal.pbio.0020268 . ПМК 514884 . ПМИД  15340491. 
  33. ^ Ли-Бьярлай Х (2016). «Функция меток метилирования ДНК у социальных насекомых». Границы экологии и эволюции . 4 : 57. дои : 10.3389/fevo.2016.00057 .
  34. ^ Ван Ю, Ли-Бьярлай Х (январь 2015 г.). «Физиологические и молекулярные механизмы питания медоносных пчел». В Юренка Р (ред.). Достижения физиологии насекомых . Том. 49. Академическая пресса. стр. 25–58. doi :10.1016/bs.aiip.2015.06.002. ISBN 9780128025864.
  35. ^ Лико Ф, Форе С, Кучарски Р, Вольф С, Фалькенхайн С, Малешка Р (ноябрь 2010 г.). Келлер Л. (ред.). «Эпигеномы медоносных пчел: дифференциальное метилирование ДНК мозга у маток и рабочих». ПЛОС Биология . 8 (11): е1000506. дои : 10.1371/journal.pbio.1000506 . ПМЦ 2970541 . ПМИД  21072239. 
  36. ^ Флорес К., Вольшин Ф., Корнево Дж.Дж., Аллен А.Н., Хюнтельман М.Дж., Амдам Г.В. (сентябрь 2012 г.). «Общегеномная связь между метилированием ДНК и альтернативным сплайсингом у беспозвоночных». БМК Геномика . 13 (1): 480. дои : 10.1186/1471-2164-13-480 . ПМЦ 3526459 . ПМИД  22978521. 
  37. ^ Консорциум по секвенированию генома медоносных пчел; и другие. (Консорциум по секвенированию генома медоносных пчел) (октябрь 2006 г.). «Изучение социальных насекомых на основе генома медоносной пчелы Apis mellifera». Природа . 443 (7114): 931–49. Бибкод : 2006Natur.443..931T. дои : 10.1038/nature05260. ПМК 2048586 . ПМИД  17073008. 
  38. ^ Ли-Бьярли Х., Ли Ю., Страуд Х., Фэн С., Ньюман Т.С., Канеда М. и др. (Июль 2013). «Нокаут ДНК-метилтрансферазы 3 РНК-интерференцией влияет на альтернативный сплайсинг генов у медоносной пчелы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (31): 12750–5. Бибкод : 2013PNAS..11012750L. дои : 10.1073/pnas.1310735110 . ПМК 3732956 . ПМИД  23852726. 
  39. ^ аб Линч К.В., Маниатис Т. (август 1996 г.). «Сборка специфических белковых комплексов SR на различных регуляторных элементах энхансера двуполого сплайсинга дрозофилы». Гены и развитие . 10 (16): 2089–101. дои : 10.1101/гад.16.10.2089 . ПМИД  8769651.
  40. ^ Грейвли Б.Р., Хертель К.Дж., Маниатис Т. (июнь 2001 г.). «Роль U2AF35 и U2AF65 в энхансер-зависимом сплайсинге». РНК . 7 (6): 806–18. дои : 10.1017/S1355838201010317. ПМК 1370132 . ПМИД  11421359. 
  41. ^ Филипович Э., Адегбойега П., Санчес Р.Л., Гаталика З. (февраль 2002 г.). «Экспрессия CD95 (Fas) в подвергшейся воздействию солнца коже человека и кожных карциномах». Рак . 94 (3): 814–9. дои : 10.1002/cncr.10277 . PMID  11857317. S2CID  23772719.
  42. ^ аб Искьердо Х.М., Майос Н., Боннал С., Мартинес С., Кастело Р., Гиго Р. и др. (август 2005 г.). «Регуляция альтернативного сплайсинга Fas за счет антагонистического воздействия TIA-1 и PTB на определение экзонов». Молекулярная клетка . 19 (4): 475–84. doi : 10.1016/j.molcel.2005.06.015 . ПМИД  16109372.
  43. ^ аб Залер А.М., Дамгаард К.К., Кджемс Дж., Капути М. (март 2004 г.). «SC35 и гетерогенные ядерные белки рибонуклеопротеина A/B связываются с расположенным рядом элементом экзонного энхансера сплайсинга/экзонного сайленсера сплайсинга, чтобы регулировать сплайсинг экзона 2 tat ВИЧ-1». Журнал биологической химии . 279 (11): 10077–84. дои : 10.1074/jbc.M312743200 . ПМИД  14703516.
  44. ^ Жакне С., Меро А., Билодо П.С., Дамье Л., Штольцфус С.М., Бранлант С. (ноябрь 2001 г.). «Второй глушитель сплайсинга экзона в экзоне 2 вируса иммунодефицита человека типа 1 подавляет сплайсинг мРНК Tat и связывает белок hnRNP H». Журнал биологической химии . 276 (44): 40464–75. дои : 10.1074/jbc.M104070200 . ПМИД  11526107.
  45. ^ Ромеро П.Р., Заиди С., Фанг Ю.Ю., Уверский В.Н., Радивояк П., Олдфилд С.Дж. и др. (май 2006 г.). «Альтернативный сплайсинг в сочетании с внутренним расстройством белка обеспечивает увеличение функционального разнообразия в многоклеточных организмах». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (22): 8390–5. Бибкод : 2006PNAS..103.8390R. дои : 10.1073/pnas.0507916103 . ПМЦ 1482503 . ПМИД  16717195. 
  46. ^ Ли HD, Менон Р., Оменн Г.С., Гуань Ю (август 2014 г.). «Новая эра интеграции геномных данных для анализа функции изоформ сплайсинга». Тенденции в генетике . 30 (8): 340–7. дои :10.1016/j.tig.2014.05.005. ПМЦ 4112133 . ПМИД  24951248. 
  47. ^ ab Экси Р., Ли Х.Д., Менон Р., Вэнь Ю, Оменн Г.С., Крецлер М., Гуань Ю. (ноябрь 2013 г.). «Систематическое дифференцирование функций альтернативно сплайсированных изоформ посредством интеграции данных секвенирования РНК». PLOS Вычислительная биология . 9 (11): e1003314. Бибкод : 2013PLSCB...9E3314E. дои : 10.1371/journal.pcbi.1003314 . ПМЦ 3820534 . ПМИД  24244129. 
  48. ^ Иримия М, Руков Дж.Л., Пенни Д., Рой С.В. (октябрь 2007 г.). «Функциональный и эволюционный анализ альтернативно сплайсированных генов согласуется с ранним эукариотическим происхождением альтернативного сплайсинга». Эволюционная биология BMC . 7 (1): 188. Бибкод : 2007BMCEE...7..188I. дои : 10.1186/1471-2148-7-188 . ПМК 2082043 . ПМИД  17916237. 
  49. ^ Юинг Б., Грин П. (июнь 2000 г.). «Анализ экспрессируемых меток последовательностей указывает на 35 000 генов человека». Природная генетика . 25 (2): 232–4. дои : 10.1038/76115. PMID  10835644. S2CID  19165121.
  50. ^ Роест Кроллиус Х., Джайон О., Берно А., Дасильва С., Буно Л., Фишер С. и др. (июнь 2000 г.). «Оценка количества генов человека, полученная с помощью полногеномного анализа с использованием последовательности ДНК Tetraodon nigroviridis». Природная генетика . 25 (2): 235–8. дои : 10.1038/76118. PMID  10835645. S2CID  44052050.
  51. ^ Бретт Д., Поспишил Х., Валькарсель Дж., Райх Дж., Борк П. (январь 2002 г.). «Альтернативный сплайсинг и сложность генома». Природная генетика . 30 (1): 29–30. дои : 10.1038/ng803. PMID  11743582. S2CID  2724843.
  52. ^ Ким Э, Маген А, Аст Г (2006). «Различные уровни альтернативного сплайсинга среди эукариот». Исследования нуклеиновых кислот . 35 (1): 125–31. дои : 10.1093/nar/gkl924. ПМК 1802581 . ПМИД  17158149. 
  53. ^ Лопес-Бигас Н., Аудит Б., Узунис С., Парра Г., Гиго Р. (март 2005 г.). «Являются ли сплайсинговые мутации наиболее частой причиной наследственных заболеваний?». Письма ФЭБС . 579 (9): 1900–3. doi :10.1016/j.febslet.2005.02.047. PMID  15792793. S2CID  30174458.
  54. ^ Уорд Эй Джей, Купер Т. А. (январь 2010 г.). «Патобиология сплайсинга». Журнал патологии . 220 (2): 152–63. дои : 10.1002/путь.2649. ПМЦ 2855871 . ПМИД  19918805. 
  55. ^ Оменн Г.С., Гуань Ю, Менон Р. (июль 2014 г.). «Новый класс кандидатов в белковые биомаркеры рака: дифференциально экспрессируемые варианты сплайсинга ERBB2 (HER2/neu) и ERBB1 (EGFR) в клеточных линиях рака молочной железы». Журнал протеомики . 107 : 103–12. дои : 10.1016/j.jprot.2014.04.012. ПМК 4123867 . ПМИД  24802673. 
  56. ^ Свин А., Йоханнессен Б., Тейшейра М.Р., Лоте Р.А., Скотхайм Р.И. (август 2014 г.). «Нестабильность транскриптома как молекулярная характеристика панрака карциномы». БМК Геномика . 15 (1): 672. дои : 10.1186/1471-2164-15-672 . ПМК 3219073 . ПМИД  25109687. 
  57. ^ Свин А., Агесен Т.Х., Несбаккен А., Рогнум Т.О., Лоте Р.А., Скотхайм Р.И. (май 2011 г.). «Нестабильность транскриптома при колоректальном раке, выявленная с помощью экзонного микроматричного анализа: связь с уровнями экспрессии факторов сплайсинга и выживаемостью пациентов». Геномная медицина . 3 (5): 32. дои : 10,1186/гм248 . ПМК 4137096 . ПМИД  21619627. 
  58. ^ Банашак Л.Г., Джудис В., Чжао X, Ву З, Гао С., Хосокава К. и др. (март 2018 г.). «Аномальный сплайсинг РНК и нестабильность генома после индукции мутаций DNMT3A путем редактирования гена CRISPR/Cas9». Клетки крови, молекулы и болезни . 69 : 10–22. дои : 10.1016/j.bcmd.2017.12.002. ПМК 6728079 . ПМИД  29324392. 
  59. ^ Ким Э, Горен А, Аст Г (январь 2008 г.). «Понимание связи между раком и альтернативным сплайсингом». Тенденции в генетике . 24 (1): 7–10. дои :10.1016/j.tig.2007.10.001. ПМИД  18054115.
  60. ^ ab Ghigna C, Джордано С, Шен Х, Бенвенуто Ф, Кастильони Ф, Комольо ПМ и др. (декабрь 2005 г.). «Подвижность клеток контролируется SF2/ASF посредством альтернативного сплайсинга протоонкогена Ron». Молекулярная клетка . 20 (6): 881–90. doi : 10.1016/j.molcel.2005.10.026 . ПМИД  16364913.
  61. ^ Хуэй Л, Чжан X, Ву X, Линь Z, Ван Q, Ли Y, Ху G (апрель 2004 г.). «Идентификация альтернативно сплайсированных вариантов мРНК, связанных с раком, путем полногеномного выравнивания EST». Онкоген . 23 (17): 3013–23. дои : 10.1038/sj.onc.1207362 . ПМИД  15048092.
  62. ^ Данквардт С., Ной-Йилик Г., Терманн Р., Фреде У., Хентце М.В., Кулозик А.Е. (март 2002 г.). «Аномально сплайсированные мРНК бета-глобина: одна точечная мутация генерирует транскрипты, чувствительные и нечувствительные к нонсенс-опосредованному распаду мРНК». Кровь . 99 (5): 1811–6. дои : 10.1182/blood.V99.5.1811 . PMID  11861299. S2CID  17128174.
  63. ^ Nestler EJ (декабрь 2013 г.). «Клеточная основа памяти при наркомании». Диалоги в клинической неврологии . 15 (4): 431–43. doi :10.31887/DCNS.2013.15.4/enestler. ПМЦ 3898681 . PMID  24459410. НЕСМОТРЯ НА ЗНАЧИМОСТЬ МНОГОЧИСЛЕННЫХ ПСИХОСОЦИАЛЬНЫХ ФАКТОРОВ, ПО СВОЕЙ ОСНОВЕ, НАРКОТИКИЯ ВКЛЮЧАЕТ БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС: способность многократного воздействия злоупотребляемого наркотика вызывать изменения в уязвимом мозге, которые приводят к компульсивному поиску и приему наркотиков, и потеря контроля над употреблением наркотиков, определяющая состояние наркомании. ... Большой объем литературы продемонстрировал, что такая индукция ΔFosB в нейронах NAc D1-типа увеличивает чувствительность животного к лекарству, а также к естественным вознаграждениям и способствует самостоятельному приему лекарства, предположительно посредством процесса положительного подкрепления. 
  64. ^ Раффл JK (ноябрь 2014 г.). «Молекулярная нейробиология зависимости: о чем вообще (Δ)FosB?». Американский журнал о злоупотреблении наркотиками и алкоголем . 40 (6): 428–37. дои : 10.3109/00952990.2014.933840. PMID  25083822. S2CID  19157711. ΔFosB является важным фактором транскрипции, участвующим в молекулярных и поведенческих путях развития зависимости после неоднократного воздействия наркотиков. Образование ΔFosB во многих областях мозга и молекулярный путь, ведущий к образованию комплексов AP-1, хорошо изучены. Установление функционального назначения ΔFosB позволило продолжить определение некоторых ключевых аспектов его молекулярных каскадов, включая такие эффекторы, как GluR2 (87,88), Cdk5 (93) и NFkB (100). Более того, многие из этих выявленных молекулярных изменений теперь напрямую связаны со структурными, физиологическими и поведенческими изменениями, наблюдаемыми после хронического воздействия наркотиков (60,95,97,102). Новые горизонты исследований по изучению молекулярной роли ΔFosB были открыты эпигенетическими исследованиями, а недавние достижения проиллюстрировали роль ΔFosB, действующего на ДНК и гистоны, действительно как молекулярный переключатель (34). Благодаря нашему лучшему пониманию ΔFosB при зависимости, стало возможным оценить потенциал привыкания современных лекарств (119), а также использовать его в качестве биомаркера для оценки эффективности терапевтических вмешательств (121,122,124). Некоторые из этих предлагаемых мер имеют ограничения (125) или находятся на начальной стадии разработки (75). Однако есть надежда, что некоторые из этих предварительных результатов могут привести к созданию инновационных методов лечения, которые крайне необходимы при зависимости.
  65. ^ Билински П., Войтыла А., Капка-Скшипчак Л., Хведорович Р., Циранка М., Студзинский Т. (2012). «Эпигенетическая регуляция при наркомании». Анналы сельскохозяйственной и экологической медицины . 19 (3): 491–6. PMID  23020045. По этим причинам ΔFosB считается первичным и причинным фактором транскрипции в создании новых нейронных связей в центре вознаграждения, префронтальной коре и других областях лимбической системы. Это отражается в повышенном, стабильном и продолжительном уровне чувствительности к кокаину и другим наркотикам, а также в склонности к рецидивам даже после длительных периодов воздержания. Эти недавно построенные сети функционируют очень эффективно, используя новые пути, как только злоупотребляемые наркотиками продолжают приниматься.
  66. ^ Олсен CM (декабрь 2011 г.). «Естественные награды, нейропластичность и ненаркотическая зависимость». Нейрофармакология . 61 (7): 1109–22. doi :10.1016/j.neuropharm.2011.03.010. ПМК 3139704 . ПМИД  21459101. 
  67. ^ Луко Р.Ф., Алло М., Шор И.Е., Корнблихтт А.Р., Мистели Т. (январь 2011 г.). «Эпигенетика альтернативного сплайсинга пре-мРНК». Клетка . 144 (1): 16–26. дои : 10.1016/j.cell.2010.11.056. ПМК 3038581 . ПМИД  21215366. 
  68. ^ Стрёмме Дж. М., Йоханнессен Б., Скотхайм Р.И. (2023). «Отклоняющийся альтернативный сплайсинг как молекулярный подтип микросателлитно-стабильного колоректального рака». JCO Клиническая информатика рака . 7 (7): e2200159. дои : 10.1200/CCI.22.00159 . hdl : 10852/108838 . ПМИД  36821799.
  69. ^ Таггарт А.Дж., Дезимоун А.М., Ши Дж.С., Филлу М.Э., Fairbrother WG (июнь 2012 г.). «Крупномасштабное картирование точек ветвления в транскриптах пре-мРНК человека in vivo». Структурная и молекулярная биология природы . 19 (7): 719–21. дои : 10.1038/nsmb.2327. ПМЦ 3465671 . ПМИД  22705790. 
  70. ^ Fairbrother WG, Yeh RF, Sharp PA, Burge CB (август 2002 г.). «Прогностическая идентификация экзонных энхансеров сплайсинга в генах человека». Наука . 297 (5583): 1007–13. Бибкод : 2002Sci...297.1007F. дои : 10.1126/science.1073774 . PMID  12114529. S2CID  8689111.
  71. ^ Пан К., Шай О., Мискитта С., Чжан В., Зальцман А.Л., Мохаммад Н. и др. (декабрь 2004 г.). «Выявление глобальных регуляторных особенностей альтернативного сплайсинга млекопитающих с использованием платформы количественного микрочипа». Молекулярная клетка . 16 (6): 929–41. doi : 10.1016/j.molcel.2004.12.004 . ПМИД  15610736.
  72. ^ Уоткинс К.Х., Стюарт А., Фэйрбратер В. (декабрь 2009 г.). «Быстрый высокопроизводительный метод картирования рибонуклеопротеинов (РНП) на пре-мРНК человека». Журнал визуализированных экспериментов . 34 (34): 1622. дои : 10.3791/1622. ПМК 3152247 . ПМИД  19956082. 
  73. ^ Tuerk C, Gold L (август 1990 г.). «Систематическая эволюция лигандов путем экспоненциального обогащения: лиганды РНК к ДНК-полимеразе бактериофага Т4». Наука . 249 (4968): 505–10. Бибкод : 1990Sci...249..505T. дои : 10.1126/science.2200121. ПМИД  2200121.
  74. ^ Чанг Б., Левин Дж., Томпсон В.А., Fairbrother WG (март 2010 г.). «Высокопроизводительный анализ связывания определяет специфичность связывания ASF/SF2 с альтернативно сплайсированными пре-мРНК человека». Комбинаторная химия и высокопроизводительный скрининг . 13 (3): 242–52. дои : 10.2174/138620710790980522. ПМЦ 3427726 . ПМИД  20015017. 
  75. ^ Соммер, Маркус Дж.; Ча, Суён; Варабьев, Алесь; Ринкон, Наталья; Парк, Сукхван; Минкин, Илья; Пертеа, Михаэла; Штайнеггер, Мартин; Зальцберг, Стивен Л. (15 декабря 2022 г.). «Идентификация изоформ транскриптома человека на основе структуры». электронная жизнь . 11 : е82556. doi : 10.7554/eLife.82556 . ПМЦ 9812405 . ПМИД  36519529. 
  76. ^ Тапиал Дж., Ха К.С., Стерн-Вейлер Т., Гор А., Брауншвейг У., Эрмосо-Пулидо А. и др. (октябрь 2017 г.). «Атлас альтернативных профилей сплайсинга и функциональных ассоциаций раскрывает новые регуляторные программы и гены, которые одновременно экспрессируют несколько основных изоформ». Геномные исследования . 27 (10): 1759–1768. дои : 10.1101/гр.220962.117. ПМЦ 5630039 . ПМИД  28855263. 
  77. ^ Луади З., Юань К., Гресс А., Цой О., Калинина О.В., Баумбах Дж. и др. (январь 2021 г.). «DIGGER: изучение функциональной роли альтернативного сплайсинга во взаимодействиях белков». Исследования нуклеиновых кислот . 49 (Д1): Д309–Д318. дои : 10.1093/nar/gkaa768 . ПМЦ 7778957 . ПМИД  32976589. 
  78. ^ Родригес Дж.М., Майетта П., Эзкурдиа И., Пьетрелли А., Весселинк Дж.Дж., Лопес Г. и др. (Январь 2013). «APPRIS: аннотация основных и альтернативных изоформ сплайсинга». Исследования нуклеиновых кислот . 41 (Проблема с базой данных): D110-7. дои : 10.1093/nar/gks1058. ПМК 3531113 . ПМИД  23161672. 

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме альтернативного сращивания .