Przeprogramowanie RNA przez RNA za pomocą transkrybowania RNA za pośrednictwem splicosomów

W ludzkim genomie większość genów kodujących białka jest przerywana przez introny, które są usuwane z pierwotnych transkryptów przez makrocząsteczkowy enzym znany jako spliceosom. Spliceosomy mogą konstytutywnie usuwać wszystkie introny z pierwotnego transkryptu, aby uzyskać w pełni splicingowy mRNA lub alternatywnie splątać pierwotne transkrypty prowadzące do wytwarzania wielu różnych mRNA z jednego genu. W niniejszym przeglądzie przeanalizowano, w jaki sposób spliceosomy mogą rekombinować dwa pierwotne transkrypty w trans w celu przeprogramowania matrycowych RNA. Przeprogramowanie mRNPo przeprogramowaniu mRNA jest formą terapii genowej, która modyfikuje mRNA bez bezpośredniej zmiany sekwencji lub regulacji transkrypcji genu. Istnieją dwa ogólne sposoby przeprowadzenia reprogramowania mRNA. Pierwszy zmienia przetwarzanie pierwotnych transkryptów bez wprowadzania nowych informacji kodowania do tych transkryptów. Przykładem tego jest hamowanie tajemniczego lub alternatywnego splicingu pre-mRNA przez antysensowne oligonukleotydy (1), metoda, która nie zostanie poddana przeglądowi w tym artykule (patrz ostatnia recenzja autorstwa Kole i Sazani, odnośnik 2). Druga forma reprogramowania mRNA obejmuje rekombinację dwóch cząsteczek RNA w trans (patrz recenzje autorstwa Sullengera i Gilboa, nr 3 i Garcia-Blanco i wsp., Odnośnik 4). Do przeprogramowania mRNA pośredniczonego przez trans-splicing użyto dwóch różnych metod. Rekombinacja w trans została po raz pierwszy osiągnięta przez Sullengera i Cech przy użyciu rybozymu grupy I zaprojektowanego do wiązania i trans-splicingu do docelowego RNA (5). Stosując tę metodologię, kilka grup z powodzeniem zmodyfikowało potencjał kodujący dla mRNA w komórkach prokariotycznych i eukariotycznych (5-8). Druga metoda, którą po raz pierwszy opisali Puttaraju i in. (9), wykorzystuje spliceosomy do przeprowadzenia rekombinacji RNA w trans. Transfer splicingowy RNA za pośrednictwem splicosomów (SMaRT) zastosowano do przeprogramowania mRNA w komórkach zwierzęcych w hodowli, w heteroprzeszczepach i zwierzętach (9. 13). SMaRT i naukowe zasady, które ją wspierają, są przedmiotem niniejszego artykułu z serii Perspective. Pełne zrozumienie tej metody, jej potencjału i ograniczeń wymaga omówienia ludzkich genów i produktów genowych. Złożone geny i produkty genów Sekwencjonowanie i wstępna adnotacja ludzkiego genomu dostarczyły nam dowodów na przewagę złożonych genów i produktów genowych. Transkrypcja przeciętnego genu kodującego ludzki białko daje pierwotny transkrypt (lub pre-mRNA), który obejmuje 27 000 28 000 nukleotydów (14, 15). Transkrypt składa się z intronów, zwykle siedmiu lub ośmiu, które są usuwane podczas dojrzewania pierwotnego transkryptu do mRNA; i eksony, zwykle osiem lub dziewięć, które są przechowywane w mRNA (Figura 1). Podczas gdy średni intron ma długość ponad 3 000 nukleotydów, średnia wielkość eksonu wynosi 300 nukleotydów, a eksony wewnętrzne średnio wynoszą zaledwie 145 nukleotydów. Tak więc strukturę pierwotnych transkryptów można postrzegać jako krótkie wyspy kodujących informacji (eksonów) otoczonych rozległymi oceanami sekwencji intronowych (ryc. 1). Połączenia między krótkimi eksonami a rozległymi intronami, miejscami składania, są rozpoznawane przez spliceosomy. Spliceosomy to makrocząsteczkowe enzymy, które rozpoznają miejsca splicingowe i katalizują usuwanie intronów (16, 17). Te duże enzymy składają się z pięciu małych nuklearnych RNA bogatych w jądro, bogatych w urynę i ponad sześćdziesięciu białek, i są bardzo prawdopodobne, że rybozymy znajdują się w ich katalitycznym rdzeniu. Biorąc pod uwagę dużą liczbę składników spliceosomalnych, można założyć, że istnieje od 100 000 do 200 000 splicosomów na jądro komórkowe ssaków (odnośnik 16 i odnośniki w nim zawarte). Spliceosomy muszą być w stanie rozpoznać dużą liczbę miejsc łączenia. Szybkie (i prawdopodobnie konserwatywne) obliczenia sugerują, że jeśli 10% wszystkich genów zawierających intron (30 000 genów) aktywnie transkrybuje (~ 3000 genów), a każdy średnio wytwarza trzy transkrypty, wtedy będzie co najmniej 70 000 intronów w potrzebie splicingu (14, 15). Liczba ta, która jest tego samego rzędu wielkości, co oczekiwana liczba spliceosomów na jądro, sugeruje, że mechanizm składania jest skuteczny i wytrzymały. Wniosek ten ma ważne implikacje dla rozwoju SMaRT w celu wydajnego reprogramowania mRNA. Figura Struktura ludzkich genów i pierwotnych transkryptów. Schemat genu (DNA), jego pierwotnego transkryptu (pre-mRNA) i dojrzałego produktu mRNA. Gen na tym schemacie obejmuje cztery eksony (pola od do 4) i trzy introny. Genomowe punkty orientacyjne są wskazane dla środkowego intronu: 5. miejsce splicingu (5 (p ss), adenozyna rozgałęzienia (BP), polipirymidyna (Py) i 3. miejsce składania (3. ss)
[podobne: jogurt naturalny przepis, brak szczęścia w miłości, ile kalorii ma chleb żytni ]
[więcej w: ostre zapalenie migdałków, młody jęczmień a odchudzanie forum, poradnia laryngologiczna olsztyn ]