Трансрегуляторный элемент

Трансрегуляторные элементы (TRE) — это последовательности ДНК, кодирующие вышестоящие регуляторы (т. е. трансдействующие факторы ), которые могут изменять или регулировать экспрессию отдаленных генов. [1] Трансдействующие факторы взаимодействуют с цис-регуляторными элементами для регулирования экспрессии генов. [2] TRE опосредует профили экспрессии большого количества генов через трансдействующие факторы. [3] Хотя мутации TRE влияют на экспрессию генов, они также являются одним из основных движущих факторов эволюционной дивергенции в экспрессии генов. [3]

Транс против цис элементов

Трансрегуляторные элементы работают через межмолекулярное взаимодействие между двумя различными молекулами и поэтому называются « действующими в транс ». Например, (1) транскрибированный и транслируемый белок фактора транскрипции, полученный из трансрегуляторного элемента; и (2) регуляторный элемент ДНК , который примыкает к регулируемому гену. Это отличается от цис-регуляторных элементов , которые работают через внутримолекулярное взаимодействие между различными частями одной и той же молекулы: (1) ген; и (2) смежный регуляторный элемент для этого гена в той же молекуле ДНК. Кроме того, каждый трансрегуляторный элемент влияет на большое количество генов на обоих аллелях, [2] в то время как цис-регуляторный элемент является аллель-специфичным [1] [2] и контролирует только гены поблизости.

Экзонические и промоторные последовательности генов значительно более консервативны, чем гены в цис- и транс-регуляторных элементах. [3] Следовательно, они обладают более высокой устойчивостью к генетической дивергенции, но при этом сохраняют восприимчивость к мутациям в вышестоящих регуляторах. [3] Это подчеркивает значимость генетической дивергенции внутри видов из-за цис- и транс-регуляторных вариантов.

Транс- и цис-регуляторные элементы коэволюционировали быстро в больших масштабах для поддержания экспрессии генов. [2] [3] [4] Они часто действуют в противоположных направлениях, один повышает регуляцию, а другой понижает регуляцию, чтобы компенсировать их влияние на экзонные и промоторные последовательности, на которые они действуют. [2] [3] Другие эволюционные модели, такие как независимая эволюция транс- или цис-регуляторных элементов, считались несовместимыми в регуляторных системах. [3] [5] Было высказано предположение, что коэволюция двух регуляторных элементов возникла из одной и той же линии. [3] [4]

TRE является скорее эволюционным ограничением, чем цис-регуляторным элементом, что предполагает гипотезу о том, что мутации TRE корректируются мутациями CRE [3] для поддержания стабильности экспрессии генов. Это имеет биологический смысл из-за влияния TRE на широкий спектр генов и компенсаторного влияния CRE на определенные гены. [1] [2] После мутации TRE накопление мутаций CRE действует для тонкой настройки мутационного эффекта. [3]

Примеры

Транс-действующие факторы в альтернативном сплайсинге в мРНК. Альтернативный сплайсинг является ключевым механизмом, который участвует в регуляции экспрессии генов. В альтернативном сплайсинге транс-действующие факторы, такие как белок SR, hnRNP и snRNP, контролируют этот механизм, действуя в транс. Белок SR способствует сборке сплайсосомы, взаимодействуя с snRNP (например, U1, U2) и факторами сплайсинга (например, U2AF65), а также может противодействовать активности hnRNP, которая ингибирует сплайсинг.

Транс-действующие факторы можно классифицировать по их взаимодействию с регулируемыми генами, цис-действующими элементами генов или продуктами генов.

связывание ДНК

Факторы транс-активности, связывающие ДНК, регулируют экспрессию генов, вмешиваясь в сам ген или цис-действующие элементы гена, что приводит к изменениям в транскрипционной активности. Это может быть прямая инициация транскрипции, [6] продвижение или подавление транскрипционной активности белков. [7]

Конкретные примеры включают в себя:

редактирование ДНК

Белки редактирования ДНК редактируют и навсегда изменяют последовательность генов, а затем и экспрессию генов в клетке. [8] [9] Все потомки клетки унаследуют отредактированную последовательность генов. [10] Белки редактирования ДНК часто принимают участие в системе иммунного ответа как прокариот, так и эукариот, обеспечивая высокую дисперсию экспрессии генов при адаптации к различным патогенам. [11]

Конкретные примеры включают в себя:

процессинг мРНК

Процессинг мРНК действует как форма посттранскрипционной регуляции, которая в основном происходит у эукариот. 3'-расщепление/полиаденилирование и 5'-кэпирование повышают общую стабильность РНК, а наличие 5'-кэпа позволяет рибосоме связываться для трансляции. Сплайсинг РНК позволяет экспрессировать различные варианты белка из одного и того же гена. [12]

Конкретные примеры включают в себя:

связывание мРНК

Связывание мРНК позволяет подавлять трансляцию белка посредством прямого блокирования, деградации или расщепления мРНК. [13] [14] Определенные механизмы связывания мРНК обладают высокой специфичностью, которая может выступать в качестве формы внутреннего иммунного ответа во время определенных вирусных инфекций. [15] Определенные вирусы с сегментированной РНК также могут регулировать экспрессию вирусных генов посредством связывания РНК с другим сегментом генома, однако детали этого механизма до сих пор неясны. [16]

Конкретные примеры включают в себя:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Gilad Y, Rifkin SA, Pritchard JK (август 2008 г.). «Раскрытие архитектуры регуляции генов: перспективы исследований eQTL». Trends in Genetics . 24 (8): 408– 15. doi :10.1016/j.tig.2008.06.001. PMC  2583071. PMID  18597885 .
  2. ^ abcdef Wang Q, Jia Y, Wang Y, Jiang Z, Zhou X, Zhang Z, Nie C, Li J, Yang N, Qu L (декабрь 2019 г.). «Эволюция цис- и трансрегуляторной дивергенции в геноме курицы между двумя контрастными породами, проанализированная с использованием трех типов тканей в однодневном возрасте». BMC Genomics . 20 (1): 933. doi : 10.1186/s12864-019-6342-5 . PMC 6896592 . PMID  31805870. 
  3. ^ abcdefghij Goncalves A, Leigh-Brown S, Thybert D, Stefflova K, Turro E, Flicek P, Brazma A, Odom DT, Marioni JC (декабрь 2012 г.). «Обширная компенсаторная цис-транс регуляция в эволюции экспрессии генов у мышей». Genome Research . 22 (12): 2376– 84. doi :10.1101/gr.142281.112. PMC 3514667 . PMID  22919075. 
  4. ^ ab McManus CJ, Coolon JD, Duff MO, Eipper-Mains J, Graveley BR, Wittkopp PJ (июнь 2010 г.). «Регуляторная дивергенция у Drosophila, выявленная с помощью секвенирования мРНК». Genome Research . 20 (6): 816– 25. doi :10.1101/gr.102491.109. PMC 2877578 . PMID  20354124. 
  5. ^ Landry CR, Wittkopp PJ, Taubes CH, Ranz JM, Clark AG, Hartl DL (декабрь 2005 г.). «Компенсаторная цис-транс-эволюция и нарушение регуляции экспрессии генов у межвидовых гибридов Drosophila». Genetics . 171 (4): 1813– 22. doi :10.1534/genetics.105.047449. PMC 1456106 . PMID  16143608. 
  6. ^ Гриффитс А. Дж., Миллер Дж. Х., Сузуки Д. Т., Левонтин Р. К., Гелбарт В. М. (2000). «Транскрипция и РНК-полимераза». Введение в генетический анализ (7-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3520-5.
  7. ^ Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Berk A, Darnell JE, Zipursky SL, Baltimore D, Matsudaira P (2000). "Раздел 10.5: Активаторы и репрессоры эукариотической транскрипции". Молекулярная клеточная биология (4-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3136-8.
  8. ^ Roth DB (декабрь 2014 г.). "V(D)J Recombination: Mechanism, Errors, and Fidelity". Microbiology Spectrum . 2 (6): 313– 324. doi :10.1128/microbiolspec.MDNA3-0041-2014. ISBN 9781555819200. PMC  5089068 . PMID  26104458.
  9. ^ McGinn J, Marraffini LA (январь 2019). «Молекулярные механизмы приобретения спейсера CRISPR-Cas». Nature Reviews. Microbiology . 17 (1): 7– 12. doi :10.1038/s41579-018-0071-7. PMID  30171202. S2CID  52139589.
  10. ^ Janeway Jr CA, Travers P, Walport M, Schlomchik M (2001). "Активация B-клеток вооруженными хелперными T-клетками". Иммунобиология: иммунная система в здоровье и болезни (5-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. ISBN 978-0-8153-3642-6.
  11. ^ Janeway Jr CA, Travers P, Walport M, Schlomchik M (2001). "Генерация разнообразия иммуноглобулинов". Иммунобиология: иммунная система в здоровье и болезни (5-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. ISBN 978-0-8153-3642-6.
  12. ^ Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Berk A, Darnell JE, Zipursky SL, Baltimore D, Matsudaira P (2000). "Раздел 11.2: Обработка эукариотической мРНК". Молекулярная клеточная биология (4-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3136-8.
  13. ^ Дана Х, Чалбатани ГМ, Махмудзаде Х, Каримлу Р, Резаян О, Морадзаде А, Мехмандуст Н, Моаззен Ф, Мазра А, Мармари В, Эбрахими М, Рашно ММ, Абади С.Дж., Гарагузло Э (июнь 2017 г.). «Молекулярные механизмы и биологические функции миРНК». Международный журнал биомедицинской науки . 13 (2): 48–57 . doi :10.59566/IJBS.2017.13048. ПМК 5542916 . ПМИД  28824341. 
  14. ^ Вахид Ф., Шехзад А., Хан Т., Ким Ю.Й. (ноябрь 2010 г.). «МикроРНК: синтез, механизм, функции и недавние клинические испытания». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . 1803 (11): 1231–43 . doi : 10.1016/j.bbamcr.2010.06.013 . ПМИД  20619301.
  15. ^ Guo XK, Zhang Q, Gao L, Li N, Chen XX, Feng WH (январь 2013 г.). «Увеличение экспрессии микроРНК 181 подавляет репликацию вируса репродуктивного и респираторного синдрома свиней и имеет значение для контроля вирусной инфекции». Журнал вирусологии . 87 (2): 1159– 71. doi :10.1128/JVI.02386-12. PMC 3554091. PMID  23152505 . 
  16. ^ Newburn LR, White KA (август 2019). «Транс-действующие РНК-РНК взаимодействия в вирусах с сегментированной РНК». Вирусы . 11 (8): 751. doi : 10.3390/v11080751 . PMC 6723669. PMID  31416187 . 


Значок заглушки

Эта статья по генетике — заглушка . Вы можете помочь Википедии, расширив ее.

Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Trans-regulatory_element&oldid=1209501407"