Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Alternatywny splicing Wyjątek, który może być regułą? Kamil Lipiński.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Alternatywny splicing Wyjątek, który może być regułą? Kamil Lipiński."— Zapis prezentacji:

1 Alternatywny splicing Wyjątek, który może być regułą? Kamil Lipiński

2 Splicing jako potranskrypcyjna modyfikacja mRNA Schematy: Genoms T. A. Brown, 2001 Splicing konstytutywny (constitutive)*Splicing alternatywny (alternative) *W Molecular Biology of the Gene w ramach splicingu alternatywnego wyróżnia się alternatywny splicing regulacyjny oraz konstytutywny, co ma zupełnie inne znaczenie. W tej samej publikacji podzielono jednocześnie cały splicing na konstytutywny i alternatywny, analogicznie jak w powyższy schematach. Izoformy

3 Sekwencja intronu a splicing Ogólny schemat składania mRNA Genoms T. A. Brown Sekwencje konserwatywne w intronach kręgowców Conajmniej 15%, a być może nawet do 50% ludzkich chorób genetycznych powstaje na skutek mutacji albo w miejscach splicingowych albo w innych elementach warunkujących poprawnych splicing* *Understanding alternative splicing: towards a cellular code, Nature reviews: 2005

4 Spliceosom - rola snRNP Rozpoznanie miejsc cięcia i składania zachodzi na zasadzie hybrydyzacji snRNA z sekwencjami konserwatywnymi w intronach. Motywy te mogą znajdować się wewnątrz eksonu czy intronu przypadkowo (miejsca kryptyczne). Musi zatem istnieć mechanizm zapewniający ich ignorowanie. Biochemia Streyer, 2005

5 Mechanizm wyboru miejsc cięcia i składania Elementy cis-acting Elementy trans-acting Sekwencje posiłkowe (auxiliary elements) Sekwence konserwatywne w intronach Miejsca donorowe Miejsca akceptorowe Miejsca rozgałęzienia Trakt polipirymidynowy (PPT)Silencery Enhancery snRNP spliceosomu Czynniki splicingowe Represory splicingu Aktywatory splicingu Schemat: projekt własny, na podstawie danych z różnych pozycji w bibliografii

6 Mechanizm wyboru miejsc cięcia i składania Rekrutacja białek regulacyjnych (czynników splicingowych) na pre-mRNA wpływa na rozpoznawanie miejsc cięcia i składania mRNA przez snRNP spliceosomu. Protein Diversity from Alternative Splicing. A Challenge for Bioinformatics and Post-Genome Biology Douglas L. Black, Cell 103:368, 2000 ESE – exonic splicing enhancer ISE – intronic splicing enhancer ESS – exonic splicing silencer ISS – intronic splicing silencer Sekwencje rozpoznawane przez czynniki splicingowe:

7 Rola czynników splicingowych PTB / hnRNPI Rekrutacja białek regulacyjnych (czynników splicingowych) na pre-mRNA wpływa na rozpoznawanie miejsc cięcia i składania mRNA przez snRNP spliceosomu. *RRM – RNA Recognition Motif RRM3 i 4 rozpoznaje CUCUCU* Schemat: Białka z rodziny SR i hnRNP

8 Mechanizmy aktywacji i represji Schemat: na podstawie Understanding alternative splicing (…), Nature reviews, 2005 PTB wypętla ekson N1 w ssaczym genie src, co powoduje jego pominięcie Z pre-mRNA genu tat wirusa HIV1 powstają dwa warianty mRNA. Proporcja zależy od względnej ilości/aktywności hnRNPA1 i SF2/ASF

9 Poziomy zjawiska Poprzez alternatywny splicing z jednego pre-mRNA danego genu powstają różne warianty mRNA (zazwyczaj więc różne izoformy białek): w jednym rodzaju komórek: - gen receptora DSCAM Drosophila - antygeny t/T wirusa SV40 w komórkach różnego rodzaju (tkanki): - gen α-tropomiozyny szczura - src ssaków w komórkach różnych osobników tego samego gatunku: - sxl, tra, tra-2, dsx - determinacja płci u Drosophila melanogaster

10 Klasyfikacja Pominięcie eksonu (exon skipping) - sxl, dsx Drosophila - gen α-tropomiozyny szczura - src ssaków Zatrzymanie intronu (intron retention) Alternatywne 5końcowe miejsce Alternatywne 3końcowe miejsce - tra Drosophila - gen antygenu T/t SV40 Wybór jednego z eksonów - gen receptora DSCAM Drosophila Schemat:

11 Splicing antygenu T/t wirusa SV40 Obie izoformy powstają w zakażonej komórce w określonej proporcji. AS w genie antygenu T/t wirusa SV40 Zidentyfikowany czynnik splicingowy, odpowiedzialny za wybór 5 miejsca, nazwano ASF (alternative splicing factor). Czynnik ten okazał się być tym samym, co SF2 - czynnikiem biorącym udział we wczesnym etapie asocjacji spliceosomu na wielu różnych pre-mRNA różnych genów. Przykład wyboru alternatywnego 5 miejsca do wspólnego 3 miejsca ASF/SF2 jest białkiem z rodziny SR. Zwiększona koncentracja promuje wybór 5 miejsca najbliższego do 3 miejsca. Schemat: na podstawie Genes VIII, Benjamin Levin, 2004

12 AS α-tropomiozyny szczura Izoforma białka powstającego w wyniku ekspresji genu zależy od rodzaju komórki, a więc w różnych tkankach powstają różne warianty mRNA. Oznacza to, że mechanizm regulujący alternatywny splicing tego genu jest tkankowo specyficzny. Schemat: Izoformy tropomiozyny powstają w wyniku pomijania eksonów (exon skipping)

13 AS genu DSCAM Drosophila Protein Diversity from Alternative Splicing. A Challenge for Bioinformatics and Post-Genome Biology Douglas L. Black, Cell 103:368, 2000 Każdy mRNA będzie zawierał jedną z: 12 możliwych alternatyw dla eksonu 4 (czerwony) 48 możliwych alternatyw dla eksonu 8 (niebieski) 33 możliwych alternatyw dla eksonu 9 (zielony) 2 możliwych alternatyw dla eksonu 17 (żółty) W efekcie daje to możliwości powstania 38,016 różnych mRNA i białek

14 AS w determinacji płci somatycznej Drosophila Specyficzne dla płci alternatywne wycinanie intronów z pre-mRNA sxl Gen podlega samoregulacji: wczesne białko SXL powoduje pominięcie eksonu 3 w mRNA późnego białka SXL (prowadzi do represji splicingu) Schemat: projekt własny, na podstawie danych z różnych pozycji w bibliografii sxl – (sex lethal) nadzędny gen regulatorowy somatycznej determinacji płci

15 AS w determinacji płci somatycznej Drosophila Schemat: projekt własny, na podstawie danych z różnych pozycji w bibliografii SXL promuje wybór kryptycznego 3 miejsca splicingu wewnątrz eksonu 2. TRA powoduje pominięcie eksonu 4 w mRNA dsx, zawierającego kodon stop. Zarówno krótsza jak i dłuższa izoforma DSX jest funkcjonalna. DSX(F) i DSX(M) są regulatorami transkrypcji genów wykonawczych

16 Bibliografia Genetyka molekularna, praca zbiorowa pod redakcją Piotra Węgleńskiego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006 Genetyka molekularna, praca zbiorowa pod redakcją Piotra Węgleńskiego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006 Genomy, T. A. Brown, przekład pod redakcją Piotra Węgleńskiego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001 Genomy, T. A. Brown, przekład pod redakcją Piotra Węgleńskiego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001 Protein Diversity from Alternative Splicing. A Challenge for Bioinformatics and Post- Genome Biology, Douglas L. Black, Cell 103:368, 2000Protein Diversity from Alternative Splicing. A Challenge for Bioinformatics and Post- Genome Biology, Douglas L. Black, Cell 103:368, 2000 Molecular Biology of the Gene, fifth edition, James D. Watson et al.., 2004Molecular Biology of the Gene, fifth edition, James D. Watson et al.., 2004 Genes VIII, Benjamin Lewin, 2004Genes VIII, Benjamin Lewin, 2004 Understanding alternative splicing: towards a cellular code, Arianne J. Martiln, Francis Clark, Christopher W. J. Smith, Nature reviews: 2005Understanding alternative splicing: towards a cellular code, Arianne J. Martiln, Francis Clark, Christopher W. J. Smith, Nature reviews: 2005 Splicing in action: assessing disease causing sequence changes, D. Baralle, M. Baralle, JMG Online, 2005Splicing in action: assessing disease causing sequence changes, D. Baralle, M. Baralle, JMG Online, 2005 Function of alternative splicing, Stefan Stamm et al.., Science Direct, 2005Function of alternative splicing, Stefan Stamm et al.., Science Direct, 2005 Mechanisms of alternative pre-messenger RNA splicing, Douglas L. Black, Annual Review of Biochemistry, 2003Mechanisms of alternative pre-messenger RNA splicing, Douglas L. Black, Annual Review of Biochemistry, 2003

17 ELASTYCZNE i SELEKTYWNE ŁĄCZENIE SEKWENCJI NONSENSE-MEDIATED DECAY BIAŁKA KOMBINOWANE (IZOFORMY) REGULACJA EKSPRESJI ALTERNATYWNY SPLICING GENEROWANIE ZŁOŻONYCH PROTEOMÓW CELLULAR CODE TKANKOWO SPECYFICZNA REGULACJA EKSPRESJI SEKWENCJA ORF INNE MODYFIKACJE ZMIANY O CHARAKTERZE REGULACYJNYM RUST

18 miejsce akceptorowe 5-AG-3 ekson 1ekson 2 intron 53 Pre-mRNA miejsce donorowe 5-GU-3 trakt pirymidyn 5-YYYYYY-3 miejsce rozgałęzienia 5-A-3

19 ekson 1ekson 2 Intron ekson 3 Intron 2 ekson 1ekson 2ekson 3 ekson 1ekson 3 mRNA 1 mRNA 2 Negatywny czynnik splicingowy (represor splicingu) np. Sxl, PTB Pozytywny czynnik splicingowy (aktywator splicingu) np. białka SR snRNP spliceosomu np. U1 snRNP


Pobierz ppt "Alternatywny splicing Wyjątek, który może być regułą? Kamil Lipiński."

Podobne prezentacje


Reklamy Google