Исследование консервативности последовательностей, определяющих транс-сплайсинг в локусе mod(mdg4) у видов дрозофилы и шелкопряда

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сплайсинг, являясь ключевым этапом созревания мРНК, играет важную роль в регуляции экспрессии генов эукариот. Образование химерных мРНК из двух транскриптов при сплайсинге является запрещенным процессом, однако у насекомых для нескольких локусов транс-сплайсинг является основным способом увеличения белкового разнообразия. Целью работы является исследование эволюционной консервативности последовательностей, ответственных за транс-сплайсинг в локусе mod(mdg4), у видов из семейства Drosophilidae отряда двукрылые и шелкопряда (Bombyx mori), который относится к отряду чешуикрылых. С помощью модельных трансгенных линий показано, что последовательности удаленных видов дрозофилы сохраняют способность поддерживать транс-сплайсинг у D. melanogaster. Напротив, аналогичные последовательности шелкопряда не поддерживают транс-сплайсинг. Таким образом, РНК-мотивы и связывающие их гипотетические белковые факторы, определяющие транс-сплайсинг, остаются консервативными среди группы Drosophilidae, но функционально разошлись у двукрылых и чешуекрылых.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Бегинязова

ФГБУН Институт биологии гена Российской академии наук (ИБГ РАН)

Email: me@mtih.me
Россия, Москва

Ю. В. Солдатова

ФГБУН Институт биологии гена Российской академии наук (ИБГ РАН)

Email: me@mtih.me
Россия, Москва

П. Г. Георгиев

ФГБУН Институт биологии гена Российской академии наук (ИБГ РАН)

Email: me@mtih.me

академик РАН

Россия, Москва

М. В. Тихонов

ФГБУН Институт биологии гена Российской академии наук (ИБГ РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: me@mtih.me
Россия, Москва

Список литературы

  1. Gehring, N.H. and J.Y. Roignant. Anything but Ordinary – Emerging Splicing Mechanisms in Eukaryotic Gene Regulation // Trends Genet. 2021. 37(4). Р. 355-372.
  2. McManus, C.J., et al. Global analysis of trans-splicing in Drosophila // Proc Natl Acad Sci U S A. 2010. 107(29). Р. 12975-9.
  3. Baralle, F.E. and J. Giudice. Alternative splicing as a regulator of development and tissue identity // Nat Rev Mol Cell Biol. 2017. 18(7). Р. 437-451.
  4. Shenasa, H. and D.L. Bentley. Pre-mRNA splicing and its cotranscriptional connections // Trends Genet. 2023. 39(9). Р. 672–685.
  5. Büchner, K., et al. Genetic and molecular complexity оf the position effect variegation modifier mod(mdg4) in Drosophila // Genetics. 2000. 155(1). Р. 141–57.
  6. Dorn, R., G. Reuter, and A. Loewendorf, Transgene analysis proves mRNA trans-splicing at the complex mod(mdg4) locus in Drosophila // Proc Natl Acad Sci U S A. 2001. 98(17). Р. 9724–9.
  7. Horiuchi, T., E. Giniger, and T. Aigaki. Alternative trans-splicing of constant and variable exons of a Drosophila axon guidance gene, lola // Genes Dev. 2003. 17(20). Р. 2496–501.
  8. Lei, Q., et al. Evolutionary Insights into RNA trans- Splicing in Vertebrates // Genome Biol Evol. 2016. 8(3). Р. 562–77.
  9. Kong, Y., et al. The evolutionary landscape of intergenic trans-splicing events in insects // Nat Commun. 2015. 6. Р. 8734.
  10. Gao, J.L., et al. A conserved intronic U1 snRNPbinding sequence promotes trans-splicing in Drosophila // Genes Dev. 2015. 29(7). Р. 760–71.
  11. Tikhonov, M., et al. Conserved sequences in the Drosophila mod(mdg4) intron promote poly(A)-independent transcription termination and trans-splicing // Nucleic Acids Res. 2018.
  12. Krauss, V. and R. Dorn. Evolution of the trans-splicing Drosophila locus mod(mdg4) in several species of Diptera and Lepidoptera // Gene. 2004. 331. Р. 165–76.
  13. Labrador, M. and V.G. Corces. Extensive exon reshuffling over evolutionary time coupled to trans-splicing in Drosophila // Genome Res. 2003. 13(10). Р. 2220–8.
  14. Shao, W., et al. Alternative splicing and trans-splicing events revealed by analysis of the Bombyx mori transcriptome // RNA. 2012. 18(7). Р. 1395–407.
  15. Tong, K.J., et al. INSECT PHYLOGENOMICS. Comment on “Phylogenomics resolves the timing and pattern of insect evolution” // Science. 2015. 349(6247). Р. 487.
  16. Misof, B., et al. Phylogenomics resolves the timing and pattern of insect evolution // Science. 2014. 346(6210). Р. 763–7.
  17. Hernández, G., et al. Internal ribosome entry site drives cap-independent translation of reaper and heat shock protein 70 mRNAs in Drosophila embryos // RNA. 2004. 10(11). Р. 1783–97.
  18. Bischof, J., et al. An optimized transgenesis system for Drosophila using germ-line-specific phiC31 integrases // Proc Natl Acad Sci USA. 2007. 104(9). Р. 3312–7.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1 (A) Структура локуса mod(mdg4) у Drosophila melanogaster и Bombyx mori. Аннотированные промоторы обозначены стрелками. Общие экзоны, присутствующие во всех изоформах, показаны зеленым цветом. Четвертый интрон Drosophila melanogaster, содержащий мотивы, необходимые для транс-сплайсинга, и его гомолог у Bombyx mori выделены красным. Альтернативные экзоны, уникальные для конкретной изоформы, отображены оранжевым цветом (на одной и той же цепи ДНК) и синим цветом (на противоположной цепи). (Б) Выравнивание последовательности, необходимой для транс-сплайсинга у Drosophila melanogaster, с гомологичными участками интронов Drosophila yakuba и Drosophila virilis. Консервативный мотив 13 п.о., с которым, вероятно, связывается U1-snRNP, выделен красным прямоугольником. В верхней строке приведены координаты относительно начала интрона-4 D. melanogaster, каждая десятая позиция отмечена числом или звездочкой (*). (В) Сравнение схожих последовательностей в интронах Drosophila melanogaster и Bombyx mori. Схематично показана перестановка порядка следования этих последовательностей в интронах.

Скачать (403KB)
Метаданные
3. Рис. 2. A) Схема модельной системы, предназначенной для исследования функциональной роли последовательностей четвертого интрона гена mod(mdg4) из различных видов насекомых в поддержании транс-сплайсинга. Конструкция “Донор” (слева) включает промотор mod(mdg4) (обозначен стрелкой), кодирующую область, состоящую из четырех общих экзонов (зеленые прямоугольники), IRES и интрон 4 (темно-серый цвет; красным выделена транскрибируемая часть, штриховой линией обозначена зона терминации транскрипции). Конструкция “Акцептор” (справа) содержит промотор (стрелка, СТ – старт транскрипции) и альтернативный экзон V (синий), разделенный репортерным геном Fluc (желтый прямоугольник). В результате транс-сплайсинга формируется мРНК, состоящая из 5’-части донорного транскрипта и 3’-части акцепторного. Места отжига праймеров (п1 и п2) для анализа эффективности транс-сплайсинга обозначены синими линиями. Б) Оценка эффективности транс-сплайсинга у гетерозигот донор/акцептор была проведена с использованием двух методов: анализа активности люциферазы (слева) и ОТ-кПЦР (справа). На графике (слева) показаны абсолютные уровни люминесценции, измеренные в лизатах с равным содержанием тотального белка. Прерывистая синяя линия обозначает уровень фоновой автолюминесценции. При использовании ОТ-кПЦР эффективность транс-сплайсинга оценивалась по соотношению количеств ампликонов из области соединения четвертого экзона и люциферазы (п2) к количеству ампликонов из области пересечения четвертого экзона и IRES (п1). В обоих методах каждая комбинация трансгетерозигот была проанализирована не менее чем в трех повторностях. Планки погрешности отображают стандартные отклонения (n = 3). Звездочки обозначают уровни значимости: **P < 0.01, ***P < 0.001.

Скачать (205KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025