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 Доступ платный или 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