Cytoplazmatický polyadenylační prvek - Cytoplasmic polyadenylation element

The cytoplazmatický polyadenylační prvek (CPE) je prvek sekvence nalezený v 3 'nepřekládaná oblast z messenger RNA. Zatímco je známo, že několik sekvenčních prvků reguluje cytoplazmatickou polyadenylaci, nejlépe se charakterizuje CPE.[1] Nejběžnější sekvence CPE je UUUUAU, i když existují i ​​jiné varianty.[2] Vazba CPE vazebný protein (CPEB ) do této oblasti podporuje rozšíření stávajících polyadeninový ocas a obecně aktivace mRNA pro překlad bílkovin. K tomuto prodloužení dochází poté, co byla mRNA exportována z jádra do cytoplazmy. Delší poly (A) ocas přitahuje více cytoplazmatických proteinů vázajících polyadenin (PABP), které interagují s několika dalšími cytoplazmatickými proteiny, které podporují asociaci mRNA a ribozomu.[1] Prodloužení poly (A) ocasu má tedy roli ve zvýšení translační účinnosti mRNA. Polyadeninové ocasy jsou prodlouženy z přibližně 40 bází na 150 bází.[2]

Cytoplazmatickou polyadenylaci je třeba odlišovat od jaderné polyadenlyace; cytoplazmatická polyadenylace se vyskytuje v cytoplazmě ve specifických mRNA, na rozdíl od výskytu v jádru a ovlivňování téměř všech eukaryotických mRNA.[3] Mezi dalšími funkcemi byla v CPE identifikována významná role oogeneze, spermatogeneze mitóza a růst nových synapsí[4][5][6] Role CPE byla poprvé charakterizována v oocytech a embryích Xenopus, ale nedávný výzkum identifikoval role CPE v somatických buňkách.[1][7] Ukázalo se, že některé protoonkogenní mRNA obsahují CPE. Jeden takový gen je Moje C. Úroveň produkce různých CPEB proteinů určuje, zda exprese Moje C vede k tvorbě nádoru.[8] Gen potlačující nádor TP53 bylo rovněž prokázáno, že je regulováno CPE. Buněčné linie, které neprodukují CPEB, vykazují nižší hladiny proteinu p53 a místo aby se ukazovaly, staly se nesmrtelnými stárnutí.[9]

ECPE a C-CPE jsou dva další cytoplazmatické polyadenylační prvky, které se nacházejí v embryích. Nejběžnější sekvence eCPE je UUUUUUUUUUUU, zatímco sekvence C-CPE je obecně velmi bohatá oblast C s příležitostným U. Všechny tyto CPE mají společné to, že jejich účinnost při podpoře prodloužení poly (A) ocasu závisí na jejich blízkost poly (A) signálu.[1] Optimálně by měly být do 25 nukleotidů, ale mohou být až 100 nukleotidů od poly (A) signálu.[10] Alternativně mohou CPE způsobit translační represi, pokud jsou dvě sekvence CPE umístěny do 50 nukleotidů od sebe v 3 'UTR.[1] Nejvyšší míra represe je vidět, když jsou dva CPE od sebe vzdáleny 10 až 12 nukleotidů. Pokud má CPE nekonzistentní sekvenci, je pro dosažení translační aktivace nezbytný blízký Pumilio-vazebný prvek (PBE). Pokud má CPE konsensuální sekvenci, může přítomnost PBE zdvojnásobit výslednou translační aktivaci.[10] CPE není jediným cis působícím prvkem k regulaci zpracování 3'UTR, protože při určování délky poly (A) ocasu mají také roli alternativní polyadenylační (APA) signály, cílová místa microRNA a prvky bohaté na AU (ARE).[11]

Výzkum

Výzkum CPE se zaměřil na další objasnění jeho role v translační regulaci a jeho role ve vývoji. Výzkum neuronů Aplysia ukázal, že CPE hraje roli v regulaci formování paměti. Když se vytvářejí dlouhodobé paměti, CPE nalezené v neuronových aktinových mRNA umožňují up-regulaci tohoto proteinu. Zvýšené koncentrace aktinu umožňují růst nových synapsí, což umožňuje ukládání paměti.[12]

Studie provedená na regulaci mRNA během oogeneze u Drosophila odhalila, že proteiny vázající CPE a CPE pomáhají řídit načasování produkce proteinů během vývoje. Oocyty transkribují velkou část své mRNA najednou a při určování načasování produkce proteinu se spoléhají na jiné kontrolní mechanismy. Studie ukázala, že mRNA, které jsou cílem CPEB WISP, vykazují významné prodloužení ocasu polyA, ale ne zvýšený počet transkriptů mRNA.[13]

Reference

  1. ^ A b C d E Charlesworth, Amanda; Meijer, Hedda A .; de Moor, Cornelia H. (01.07.2013). „Faktory specificity v cytoplazmatické polyadenylaci“. Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA. 4 (4): 437–461. doi:10,1002 / wrna.1171. ISSN  1757-7012. PMC  3736149. PMID  23776146.
  2. ^ A b Ivshina, Maria; Lasko, Paul; Richter, Joel D. (11. října 2014). "Cytoplasmic Polyadenylation Element Binding Proteins in Development, Health, and Disease". Roční přehled buněčné a vývojové biologie. 30 (1): 393–415. doi:10.1146 / annurev-cellbio-101011-155831. PMID  25068488.
  3. ^ Hunt, Arthur G .; Xu, Ruqiang; Addepalli, Balasubrahmanyam; Rao, Suryadevara; Forbes, Kevin P .; Meeks, Lisa R .; Xing, Denghui; Mo, Min; Zhao, Hongwei (01.01.2008). „Polyadenylační stroj Arabidopsis mRNA: komplexní analýza interakcí protein-protein a profilování genové exprese“. BMC Genomics. 9: 220. doi:10.1186/1471-2164-9-220. ISSN  1471-2164. PMC  2391170. PMID  18479511.
  4. ^ de Moor, C.H .; Richter, J. D. (1999). „Cytoplazmatická polyadenylace zprostředkovává maskování a odmaskování mRNA cyklinu B1“. EMBO J.. 18 (8): 2294–2303. doi:10.1093 / emboj / 18.8.2294. PMC  1171312. PMID  10205182.
  5. ^ Luitjens, C; Gallegos, M; Kraemer, B; Kimble, J; Wickens, M (2000). „Proteiny CPEB kontrolují dva klíčové kroky spermatogeneze u C. elegans“. Genes Dev. 14 (20): 2596–609. doi:10,1101 / gad.831700. PMC  316992. PMID  11040214.
  6. ^ Villalba, Ana; Coll, Olga; Gebauer, Fátima (2011). "Cytoplazmatická polyadenylace a translační kontrola". Aktuální názor na genetiku a vývoj. 21 (4): 452–457. doi:10.1016 / j.gde.2011.04.006. PMID  21536428.
  7. ^ Rutledge, Charlotte E .; Lau, Ho-Tak; Mangan, Hazel; Hardy, Linda L .; Sunnotel, Olaf; Guo, fanoušek; MacNicol, Angus M .; Walsh, Colum P .; Lees-Murdock, Diane J. (2014-02-20). „Efektivní překlad Dnmt1 vyžaduje cytoplazmatickou polyadenylaci a Musashiho vazebné prvky“. PLOS ONE. 9 (2): e88385. doi:10.1371 / journal.pone.0088385. ISSN  1932-6203. PMC  3930535. PMID  24586322.
  8. ^ Chen, Yun; Tsai, Ya-Hui; Tseng, Sheng-Hong (01.11.2016). "Regulace exprese proteinů vázajících cytoplazmatický polyadenylační prvek pro léčbu rakoviny". Protinádorový výzkum. 36 (11): 5673–5680. doi:10.21873 / anticanres.11150. ISSN  0250-7005. PMID  27793888.
  9. ^ Burns, David M .; Richter, Joel D. (2008-12-15). „Regulace CPEB lidské senescence buněk, energetického metabolismu a translace mRNA p53“. Geny a vývoj. 22 (24): 3449–3460. doi:10.1101 / gad.1697808. ISSN  0890-9369. PMC  2607074. PMID  19141477.
  10. ^ A b Piqué, Maria; López, José Manuel; Foissac, Sylvain; Guigó, Roderic; Méndez, Raúl (2008). "Kombinatorický kód pro kontrolu překladu zprostředkovanou CPE". Buňka. 132 (3): 434–448. doi:10.1016 / j.cell.2007.12.038. PMID  18267074.
  11. ^ Zhang, Xiaokan; Virtanen, Anders; Kleiman, Frida E. (2010-11-15). "Polyadenylát nebo deadenylát". Buněčný cyklus. 9 (22): 4437–4449. doi:10,4161 / cc.9.22.13887. ISSN  1538-4101. PMC  3048043. PMID  21084869.
  12. ^ Liu, Jinming; Schwartz, James H. (01.01.2003). „Cytoplazmatický polyadenylační prvek vázající protein a polyadenylace messengerové RNA v neuronech Aplysia“. Výzkum mozku. 959 (1): 68–76. doi:10.1016 / s0006-8993 (02) 03729-0. ISSN  0006-8993. PMID  12480159.
  13. ^ Cui, červen; Sartain, Caroline V .; Pleiss, Jeffrey A .; Wolfner, Mariana F. (2013-11-01). „Cytoplazmatická polyadenylace je hlavním regulátorem mRNA během oogeneze a aktivace vajíček v Drosophile“. Vývojová biologie. 383 (1): 121–131. doi:10.1016 / j.ydbio.2013.08.013. PMC  3821703. PMID  23978535.