Տրանսլյացիայի չենթարկվող հատված

իՌՆԹ-ի կառուցվածքը

Տրանսլյացիայի չենթարկվող հատված (անգլ․ untranslated region, UTR), մոլեկուլային գենետիկայում վերաբերում է ինֆորմացիոն ՌՆԹ-ի շղթայի կոդավորող հաջորդականության երկու կողմերում գտնվող երկու հատվածներից որևէ մեկին։ Եթե այն գտնվում է 5′ ծայրին, այն կոչվում է 5′ UTR (կամ առաջատար հաջորդականություն), իսկ եթե գտնվում է 3′ ծայրին, այն կոչվում է 3′ UTR (կամ հետևող հաջորդականություն)։ ԻՌՆԹ -ն ՌՆԹ է, որը բջջում տեղեկատվություն է փոխանցում ԴՆԹ -ից ռիբոսոմին՝ սպիտակուցների սինթեզի վայրին։ ԻՌՆԹ-ն սկզբում տրանսկրիպցիայի է ենթարկվում համապատասխան ԴՆԹ հաջորդականությունից, ապա տրանսլյացիայի շնորհիվ սինթեզվում է համապատասխան սպիտակուցը։ Սակայն իՌՆԹ-ի մի շարք հատվածներ սովորաբար տրանսլյացիայի չեն ենթարկվում, այդ թվում՝ 5′ և 3′ UTR-ները։

Չնայած դրանք կոչվում են տրանսլյացիայի չենթարկված հատվածներ և չեն կազմում գենի սպիտակուց-կոդավորող հատվածը, 5′ UTR-ում գտնվող uORF-ները կարող են տրանսլյացիայի ենթարկվել սպիտակուցի^[1]։

5′ UTR-ը գտնվում է կոդավորող հաջորդականությունից վերև։ 5′ UTR-ի մեջ կա մի հաջորդականություն, որը ճանաչվում է ռիբոսոմի կողմից և թույլ է տալիս ռիբոսոմին կապվել ու սկսել տրանսլյացիային։ Տրանսլյացիայի սկսման մեխանիզմը տարբերվում է պրոկարիոտներում և էուկարիոտներում։ 3′ UTR-ը գտնվում է տրանսլյացիայի ստոպ կոդոնից անմիջապես հետո։ 3′ UTR-ը կարևոր դեր է խաղում տրանսլյացիայի ավարտման և հետտրանսկրիպցիոն մոդիֆիկացիայի գործընթացներում։^[2]։

Այս հաճախ երկար հաջորդականությունները նախկինում համարվում էին անօգուտ կամ «աղբ» ԻՌՆԹ, որը պարզապես կուտակվել է էվոլյուցիոն ընթացքի ընթացքում։ Սակայն այժմ հայտնի է, որ ԻՌՆԹ-ի տրանսլյացիայի չենթարկված հատվածը ներգրավված է էուկարիոտիկ օրգանիզմներում գենի արտահայտման բազմաթիվ կարգավորող ասպեկտներում։ Այս ոչ կոդավորող հատվածների կարևորությունը հաստատվում է էվոլյուցիոն տեսությունով, քանի որ հակառակ դեպքում բնական ընտրությունը կհեռացներ այս անօգտագործելի ՌՆԹ-ն։

Կարևոր է 5′ և 3′ UTR-ները տարբերել այլ ոչ սպիտակուց կոդավորող ՌՆԹ-ից։ Պրե-ԻՌՆԹ-ի կոդավորող հաջորդականության մեջ հանդիպում են ՌՆԹ հատվածներ, որոնք չեն ընդգրկվի սպիտակուցային արտադրանքում։ Այս ՌՆԹ հատվածները կոչվում են ինտրոններ։ ՌՆԹ-ի մոնտաժման (splicing) արդյունքում ստացվող ՌՆԹ-ն էկզոնների հաջորդականություն է։ Ինտրոնները չեն համարվում տրանսլյացիայի չենթարկված հատվածներ, քանի որ դրանք հեռացվում են ՌՆԹ-ի մոնտաժման ընթացքում։ Ինտրոնները չեն ընդգրկվում հասուն ԻՌՆԹ մոլեկուլում, որը ենթարկվելու է տրանսլյացիայի և հետևաբար, համարվում են ոչ սպիտակուցային կոդավորող ՌՆԹ։

Պատմություն

ԻՌՆԹ-ի տրանսլյացիայի չենթարկված հատվածները դարձան ուսումնասիրության առարկա դեռևս 1970-ականների վերջին, երբ առաջին ԻՌՆԹ մոլեկուլը ամբողջությամբ հաջորդականացվեց։ 1978 թվականին մարդու գամմա-գլոբինի ԻՌՆԹ-ի 5′ UTR-ը ամբողջությամբ հաջորդականացվեց^[3]։ 1980 թվականին անցկացվեց ուսումնասիրություն դուբլիկացված մարդու ալֆա-գլոբինի գեների 3′ UTR-ի վերաբերյալ^[4]։

Էվոլյուցիա

Տրանսլյացիայի չենթարկված հատվածը հանդիպում է պրոկարիոտներում և էուկարիոտներում, թեև դրա երկարությունն ու կազմը կարող են տարբերվել։ Պրոկարիոտներում 5′ UTR-ը սովորաբար 3–10 նուկլեոտիդ երկարություն ունի։ Էուկարիոտներում 5′ UTR-ը կարող է լինել հարյուրավորից մինչև հազարավոր նուկլեոտիդներ երկարությամբ։ Սա համապատասխանում է էուկարիոտների գենոմների բարձր բարդությանը՝ համեմատած պրոկարիոտների գենոմների հետ։ 3′ UTR-ի երկարությունը նույնպես տատանվում է։ Պոլի-A պոչը անհրաժեշտ է ԻՌՆԹ-ի քայքայումը կանխելու համար։ Չնայած թե 5′, թե 3′ UTR-ների երկարություններում առկա են տատանումներ, պարզվել է, որ 5′ UTR-ի երկարությունը էվոլյուցիայի ընթացքում ավելի բարձր պահպանված է, քան 3′ UTR-ի երկարությունը^[5]։

Պրոկարիոտներ

Պրոկարիոտների 5'-UTR-ը բաղկացած է Շայն–Դալգարնո հաջորդականությունից (5'-AGGAGGU-3')^[6]։ Այս հաջորդականությունը գտնվում է մեկնարկային կոդոնից՝ սպիտակուցի տրանսլյացիայի սկզբնական կետից 3–10 բազային զույգեր վերև։

Էուկարիոտներ

Էուկարիոտների 5′ UTR-ը պրոկարիոտների համեմատ ավելի բարդ է։ Այն պարունակում է Կոզակի համաձայնեցված հաջորդականություն (ACCAUGG)^[7] ներառյալ մեկնարկային կոդոնը (AUG), որը սպիտակուցի տրանսլյացիայի մեկնարկային կետն է։

Հիվանդությունների հետ կապեր

ԻՌՆԹ-ի այս տրանսլյացիայի չենթարկված հատվածների կարևորությունը նոր է սկսում պարզվել։ Տարբեր բժշկական հետազոտություններ են իրականացվում, որոնք պարզել են տրանսլյացիայի չենթարկված հատվածներում տեղի ունեցող մուտացիաների և որոշակի հիվանդությունների, օրինակ՝ քաղցկեղի, զարգացման բարձր ռիսկի միջև կապերը։ Օրինակ՝ հայտնաբերվել են HLA-G-ի 3′UTR հատվածում առկա պոլիմորֆիզմների և կոլորեկտալ քաղցկեղի զարգացման միջև ասոցիացիաներ^[8]։ Միայնակ նուկլեոտիդի պոլիմորֆիզմները մեկ այլ գենի 3′ UTR հատվածում նույնպես կապվել են վաղաժամ ծննդաբերության նկատմամբ ընկալունակության հետ^[9]։ APP գենի 3'-UTR հատվածում տեղի ունեցող մուտացիաները կապված են ուղեղային ամիլոիդային անգիոպաթիայի զարգացման հետ^[10]:

Հետագա ուսումնասիրություն

Վերջին շրջանում տրանսլյացիայի չենթարկված հատվածների ուսումնասիրության արդյունքում հավաքվել են ընդհանուր տեղեկություններ այս տարրերի բնույթի և ֆունկցիայի մասին։ Այնուամենայնիվ, ԻՌՆԹ-ի այս հատվածների վերաբերյալ դեռ շատ բան անհայտ է։ Քանի որ գեների արտահայտման կարգավորումը վճռորոշ է բջիջների ճիշտ գործունեության համար, այս ոլորտը պահանջում է հետագա ուսումնասիրություն։ Կարևոր է հաշվի առնել, որ 3′ տրանսլյացիայի չենթարկված հատվածներում մուտացիաները կարող են փոխել մի շարք, թվացյալ ոչ առնչվող գեների արտահայտությունը^[11]։ Մենք նոր ենք սկսում հասկանալ տրանսլյացիայի չենթարկված հատվածների ճիշտ ֆունկցիայի և բջիջների հիվանդագին վիճակների միջև կապերը։

Տես նաև

ՄիկրոՌՆԹ

Ծանոթագրություններ

↑ Vilela, Cristina; McCarthy, John E. G. (2003-08-01). «Regulation of fungal gene expression via short open reading frames in the mRNA 5'untranslated region». Molecular Microbiology. 49 (4): 859–867. doi:10.1046/j.1365-2958.2003.03622.x. ISSN 0950-382X. PMID 12890013.
↑ Barrett, Lucy W; Fletcher, Sue; Wilton, Steve D (2013). Untranslated Gene Regions and Other Non-Coding Elements. Springer. ISBN 978-3-0348-0679-4.
↑ Chang, J. C.; Poon, R.; Neumann, K. H.; Kan, Y. W. (1978-10-01). «The nucleotide sequence of the 5' untranslated region of human gamma-globin mRNA». Nucleic Acids Research. 5 (10): 3515–3522. doi:10.1093/nar/5.10.3515. ISSN 0305-1048. PMC 342692. PMID 318162.
↑ Michelson, A. M.; Orkin, S. H. (1980-11-01). «The 3' untranslated regions of the duplicated human alpha-globin genes are unexpectedly divergent». Cell. 22 (2 Pt 2): 371–377. doi:10.1016/0092-8674(80)90347-5. ISSN 0092-8674. PMID 7448866. S2CID 54238986.
↑ Lin, Zhenguo; Li, Wen-Hsiung (2012-01-01). «Evolution of 5' untranslated region length and gene expression reprogramming in yeasts». Molecular Biology and Evolution. 29 (1): 81–89. doi:10.1093/molbev/msr143. ISSN 1537-1719. PMC 3245540. PMID 21965341.
↑ Jin, H; Zhao, Q; Gonzalez; de Valdivia, EI; Ardell, DH; Stenström, M; Isaksson, LA (2006 թ․ ապրիլ). «Influences on gene expression in vivo by a Shine-Dalgarno sequence». Molecular Microbiology. 60 (2): 480–492. doi:10.1111/j.1365-2958.2006.05110.x. PMID 16573696. S2CID 5686240.
↑ Nakagawa, So; Niimura, Yoshihito; Gojobori, Takashi; Tanaka, Hiroshi; Miura, Kin-ichiro (2008-02-01). «Diversity of preferred nucleotide sequences around the translation initiation codon in eukaryote genomes». Nucleic Acids Research. 36 (3): 861–871. doi:10.1093/nar/gkm1102. ISSN 0305-1048. PMC 2241899. PMID 18086709.
↑ M. Garziera; E. Catamo; S. Crovella; M. Montico; E. Cecchin; S. Lonardi; E. Mini; S. Nobili; L. Romanato; G. Toffoli (2015). «Association of the HLA-G 3′UTR polymorphisms with colorectal cancer in Italy: a first insight». International Journal of Immunogenetics. 43 (1): 32–39. doi:10.1111/iji.12243. PMID 26752414. S2CID 205193023.
↑ Zhu, Qin; Chen, Ying; Dai, Jianrong; Wang, Benjing; Liu, Minjuan; Wang, Yun; Tao, Jianying; Li, Hong (2015-01-01). «Methylenetetrahydrofolate reductase polymorphisms at 3'-untranslated region are associated with susceptibility to preterm birth». Translational Pediatrics. 4 (1): 57–62. doi:10.3978/j.issn.2224-4336.2015.01.02. ISSN 2224-4344. PMC 4729064. PMID 26835361.
↑ G. Nicolas; D. Wallon; C. Goupil; A.-C. Richard; C. Pottier; V. Dorval; M. Sarov-Riviere; F. Riant; D. Herve; P. Amouyel; M. Guerchet; B. Ndamba-Bandzouzi; P. Mbelesso; J.-F. Dartigues; J.-C. Lambert; P.-M. Preux; T. Frebourg; D. Campion; D. Hannequin; E. Tournier-Lasserve; S. S. Hebert; A. Rovelet-Lecrux (2016). «Mutation in the 3'untranslated region of APP as a genetic determinant of cerebral amyloid angiopathy». European Journal of Human Genetics. 24 (1): 92–98. doi:10.1038/ejhg.2015.61. PMC 4795229. PMID 25828868.
↑ Chatterjee, Sangeeta; Pal, Jayanta K. (2009-05-01). «Role of 5′- and 3′-untranslated regions of mRNAs in human diseases». Biology of the Cell (անգլերեն). 101 (5): 251–262. doi:10.1042/BC20080104. ISSN 1768-322X. PMID 19275763. S2CID 22689654.

Արտաքին հղումներ

Seeley, Rod R.; Stephens, Trent D.; Philip, Tate (2006). «Structure and Function of the Cell - Animation: mRNA Synthesis (Transcription) (Quiz 1)». Anatomy and Physiology (7 ed.). McGraw Hill. ISBN 0072507470.
Seeley, Rod R.; Stephens, Trent D.; Philip, Tate (2006). «Structure and Function of the Cell - Animation: How Translation Works». Anatomy and Physiology (7 ed.). McGraw Hill. ISBN 0072507470.
«UTRSite :: Home». utrsite.ba.itb.cnr.it. Արխիվացված է օրիգինալից 2022 թ․ հունիսի 18-ին.
Bio125_Molecular Biology (2015 թ․ փետրվարի 6). «Gene Structure». YouTube.
UTResource

[1] Vilela, Cristina; McCarthy, John E. G. (2003-08-01). «Regulation of fungal gene expression via short open reading frames in the mRNA 5'untranslated region». Molecular Microbiology. 49 (4): 859–867. doi:10.1046/j.1365-2958.2003.03622.x. ISSN 0950-382X. PMID 12890013.

[2] Barrett, Lucy W; Fletcher, Sue; Wilton, Steve D (2013). Untranslated Gene Regions and Other Non-Coding Elements. Springer. ISBN 978-3-0348-0679-4.

[3] Chang, J. C.; Poon, R.; Neumann, K. H.; Kan, Y. W. (1978-10-01). «The nucleotide sequence of the 5' untranslated region of human gamma-globin mRNA». Nucleic Acids Research. 5 (10): 3515–3522. doi:10.1093/nar/5.10.3515. ISSN 0305-1048. PMC 342692. PMID 318162.

[4] Michelson, A. M.; Orkin, S. H. (1980-11-01). «The 3' untranslated regions of the duplicated human alpha-globin genes are unexpectedly divergent». Cell. 22 (2 Pt 2): 371–377. doi:10.1016/0092-8674(80)90347-5. ISSN 0092-8674. PMID 7448866. S2CID 54238986.

[5] Lin, Zhenguo; Li, Wen-Hsiung (2012-01-01). «Evolution of 5' untranslated region length and gene expression reprogramming in yeasts». Molecular Biology and Evolution. 29 (1): 81–89. doi:10.1093/molbev/msr143. ISSN 1537-1719. PMC 3245540. PMID 21965341.

[6] Jin, H; Zhao, Q; Gonzalez; de Valdivia, EI; Ardell, DH; Stenström, M; Isaksson, LA (2006 թ․ ապրիլ). «Influences on gene expression in vivo by a Shine-Dalgarno sequence». Molecular Microbiology. 60 (2): 480–492. doi:10.1111/j.1365-2958.2006.05110.x. PMID 16573696. S2CID 5686240.

[7] Nakagawa, So; Niimura, Yoshihito; Gojobori, Takashi; Tanaka, Hiroshi; Miura, Kin-ichiro (2008-02-01). «Diversity of preferred nucleotide sequences around the translation initiation codon in eukaryote genomes». Nucleic Acids Research. 36 (3): 861–871. doi:10.1093/nar/gkm1102. ISSN 0305-1048. PMC 2241899. PMID 18086709.

[8] M. Garziera; E. Catamo; S. Crovella; M. Montico; E. Cecchin; S. Lonardi; E. Mini; S. Nobili; L. Romanato; G. Toffoli (2015). «Association of the HLA-G 3′UTR polymorphisms with colorectal cancer in Italy: a first insight». International Journal of Immunogenetics. 43 (1): 32–39. doi:10.1111/iji.12243. PMID 26752414. S2CID 205193023.

[9] Zhu, Qin; Chen, Ying; Dai, Jianrong; Wang, Benjing; Liu, Minjuan; Wang, Yun; Tao, Jianying; Li, Hong (2015-01-01). «Methylenetetrahydrofolate reductase polymorphisms at 3'-untranslated region are associated with susceptibility to preterm birth». Translational Pediatrics. 4 (1): 57–62. doi:10.3978/j.issn.2224-4336.2015.01.02. ISSN 2224-4344. PMC 4729064. PMID 26835361.

[10] G. Nicolas; D. Wallon; C. Goupil; A.-C. Richard; C. Pottier; V. Dorval; M. Sarov-Riviere; F. Riant; D. Herve; P. Amouyel; M. Guerchet; B. Ndamba-Bandzouzi; P. Mbelesso; J.-F. Dartigues; J.-C. Lambert; P.-M. Preux; T. Frebourg; D. Campion; D. Hannequin; E. Tournier-Lasserve; S. S. Hebert; A. Rovelet-Lecrux (2016). «Mutation in the 3'untranslated region of APP as a genetic determinant of cerebral amyloid angiopathy». European Journal of Human Genetics. 24 (1): 92–98. doi:10.1038/ejhg.2015.61. PMC 4795229. PMID 25828868.

[11] Chatterjee, Sangeeta; Pal, Jayanta K. (2009-05-01). «Role of 5′- and 3′-untranslated regions of mRNAs in human diseases». Biology of the Cell (անգլերեն). 101 (5): 251–262. doi:10.1042/BC20080104. ISSN 1768-322X. PMID 19275763. S2CID 22689654.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]