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트랜스스플라이싱

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트랜스스플라이싱(trans-splicing)은 두 개의 서로 다른 일차 전령 RNA 전사물에서 엑손이 서로 끝과 끝으로 연결되고 연결 효소에 의해 결찰되는 RNA 처리의 특별한 형태이다. 이는 일반적으로 진핵생물에서 발견되며 스플라이세오솜에 의해 매개되지만, 일부 박테리아와 고세균 또한 tRNA를 위한 "절반 유전자"를 가지고 있다.[1]

유전자 트랜스스플라이싱

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"정상적인" (시스-)스플라이싱이 단일 분자를 처리하는 반면, 트랜스스플라이싱은 여러 개의 개별 pre-mRNA로부터 단일 RNA 전사물을 생성한다. 이 현상은 돌연변이 유전자 산물을 치료하기 위한 분자 치료에 활용될 수 있다.[2] 유전자 트랜스스플라이싱은 RNA 다양성의 가변성을 허용하고 프로테옴 복잡성을 증가시킨다.[3]

발암

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일부 융합 전사물은 정상적인 인간 세포에서 트랜스스플라이싱을 통해 발생하지만,[1] 트랜스스플라이싱은 특정 발암성 융합 전사물의 메커니즘이 될 수도 있다.[4][5]

SL 트랜스스플라이싱

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스플라이스 리더(SL) 트랜스스플라이싱은 특정 미생물, 특히 키네토플라스티다 강에 속하는 원생동물들이 유전자를 발현하는 데 사용한다. 이들 유기체에서는 캡이 달린 스플라이스 리더 RNA가 전사되고, 동시에 유전자들은 긴 폴리시스트론으로 전사된다.[6] 캡이 달린 스플라이스 리더는 각 유전자에 트랜스스플라이싱되어 단일시스트론성 캡이 달리고 폴리아데닐화된 전사물을 생성한다.[7] 이 초기 분기 진핵생물들은 인트론을 거의 사용하지 않으며, 이들이 가진 스플라이세오솜은 구조 조립에서 일부 특이한 변형을 보인다.[7][8] 이들은 또한 캡 형성에 특화된 역할을 하는 여러 EIF4E 동형들을 가지고 있다.[9] 스플라이스 리더 서열은 트랜스스플라이싱을 겪는 하등종, 예를 들어 트리파노소마에서 고도로 보존되어 있다. 스플라이스 리더의 세포 내 역할은 알려져 있지 않지만, 번역 개시에 관여하는 것으로 생각된다. 예쁜꼬마선충에서는 서열 리더의 스플라이싱이 개시 코돈 근처에서 발생한다. 일부 과학자들은 이 서열이 세포 생존에 필수적이라고 제안하기도 한다. 아스카리스에서는 스플라이스 리더 서열이 RNA 유전자가 전사될 수 있도록 필요하다. 스플라이스 리더 서열은 개시, mRNA 위치 지정, 번역 개시 또는 억제에 관여할 수 있다.[10]

일부 다른 진핵생물, 특히 와편모충류, 해면동물, 선충류, 자포동물, 유즐동물, 편형동물, 갑각류, 모악동물, 윤형동물, 피낭류 중에서도 SL 트랜스스플라이싱을 다소 빈번하게 사용한다.[1][11] 피낭류 유령멍게에서는 SL 트랜스스플라이싱의 범위가 트랜스스플라이싱된 유전자 대 비-트랜스스플라이싱된 유전자의 이진적이고 전통적인 분류보다는 빈번하게 그리고 드물게 트랜스스플라이싱된 유전자를 인식하는 정량적 관점에서 더 잘 설명된다.[12]

SL 트랜스스플라이싱은 오페론의 폴리시스트론 전사물을 개별 5'-캡이 달린 mRNA로 분해하는 기능을 한다. 이 과정은 아우트론이 시스트론 해독틀에 인접한 짝을 이루지 않은 하류 수용체 부위에 트랜스스플라이싱될 때 달성된다.[13][14]

메커니즘

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트랜스스플라이싱은 전사된 두 개의 개별 엑손 RNA가 연결되는 특징을 가진다. 이 스플라이싱의 신호는 기능적인 5' 스플라이스 부위가 상류에 없는 상태에서 mRNA의 5' 말단에 있는 아우트론이다. 5' 아우트론이 스플라이싱될 때, 스플라이스 리더 RNA의 5' 스플라이스 부위는 아우트론에 분지되어 중간체를 형성한다.[10] 이 단계는 자유 스플라이스 리더 엑손을 초래한다. 엑손은 pre-mRNA의 첫 번째 엑손에 스플라이싱되고 중간체는 방출된다. 트랜스스플라이싱은 pre-mRNA에 5' 스플라이스 부위가 없다는 점에서 시스-스플라이싱과 다르다. 대신 5' 스플라이스 부위는 SL 서열에 의해 제공된다.[14]

센스 및 안티센스 가닥 간의 트랜스스플라이싱

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센스 가닥이 전사를 겪은 결과, 센스 가닥과 상보적인 pre-mRNA가 형성된다. 안티센스 가닥도 전사되어 상보적인 pre-mRNA 가닥이 생성된다. 두 전사물로부터의 엑손이 함께 스플라이싱되어 키메라 mRNA를 형성한다.[15]

대체 트랜스스플라이싱

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대체 트랜스스플라이싱은 유전자 내 트랜스스플라이싱과 유전자 간 트랜스스플라이싱을 포함한다. 유전자 내 트랜스스플라이싱은 pre-mRNA에서 엑손의 중복을 포함한다. 유전자 간 트랜스스플라이싱은 두 개의 다른 유전자의 pre-mRNA로부터 형성된 엑손들이 함께 스플라이싱되어 트랜스-유전자 mRNA를 생성하는 것이 특징이다.[16]

같이 보기

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각주

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  1. ↑ 가 나 다 Lei Q, Li C, Zuo Z, Huang C, Cheng H, Zhou R (March 2016). 《Evolutionary Insights into RNA trans-Splicing in Vertebrates》. 《Genome Biology and Evolution》 8. 562–77쪽. doi:10.1093/gbe/evw025. PMC 4824033. PMID 26966239. 
  2. ↑ Iwasaki R, Kiuchi H, Ihara M, Mori T, Kawakami M, Ueda H (July 2009). 《Trans-splicing as a novel method to rapidly produce antibody fusion proteins》. 《Biochemical and Biophysical Research Communications》 384. 316–21쪽. Bibcode:2009BBRC..384..316I. doi:10.1016/j.bbrc.2009.04.122. PMID 19409879. 
  3. ↑ Lasda, Erika L.; Blumenthal, Thomas (2011). 《Trans-splicing》 (영어). 《WIREs RNA》 2. 417–434쪽. doi:10.1002/wrna.71. ISSN 1757-7012. PMID 21957027. S2CID 209567118. 
  4. ↑ Li H, Wang J, Mor G, Sklar J (September 2008). 《A neoplastic gene fusion mimics trans-splicing of RNAs in normal human cells》. 《Science》 321. 1357–61쪽. Bibcode:2008Sci...321.1357L. doi:10.1126/science.1156725. PMID 18772439. S2CID 13605087. 
  5. ↑ Rickman DS, Pflueger D, Moss B, VanDoren VE, Chen CX, de la Taille A 외 (April 2009). 《SLC45A3-ELK4 is a novel and frequent erythroblast transformation-specific fusion transcript in prostate cancer》. 《Cancer Research》 69. 2734–8쪽. doi:10.1158/0008-5472.CAN-08-4926. PMC 4063441. PMID 19293179. 
  6. ↑ Campbell DA, Sturm NR, Yu MC (February 2000). 《Transcription of the kinetoplastid spliced leader RNA gene》. 《Parasitology Today》 16. 78–82쪽. doi:10.1016/s0169-4758(99)01545-8. PMID 10652494. 
  7. ↑ 가 나 Liang XH, Haritan A, Uliel S, Michaeli S (October 2003). 《trans and cis splicing in trypanosomatids: mechanism, factors, and regulation》. 《Eukaryotic Cell》 2. 830–40쪽. doi:10.1128/EC.2.5.830-840.2003. PMC 219355. PMID 14555465. 
  8. ↑ Günzl A (August 2010). 《The pre-mRNA splicing machinery of trypanosomes: complex or simplified?》. 《Eukaryotic Cell》 9. 1159–70쪽. doi:10.1128/EC.00113-10. PMC 2918933. PMID 20581293. 
  9. ↑ Freire ER, Sturm NR, Campbell DA, de Melo Neto OP (October 2017). 《The Role of Cytoplasmic mRNA Cap-Binding Protein Complexes in Trypanosoma brucei and Other Trypanosomatids》. 《Pathogens》 6. 55쪽. doi:10.3390/pathogens6040055. PMC 5750579. PMID 29077018. 
  10. ↑ 가 나 Girard, Lisa R.; Fiedler, Tristan J.; Harris, Todd W.; Carvalho, Felicia; Antoshechkin, Igor; Han, Michael; Sternberg, Paul W.; Stein, Lincoln D.; Chalfie, Martin (January 2007). 《WormBook: the online review of Caenorhabditis elegans biology》. 《Nucleic Acids Research》 35. D472–475쪽. doi:10.1093/nar/gkl894. ISSN 1362-4962. PMC 1669767. PMID 17099225. 
  11. ↑ Lasda EL, Blumenthal T (2011년 5월 1일). 《Trans-splicing》. 《Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA》 2. 417–34쪽. doi:10.1002/wrna.71. PMID 21957027. S2CID 209567118. 
  12. ↑ Matsumoto J, Dewar K, Wasserscheid J, Wiley GB, Macmil SL, Roe BA 외 (May 2010). 《High-throughput sequence analysis of Ciona intestinalis SL trans-spliced mRNAs: alternative expression modes and gene function correlates》. 《Genome Research》 20. 636–45쪽. doi:10.1101/gr.100271.109. PMC 2860165. PMID 20212022. 
  13. ↑ Clayton, Christine E. (2002년 4월 15일). 《Life without transcriptional control? From fly to man and back again》 (영어). 《The EMBO Journal》 21. 1881–1888쪽. doi:10.1093/emboj/21.8.1881. ISSN 1460-2075. PMC 125970. PMID 11953307. 
  14. ↑ 가 나 Blumenthal, Thomas; Gleason, Kathy Seggerson (February 2003). 《Caenorhabditis elegans operons: form and function》 (영어). 《Nature Reviews Genetics》 4. 110–118쪽. doi:10.1038/nrg995. ISSN 1471-0056. PMID 12560808. S2CID 9864778. 
  15. ↑ Lei, Quan; Li, Cong; Zuo, Zhixiang; Huang, Chunhua; Cheng, Hanhua; Zhou, Rongjia (March 2016). 《Evolutionary Insights into RNA trans-Splicing in Vertebrates》 (영어). 《Genome Biology and Evolution》 8. 562–577쪽. doi:10.1093/gbe/evw025. ISSN 1759-6653. PMC 4824033. PMID 26966239. 
  16. ↑ Horiuchi, Takayuki; Aigaki, Toshiro (February 2006). 《Alternative trans-splicing: a novel mode of pre-mRNA processing》. 《Biology of the Cell》 98. 135–140쪽. doi:10.1042/bc20050002. ISSN 0248-4900. PMID 16417469. S2CID 10335534. 

더 읽어보기

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  • Dixon RJ, Eperon IC, Samani NJ (January 2007). 《Complementary intron sequence motifs associated with human exon repetition: a role for intragenic, inter-transcript interactions in gene expression》. 《Bioinformatics》 23. 150–5쪽. doi:10.1093/bioinformatics/btl575. PMID 17105720. 
  • Yang Y, Walsh CE (December 2005). 《Spliceosome-mediated RNA trans-splicing》. 《Molecular Therapy》 12. 1006–12쪽. doi:10.1016/j.ymthe.2005.09.006. PMID 16226059. 
  • Coady TH, Shababi M, Tullis GE, Lorson CL (August 2007). 《Restoration of SMN function: delivery of a trans-splicing RNA re-directs SMN2 pre-mRNA splicing》. 《Molecular Therapy》 15. 1471–8쪽. doi:10.1038/sj.mt.6300222. PMID 17551501. 
  • Wally V, Murauer EM, Bauer JW (August 2012). 《Spliceosome-mediated trans-splicing: the therapeutic cut and paste》. 《The Journal of Investigative Dermatology》 132. 1959–66쪽. doi:10.1038/jid.2012.101. PMID 22495179. 
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