| Аннотация |
Транскрипты генов эукариот подвергаются альтернативному сплайсингу (АС), в результате чего возникает множество изоформ мРНК одного и того же гена. На один кодирующий ген человека в среднем приходится по 7,4 изоформ, однако около половины из них содержат преждевременные стоп-кодоны (PTC) и уничтожаются системой нонсенс-опосредованного распада (NMD). NMD не только предотвращает трансляцию усеченных белков, но также участвует в широком спектре биологических процессов, включая пост-транскрипционную регуляцию экспрессии генов. При непродуктивном сплайсинге в транскрипт регулируемым образом вносится PTC, что вызывает его деградацию по пути NMD. Нарушения регуляции непродуктивного сплайсинга и системы NMD обуславливают развитие наследственных, онкологических и нейродегенеративных заболеваний человека. Данный проект посвящен изучению тканеспецифического и опухолеспецифического непродуктивного сплайсинга и его регуляции РНК-связывающими белками (РСБ).
В ходе выполнения Проекта 2022-2024 биоинформатическими методами был найден ряд тканеспецифических и опухолеспецифических событий непродуктивного сплайсинга и предсказаны их потенциальные регуляторы. Для этого использовались доступные массивы данных секвенирования РНК из здоровых тканей человека и опухолей, а также данные из проведенных в рамках Проекта высокопроизводительных экспериментов при нокдауне и суперэкспрессии шести РСБ, уровни экспрессии которых изменены в опухолях (HNRNPU, SRSF3, PTBP1, RBFOX2, QKI и ILF2), с инактивацией системы NMD и без нее. Был получен каталог криптических событий АС, большая часть которых оказалась непродуктивными, а также исследовались связь интронного полиаденилирования и непродуктивного сплайсинга и их совместная регуляция. В экспериментах на клеточных линиях был подтвержден ряд предсказаний. В частности, было показано, что подавление экспрессии тканеспецифического фактора PTBP1 приводит к значимому изменению степени включения ядовитых экзонов в генах DCLK2 и IQGAP1. Подтверждена непродуктивность предсказанных криптических событий в генах NSD1, PATL1, PRRC2B, SENP7, SPAG9 и UBR5. Показано, что подавление уровня экспрессии фактора QKI приводит к значимому увеличению степени включения ядовитого экзона в гене FKBP14, что подтверждает функцию QKI по подавлению непродуктивного сплайсинга в этом гене. Подтверждена непродуктивность сплайсинга и установлены регуляторы в генах NCSTN, NFAT5, SAT1, U2SURP, RIC8B, CLK1, CLK3, и EZH2. Все вышеперечисленные гены имеют отношение к пролиферации, дифференцировке, опухолеобразованию и метастазированию клеток.
Полученные результаты не только показывают широкую распространенность регуляции непродуктивного сплайсинга в генах, связанных с заболеваниями, но и оставляют ряд новых, нерешенных вопросов. В проекте 2025-2026 года предполагается всесторонне исследовать факторы, определяющие ответ транскриптома на противоположные пертурбации уровней экспрессии РСБ, провести межвидовое сравнение регуляции непродуктивного сплайсинга у человека, мыши и других видов, внутривидовое сравнение регуляции непродуктивного сплайсинга у генов-паралогов и исследовать эволюционные механизмы возникновения ядовитых экзонов. Это позволит расширить каталог опухолеспецифических событий непродуктивного сплайсинга, повысить надежность их предсказаний и, в конечном счете, увеличить эффективность экспериментальной проверки. В экспериментах на клеточных линиях человека и мыши будут проверены эволюционно консервативные события непродуктивного сплайсинга в новых мишенях и исследованы сайты связывания РСБ, ответственные за их регуляцию. Будет изучена консервативность избегания NMD через интронное полиаденилирование и вследствие локального подавления NMD транс-факторами. Перечисленные задачи являются логическим продолжением исследования опухолеспецифического непродуктивного сплайсинга в сторону расширения спектра мишеней и понимания механизмов их регуляции.
|
