Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Một transcript thay thế nhỏ của gen fumarylacetoacetate hydrolase sản xuất một protein mặc dù có thể bị phân hủy RNA thông qua cơ chế NMD
Tóm tắt
Sự kết hợp của việc cắt nối thay thế và sự phân hủy mRNA trung gian bởi mã lỗi (NMD) có thể điều chỉnh biểu hiện gen. Chúng tôi báo cáo ở đây về việc xác định một transcript thay thế mã lỗi của gen fumarylacetoacetate hydrolase (fah), tuy sản xuất một protein nhưng lại bị ảnh hưởng bởi NMD. Trong quá trình đặc trưng hóa hiệu ứng của đột biến mã lỗi W262X lên chuyển hóa mRNA FAH, hai transcript thay thế (del100 và del231) của gen fah đã được xác định. Del100 thiếu exon 8 và do đó, khung đọc bị thay đổi dẫn đến sự xuất hiện của một mã dừng sớm ở đầu 3' của exon 10. Exon 8 và 9 bị bỏ qua trong del231 mà không làm gián đoạn khung đọc. Việc khuếch đại đặc hiệu các transcript này chứng minh rằng chúng được sản xuất thông qua các con đường cắt nối thay thế nhỏ, và chúng không phải do đột biến W262X gây ra. Như được chỉ ra với một huyết thanh chống lại phần C-terminal của protein DEL100 dự đoán, transcript del100 sản xuất một protein, được biểu hiện với các mức độ khác nhau trong các mô người khác nhau. Thú vị thay, transcript del100 dường như bị phân hủy mRNA trung gian bởi mã lỗi, vì mức độ của nó được ổn định sau khi điều trị bằng cycloheximide. Các transcript del100 và del231 phát sinh do các con đường cắt nối thay thế nhỏ và del100 có khả năng bị phân hủy mRNA trung gian bởi mã lỗi. Tuy nhiên, lượng transcript còn lại dường như đủ để sản xuất một protein trong các mô người khác nhau. Điều này cho thấy NMD có vai trò rộng hơn đơn giản là loại bỏ các transcript không đúng, và khi được kết hợp với cắt nối thay thế, có thể tác động để điều chỉnh biểu hiện gen, bằng cách cho phép sản xuất một lượng protein thấp.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Losson R, Lacroute F: Interference of nonsense mutations with eukaryotic messenger RNA stability. Proc Natl Acad Sci U S A. 1979, 76: 5134-5137.
Lim S, Mullins JJ, Chen CM, Gross KW, Maquat LE: Novel metabolism of several beta zero-thalassemic beta-globin mRNAs in the erythroid tissues of transgenic mice. Embo J. 1989, 8: 2613-2619.
Maquat LE, Kinniburgh AJ, Rachmilewitz EA, Ross J: Unstable beta-globin mRNA in mRNA-deficient beta o thalassemia. Cell. 1981, 27: 543-553. 10.1016/0092-8674(81)90396-2
Chang JC, Kan YW: beta 0 thalassemia, a nonsense mutation in man. Proc Natl Acad Sci U S A. 1979, 76: 2886-2889.
Frischmeyer PA, Dietz HC: Nonsense-mediated mRNA decay in health and disease. Hum Mol Genet. 1999, 8: 1893-1900. 10.1093/hmg/8.10.1893
He F, Peltz SW, Donahue JL, Rosbash M, Jacobson A: Stabilization and ribosome association of unspliced pre-mRNAs in a yeast upf1- mutant. Proc Natl Acad Sci U S A. 1993, 90: 7034-7038.
Li S, Wilkinson MF: Nonsense surveillance in lymphocytes?. Immunity. 1998, 8: 135-141. 10.1016/S1074-7613(00)80466-5
Lozano F, Maertzdorf B, Pannell R, Milstein C: Low cytoplasmic mRNA levels of immunoglobulin kappa light chain genes containing nonsense codons correlate with inefficient splicing. Embo J. 1994, 13: 4617-4622.
Morrison M, Harris KS, Roth MB: smg mutants affect the expression of alternatively spliced SR protein mRNAs in Caenorhabditis elegans. Proc Natl Acad Sci U S A. 1997, 94: 9782-9785. 10.1073/pnas.94.18.9782
Mitrovich QM, Anderson P: Unproductively spliced ribosomal protein mRNAs are natural targets of mRNA surveillance in C. elegans. Genes Dev. 2000, 14: 2173-2184. 10.1101/gad.819900
Hillman RT, Green RE, Brenner SE: An unappreciated role for RNA surveillance. Genome Biol. 2004, 5: R8- 10.1186/gb-2004-5-2-r8
Wollerton MC, Gooding C, Wagner EJ, Garcia-Blanco MA, Smith CW: Autoregulation of polypyrimidine tract binding protein by alternative splicing leading to nonsense-mediated decay. Mol Cell. 2004, 13: 91-100. 10.1016/S1097-2765(03)00502-1
Wilson GM, Sun Y, Sellers J, Lu H, Penkar N, Dillard G, Brewer G: Regulation of AUF1 expression via conserved alternatively spliced elements in the 3' untranslated region. Mol Cell Biol. 1999, 19: 4056-4064.
Lamba JK, Adachi M, Sun D, Tammur J, Schuetz EG, Allikmets R, Schuetz JD: Nonsense mediated decay downregulates conserved alternatively spliced ABCC4 transcripts bearing nonsense codons. Hum Mol Genet. 2003, 12: 99-109. 10.1093/hmg/ddg011
Sureau A, Gattoni R, Dooghe Y, Stevenin J, Soret J: SC35 autoregulates its expression by promoting splicing events that destabilize its mRNAs. Embo J. 2001, 20: 1785-1796. 10.1093/emboj/20.7.1785
Menegay HJ, Myers MP, Moeslein FM, Landreth GE: Biochemical characterization and localization of the dual specificity kinase CLK1. J Cell Sci. 2000, 113 (Pt 18): 3241-3253.
Lewis BP, Green RE, Brenner SE: Evidence for the widespread coupling of alternative splicing and nonsense-mediated mRNA decay in humans. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003, 100: 189-192. 10.1073/pnas.0136770100
Modrek B, Lee C: A genomic view of alternative splicing. Nat Genet. 2002, 30: 13-19. 10.1038/ng0102-13
Stephenson LS, Maquat LE: Cytoplasmic mRNA for human triosephosphate isomerase is immune to nonsense-mediated decay despite forming polysomes. Biochimie. 1996, 78: 1043-1047. 10.1016/S0300-9084(97)86728-4
Mitchell GA, Grompe M, Lambert M, Tanguay RM: Hypertyrosinemia. The metabolic and molecular bases of inherited diseases. Edited by: Scriver CR, Beaudet AL, Sly WS and Valle D. 2001, 1777-1805. New York, McGraw-Hill, 8,
Poudrier J, Lettre F, Scriver CR, Larochelle J, Tanguay RM: Different clinical forms of hereditary tyrosinemia (type I) in patients with identical genotypes. Mol Genet Metab. 1998, 64: 119-125. 10.1006/mgme.1998.2695
Phaneuf D, Labelle Y, Berube D, Arden K, Cavenee W, Gagne R, Tanguay RM: Cloning and expression of the cDNA encoding human fumarylacetoacetate hydrolase, the enzyme deficient in hereditary tyrosinemia: assignment of the gene to chromosome 15. Am J Hum Genet. 1991, 48: 525-535.
Labelle Y, Phaneuf D, Leclerc B, Tanguay RM: Characterization of the human fumarylacetoacetate hydrolase gene and identification of a missense mutation abolishing enzymatic activity. Hum Mol Genet. 1993, 2: 941-946.
St-Louis M, Tanguay RM: Mutations in the fumarylacetoacetate hydrolase gene causing hereditary tyrosinemia type I: overview. Hum Mutat. 1997, 9: 291-299. 10.1002/(SICI)1098-1004(1997)9:4<291::AID-HUMU1>3.0.CO;2-9
Arranz JA, Pinol F, Kozak L, Perez-Cerda C, Cormand B, Ugarte M, Riudor E: Splicing mutations, mainly IVS6-1(G>T), account for 70% of fumarylacetoacetate hydrolase (FAH) gene alterations, including 7 novel mutations, in a survey of 29 tyrosinemia type I patients. Hum Mutat. 2002, 20: 180-188. 10.1002/humu.10084
Heath SK, Gray RG, McKiernan P, Au KM, Walker E, Green A: Mutation screening for tyrosinaemia type I. J Inherit Metab Dis. 2002, 25: 523-524. 10.1023/A:1021275923668
Salo MK: [Tyrosinemia]. Duodecim. 1992, 108: 841-843.
St-Louis M, Leclerc B, Laine J, Salo MK, Holmberg C, Tanguay RM: Identification of a stop mutation in five Finnish patients suffering from hereditary tyrosinemia type I. Hum Mol Genet. 1994, 3: 69-72.
Dreumont N, Maresca A, Khandjian EW, Baklouti F, Tanguay RM: Cytoplasmic nonsense-mediated mRNA decay for a nonsense (W262X) transcript of the gene responsible for hereditary tyrosinemia, fumarylacetoacetate hydrolase. Biochem Biophys Res Commun. 2004, 324: 186-192. 10.1016/j.bbrc.2004.09.041
Dreumont N, Poudrier JA, Bergeron A, Levy HL, Baklouti F, Tanguay RM: A missense mutation (Q279R) in the fumarylacetoacetate hydrolase gene, responsible for hereditary tyrosinemia, acts as a splicing mutation. BMC Genet. 2001, 2: 9- 10.1186/1471-2156-2-9
Cartegni L, Chew SL, Krainer AR: Listening to silence and understanding nonsense: exonic mutations that affect splicing. Nat Rev Genet. 2002, 3: 285-298. 10.1038/nrg775
Tanguay RM, Valet JP, Lescault A, Duband JL, Laberge C, Lettre F, Plante M: Different molecular basis for fumarylacetoacetate hydrolase deficiency in the two clinical forms of hereditary tyrosinemia (type I). Am J Hum Genet. 1990, 47: 308-316.
Grompe M, al-Dhalimy M: Mutations of the fumarylacetoacetate hydrolase gene in four patients with tyrosinemia, type I. Hum Mutat. 1993, 2: 85-93.
Noensie EN, Dietz HC: A strategy for disease gene identification through nonsense-mediated mRNA decay inhibition. Nat Biotechnol. 2001, 19: 434-439. 10.1038/88099
Rootwelt H, Hoie K, Berger R, Kvittingen EA: Fumarylacetoacetase mutations in tyrosinaemia type I. Hum Mutat. 1996, 7: 239-243.
Takahara K, Schwarze U, Imamura Y, Hoffman GG, Toriello H, Smith LT, Byers PH, Greenspan DS: Order of intron removal influences multiple splice outcomes, including a two-exon skip, in a COL5A1 acceptor-site mutation that results in abnormal pro-alpha1(V) N-propeptides and Ehlers-Danlos syndrome type I. Am J Hum Genet. 2002, 71: 451-465. 10.1086/342099
Schwarze U, Starman BJ, Byers PH: Redefinition of exon 7 in the COL1A1 gene of type I collagen by an intron 8 splice-donor-site mutation in a form of osteogenesis imperfecta: influence of intron splice order on outcome of splice-site mutation. Am J Hum Genet. 1999, 65: 336-344. 10.1086/302512
Neu-Yilik G, Gehring NH, Hentze MW, Kulozik AE: Nonsense-mediated mRNA decay: from vacuum cleaner to Swiss army knife. Genome Biol. 2004, 5: 218- 10.1186/gb-2004-5-4-218
Timm DE, Mueller HA, Bhanumoorthy P, Harp JM, Bunick GJ: Crystal structure and mechanism of a carbon-carbon bond hydrolase. Structure Fold Des. 1999, 7: 1023-1033. 10.1016/S0969-2126(99)80170-1
Tremblay S, Khandjian EW: Successful use of long-term frozen lymphocytes for the establishment of lymphoblastoid cell lines. Clin Biochem. 1998, 31: 555-556. 10.1016/S0009-9120(98)00066-6
Bergeron A, D'Astous M, Timm DE, Tanguay RM: Structural and functional analysis of missense mutations in fumarylacetoacetate hydrolase, the gene deficient in hereditary tyrosinemia type 1. J Biol Chem. 2001, 276: 15225-15231. 10.1074/jbc.M009341200
Bazin R, Lemieux R: Increased proportion of B cell hybridomas secreting monoclonal antibodies of desired specificity in cultures containing macrophage-derived hybridoma growth factor (IL-6). J Immunol Methods. 1989, 116: 245-249. 10.1016/0022-1759(89)90210-X