5′-Нетранслируемая область


5′-Нетранслируемая область (5′-НТО, произносится как пять-штрих-нетранслируемая область, англ. 5′-untranslated region, 5′-UTR), или лидерная последовательность[1] — некодирующий участок мРНК, располагающийся сразу после кэпа, но перед кодирующей областью. Такое же название имеет участок ДНК, соответствующий 5′-НТО транскрипта[2]. В 5′-НТО располагаются различные элементы, принимающие участие в регуляции эффективности трансляции[3].

Общая длина 5′-НТО, чаще всего, приблизительно одинакова для всех таксономических групп эукариот и составляет около 100 - 200 нуклеотидов, но может достигать и нескольких тысяч[4][5]. Так, у дрожжей Schizosaccharomyces pombe длина 5′-НТО в транскрипте ste11 составляет 2273 нуклеотида[6][7]. Средняя длина 5′-НТО у человека — около 210 нуклеотидов (в то же время средняя длина 3′-НТО — 800 нуклеотидов[8]). Наиболее длинная известная человеческая 5′-НТО — у онкогена Tre, её длина составляет 2858 нуклеотида, а длина наиболее короткой человеческой 5′-НТО составляет 18 нуклеотидов[1].

Состав оснований также различается в 3′- и 5′-НТО. Так, в 5′-НТО выше содержание G+C, чем в 3′-НТО. Особенно это различие заметно в мРНК теплокровных позвоночных, у которых содержание G+C в 5′-НТО составляет 60 %, а в 3′-НТО — 45 %[9].

Внутри участков ДНК, соответствующих 5′-НТО транскрипта, имеются интроны, как и в участках ДНК, соответствующих кодирующей области мРНК. Около 30 % генов Metazoa имеют участки, соответствующие 5′-НТО, состоящие только из экзонов[4]. У человека же около 35 % генов имеют интроны в 5′-НТО. Интроны в 5′-НТО отличаются от таковых в кодирующей области и в 3′-НТО по нуклеотидному составу, длине и плотности[10]. Известно, что отношение общей длины интронов к длине экзонов в 5′-НТО меньше, чем в кодирующей области, однако плотность интронов в 5′-НТО выше (по другим данным, наоборот, ниже[11]), при этом интроны в 5′-НТО приблизительно в два раза длиннее интронов в кодирующей области. В 3′-НТО интроны встречаются значительно реже, чем в 5′-НТО[12].

Эволюция и функции интронов в 5′-НТО остаются в значительной мере неизученными. Тем не менее, установлено, что у активно экспрессируемых генов чаще всего бывают короткие интроны в 5′-НТО, чем длинные или они отсутствуют вовсе. Хотя связи между длиной и количеством интронов и тканью к настоящему моменту не установлено, обнаружена некоторая корреляция между числом интронов в генах и их функциями. Так, особенно много интронов было выявлено в генах, выполняющих регуляторные функции[10]. Вообще, наличие хотя бы одного интрона в 5′-НТО усиливает экспрессию гена, усиливая транскрипцию (в данном случае идёт речь об участке ДНК, соответствующем 5′-НТО транскрипта) или стабилизируя зрелую мРНК. Например, экспрессия гена убиквитина С (UbC) зависит от наличия интрона в 5′-НТО. При утрате интрона активность промотора резко падает, и дальнейшие исследования показали, что в области 5′-НТО ДНК связываются транскрипционные факторы Sp1 и Sp3[11].