В молекулярной генетики , нетранслируемой области (или UTR ) относится к одной из двух секций, по одной на каждой стороне последовательности , кодирующей по цепи мРНК . Если он находится на стороне 5 ' , он называется 5' UTR (или лидерной последовательностью ), или, если он обнаружен на стороне 3 ', он называется 3' UTR (или завершающей последовательностью ). мРНК - это РНК, которая переносит информацию от ДНК к рибосоме , месту синтеза ( трансляции ) белка внутри клетки. МРНК изначально транскрибируетсяиз соответствующей последовательности ДНК и затем транслируется в белок. Однако некоторые участки мРНК обычно не транслируются в белок, включая 5 'и 3' UTR.
Хотя они называются нетранслируемыми областями и не образуют белок-кодирующую область гена, uORF, расположенные в 5'-UTR, могут транслироваться в пептиды . [1]
5 'UTR находится выше кодовой последовательности. Внутри 5 'UTR находится последовательность, которая распознается рибосомой, которая позволяет рибосоме связываться и инициировать трансляцию. Механизм инициации трансляции различается у прокариот и эукариот . 3 'UTR находится сразу после кодона остановки трансляции. 3 'UTR играет критическую роль в терминации трансляции, а также в посттранскрипционной модификации . [2]
Эти часто длинные последовательности когда-то считались бесполезной или мусорной мРНК, которая просто накапливалась за время эволюции. Однако теперь известно, что нетранслируемая область мРНК участвует во многих регуляторных аспектах экспрессии генов у эукариотических организмов. Важность этих некодирующих областей подтверждается эволюционными рассуждениями, поскольку в противном случае естественный отбор устранил бы эту непригодную для использования РНК.
Важно отличать 5 'и 3' UTR от других небелковых РНК . В кодирующей последовательности пре-мРНК можно найти участки РНК, которые не будут включены в белковый продукт. Эти участки РНК называются интронами . РНК, образующаяся в результате сплайсинга РНК, представляет собой последовательность экзонов . Причина, по которой интроны не считаются нетранслируемыми областями, заключается в том, что интроны сплайсируются в процессе сплайсинга РНК . Интроны не входят в состав зрелой молекулы мРНК , которая будет подвергаться трансляции, и, таким образом, считаются РНК, не кодирующей белок.
История
Нетранслируемые участки мРНК стали предметом изучения еще в конце 1970-х годов, после того, как первая молекула мРНК была полностью секвенирована. В 1978 году 5 'UTR мРНК гамма-глобина человека была полностью секвенирована. [3] В 1980 году было проведено исследование 3 'UTR дублированных генов альфа-глобина человека. [4]
Эволюция
Нетранслируемая область наблюдается у прокариот и эукариот, хотя ее длина и состав могут варьироваться. У прокариот длина 5'-UTR обычно составляет от 3 до 10 нуклеотидов. У эукариот длина 5'-НТО может составлять от сотен до тысяч нуклеотидов. Это согласуется с более высокой сложностью геномов эукариот по сравнению с прокариотами. 3 'UTR также различаются по длине. Поли-А хвост имеет важное значение для поддержания мРНК от деградации. Хотя есть различия в длинах как 5 ', так и 3' UTR, было замечено, что длина 5 'UTR более консервативна в эволюции, чем длина 3' UTR. [5]
Прокариоты
5'-UTR прокариот состоит из последовательности Шайна-Далгарно (5'-AGGAGGU-3 '). [6] Эта последовательность находится на 3-10 пар оснований выше кодона инициации. Кодон инициации является стартовым сайтом трансляции в белок.
Эукариоты
5 'UTR эукариот сложнее прокариот. Он содержит консенсусную последовательность Козака (ACCAUGG). [7] Эта последовательность содержит кодон инициации. Кодон инициации является стартовым сайтом трансляции в белок.
Ссылки на болезнь
Важность этих нетранслируемых участков мРНК только начинает осознаваться. Проводятся различные медицинские исследования, которые выявили связь между мутациями в непереведенных областях и повышенным риском развития определенного заболевания, такого как рак. Например, были обнаружены ассоциации между полиморфизмами в области 3'UTR HLA-G и развитием колоректального рака . [8] Однонуклеотидный полиморфизм в 3 'UTR другого гена также был связан с предрасположенностью к преждевременным родам . [9] Мутации в 3 'UTR гена APP связаны с развитием церебральной амилоидной ангиопатии . [10]
Дальнейшее изучение
Благодаря недавнему исследованию непереведенных регионов была собрана общая информация о природе и функциях этих элементов. Однако об этих участках мРНК еще многое неизвестно. Поскольку регуляция экспрессии генов имеет решающее значение для правильного функционирования клеток, это область исследований, требующая дальнейшего изучения. Важно учитывать, что мутации в 3'-нетранслируемых областях могут изменять экспрессию нескольких генов, которые могут казаться несвязанными. [11] Мы только начинаем понимать связь между надлежащим функционированием нетранслируемой области и болезненным состоянием клеток.
Смотрите также
- Атлас регуляторной деятельности UTR
- Кодирующая область
- Пять основных непереведенных регионов
- История биологии РНК
- МиРНК
- Три основных непереведенных региона
- Открытые рамки считывания (uORF)
Рекомендации
- ^ Вилела, Кристина; Маккарти, Джон Э. Г. (01.08.2003). «Регулирование экспрессии генов грибов через короткие открытые рамки считывания в 5'-нетранслируемой области мРНК» . Молекулярная микробиология . 49 (4): 859–867. DOI : 10.1046 / j.1365-2958.2003.03622.x . ISSN 0950-382X . PMID 12890013 .
- ^ Барретт, Люси В; Флетчер, Сью; Уилтон, Стив Д. (2013). Нетранслируемые участки генов и другие некодирующие элементы . Springer. ISBN 978-3-0348-0679-4.
- ^ Чанг, JC; Poon, R .; Neumann, KH; Кан, Ю.В. (1978-10-01). «Нуклеотидная последовательность 5'-нетранслируемой области мРНК гамма-глобина человека» . Исследования нуклеиновых кислот . 5 (10): 3515–3522. DOI : 10.1093 / NAR / 5.10.3515 . ISSN 0305-1048 . PMC 342692 . PMID 318162 .
- ^ Михельсон, AM; Оркин, Ш. (1980-11-01). «3 'нетранслируемые области дублированных генов альфа-глобина человека неожиданно расходятся». Cell . 22 (2 Пет 2): 371–377. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (80) 90347-5 . ISSN 0092-8674 . PMID 7448866 . S2CID 54238986 .
- ^ Линь, Чжэнго; Ли, Вэнь-Сюн (01.01.2012). «Эволюция длины 5 'нетранслируемой области и репрограммирование экспрессии генов у дрожжей» . Молекулярная биология и эволюция . 29 (1): 81–89. DOI : 10.1093 / molbev / msr143 . ISSN 1537-1719 . PMC 3245540 . PMID 21965341 .
- ^ Джин, H; Чжао, Q; Гонсалес; de Valdivia, EI; Арделл, DH; Стенстрём, М; Исакссон, Лос-Анджелес (апрель 2006 г.). «Влияние на экспрессию генов in vivo с помощью последовательности Шайна-Дальгарно» . Молекулярная микробиология . 60 (2): 480–492. DOI : 10.1111 / j.1365-2958.2006.05110.x . PMID 16573696 .
- ^ Накагава, Итак; Ниймура, Ёсихито; Годжобори, Такаши; Танака, Хироши; Миура, Кин-ичиро (01.02.2008). «Разнообразие предпочтительных нуклеотидных последовательностей вокруг кодона инициации трансляции в геномах эукариот» . Исследования нуклеиновых кислот . 36 (3): 861–871. DOI : 10.1093 / NAR / gkm1102 . ISSN 0305-1048 . PMC 2241899 . PMID 18086709 .
- ^ М. Гарциера, Э. Катамо, С. Кровелла, М. Монтико, Э. Чеккин, С. Лонарди, Э. Мини, С. Нобили, Л. Романато и Г. Тоффоли (2015). «Ассоциация полиморфизмов HLA-G 3′UTR с колоректальным раком в Италии: первое понимание». Международный журнал иммуногенетики . 43 (1): 32–39. DOI : 10.1111 / iji.12243 . PMID 26752414 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Чжу, Цинь; Чен, Инь; Дай, Цзяньжун; Ван, Бэнцзин; Лю Миньцзюань; Ван, Юнь; Тао, Цзяньин; Ли, Хун (01.01.2015). «Полиморфизм метилентетрагидрофолатредуктазы в 3'-нетранслируемой области связан с предрасположенностью к преждевременным родам» . Переводческая педиатрия . 4 (1): 57–62. DOI : 10.3978 / j.issn.2224-4336.2015.01.02 . ISSN 2224-4344 . PMC 4729064 . PMID 26835361 .
- ^ Г. Николас, Д. Валлон, К. Гупиль, А.-К. Ричард и К. Поттье, В. Дорваль, М. Саров-Ривьер, Ф. Риан, Д. Эрве, П. Амуйель, М. Герше, Б. Ндамба-Бандзузи, П. Мбелессо и Ж.-Ф. Дартиг и Ж.-К. Ламберт и П.-М. Preux, T. Frebourg, D. Campion, D. Hannequin, E. Tournier-Lasserve, SS Hebert и A. Rovelet-Lecrux (2016). «Мутация в 3'-нетранслируемой области APP как генетическая детерминанта церебральной амилоидной ангиопатии» . Европейский журнал генетики человека . 24 (1): 92–98. DOI : 10.1038 / ejhg.2015.61 . PMC 4795229 . PMID 25828868 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Чаттерджи, Сангита; Пал, Джаянта К. (01.05.2009). «Роль 5'- и 3'-нетранслируемых областей мРНК в заболеваниях человека» . Биология клетки . 101 (5): 251–262. DOI : 10.1042 / BC20080104 . ISSN 1768-322X . PMID 19275763 . S2CID 22689654 .
Внешние ссылки
- http://highered.mheducation.com/sites/0072507470/student_view0/chapter3/animation__mrna_synthesis__transcription___quiz_1_.html
- http://highered.mheducation.com/sites/0072507470/student_view0/chapter3/animation__how_translation_works.html
- http://utrsite.ba.itb.cnr.it/index.php/default/
- https://www.youtube.com/watch?v=kz4f7vlQFnM
- UTResource