Cytoplasmatiskt polyadenyleringselement

Det cytoplasmatiska polyadenyleringselementet (CPE) är ett sekvenselement som finns i den 3'-otranslaterade regionen av budbärar-RNA . Medan flera sekvenselement är kända för att reglera cytoplasmatisk polyadenylering, är CPE den bäst karakteriserade. Den vanligaste CPE-sekvensen är UUUUAU, även om det finns andra varianter. Bindning av CPE-bindande protein ( CPEB ) till denna region främjar förlängningen av den befintliga polyadeninsvansen och i allmänhet aktivering av mRNA för proteintranslation . Denna förlängning sker efter att mRNA har exporterats från kärnan till cytoplasman. En längre poly(A)-svans attraherar fler cytoplasmatiska polyadeninbindande proteiner (PABP) som interagerar med flera andra cytoplasmatiska proteiner som uppmuntrar mRNA:t och ribosomen att associera. Förlängningen av poly(A)-svansen har således en roll för att öka translationseffektiviteten hos mRNA. Polyadeninsvansarna är förlängda från cirka 40 baser till 150 baser.

Cytoplasmatisk polyadenylering bör särskiljas från nukleär polyadenylering ; cytoplasmisk polyadenylering sker i cytoplasman i specifika mRNA till skillnad från att förekomma i kärnan och påverkar nästan alla eukaryota mRNA. Bland andra funktioner har en framträdande roll för CPE identifierats i oogenes , spermatogenes , mitos och tillväxten av nya synapser. CPE:s roll karakteriserades först i Xenopus oocyter och embryon, men nyligen genomförd forskning har identifierat roller för CPE i somatiska celler. Vissa proto-onkogen-mRNA har visats innehålla CPE. En sådan gen är Myc . Produktionsnivån för de olika CPEB-proteinerna avgör om uttrycket av Myc leder till tumörbildning. Tumörsuppressorgenen TP53 har också visat sig regleras av en CPE. Cellinjer som inte producerar CPEB visar lägre nivåer av proteinet p53 och blir odödliga istället för att visa senescens .

eCPE och C-CPE är två andra cytoplasmatiska polyadenyleringselement som finns i embryon. Den vanligaste eCPE-sekvensen är UUUUUUUUUUUU medan sekvensen av C-CPE i allmänhet är en mycket C-rik region med enstaka U. Alla dessa CPE:er har det gemensamt att deras effektivitet när det gäller att främja förlängningen av poly(A)-svansen beror på deras närhet till poly(A)-signalen. Optimalt bör de vara inom 25 nukleotider men kan vara så långt som 100 nukleotider från poly(A)-signalen. Alternativt kan CPE orsaka translationsrepression om två CPE-sekvenser är lokaliserade inom 50 nukleotider från varandra inom 3' UTR. De högsta mängderna av repression ses när de två CPE:erna är 10 till 12 nukleotider från varandra. Om CPE har en icke-konsensussekvens, är ett närliggande Pumilio-bindande element (PBE) nödvändigt för att translationsaktivering ska uppstå. Om CPE har en konsensussekvens kan närvaron av PBE fördubbla den resulterande translationella aktiveringen. CPE är inte det enda cis-verkande elementet som reglerar 3'UTR-bearbetning eftersom alternativa polyadenyleringssignaler (APA), mikroRNA-målställen och AU-rika element (ARE) också har roller för att bestämma längden på poly(A)-svansen.

Forskning

Forskning om CPE har fokuserat på att ytterligare belysa dess roll i translationell reglering och dess roll i utvecklingen. Forskning på Aplysia-neuroner har visat att CPE har en roll i att reglera minnesbildning. När långtidsminnen bildas tillåter CPE som finns i neuronala aktin-mRNA:er uppreglering av detta protein. Ökade koncentrationer av aktin tillåter nya synapser att växa, vilket möjliggör minneslagring.

En studie gjord på mRNA-reglering under oogenes i Drosophila har avslöjat att de CPE- och CPE-bindande proteinerna hjälper till att kontrollera tidpunkten för proteinproduktion under utveckling. Oocyter transkriberar en stor del av sitt mRNA på en gång och förlitar sig på andra kontrollmekanismer för att bestämma tidpunkten för proteinproduktion. Studien visade att mRNA som är ett mål för CPEB WISP visar signifikant polyA svansförlängning men inte ett ökat antal mRNA-transkript.