Oöversatt region

Flödet av genetisk information inom en cell. DNA transkriberas initialt till en budbärar-RNA (mRNA)-molekyl. mRNA:t översätts sedan till ett protein . (Se Central dogm för molekylärbiologi .)

mRNA-struktur, ungefär i skalan för ett humant mRNA

Inom molekylär genetik hänvisar en otranslaterad region (eller UTR ) till någon av två sektioner, en på varje sida av en kodande sekvens på en sträng av mRNA . Om den hittas på 5'-sidan kallas den 5' UTR (eller ledarsekvens ), eller om den hittas på 3'-sidan kallas den 3' UTR (eller trailersekvens ). mRNA är RNA som bär information från DNA till ribosomen , platsen för proteinsyntes ( translation ) i en cell. mRNA:t transkriberas initialt från motsvarande DNA-sekvens och översätts sedan till protein. Flera regioner av mRNA:t översätts emellertid vanligtvis inte till protein, inklusive 5' och 3' UTR.

Även om de kallas otranslaterade regioner och inte bildar den proteinkodande regionen av genen, kan uORF: er som finns inom 5' UTR översättas till peptider .

5' UTR är uppströms från den kodande sekvensen. Inom 5' UTR finns en sekvens som känns igen av ribosomen som gör att ribosomen kan binda och initiera translation. Mekanismen för translationsinitiering skiljer sig i prokaryoter och eukaryoter . 3' UTR hittas omedelbart efter translationsstoppkodonet. 3' UTR spelar en avgörande roll vid översättningsterminering såväl som post-transkriptionell modifiering .

Dessa ofta långa sekvenser ansågs en gång vara värdelösa eller skräp -mRNA som helt enkelt har ackumulerats under evolutionär tid. Emellertid är det nu känt att den otranslaterade regionen av mRNA är involverad i många regulatoriska aspekter av genuttryck i eukaryota organismer. Vikten av dessa icke-kodande regioner stöds av evolutionära resonemang, eftersom naturligt urval annars skulle ha eliminerat detta oanvändbara RNA.

Det är viktigt att skilja 5' och 3' UTR från andra icke-proteinkodande RNA . Inom den kodande sekvensen av pre-mRNA kan det finnas sektioner av RNA som inte kommer att inkluderas i proteinprodukten. Dessa delar av RNA kallas introner . Det RNA som blir resultatet av RNA-skarvning är en sekvens av exoner . Anledningen till att introner inte anses vara oöversatta regioner är att intronerna skarvas ut i processen med RNA-skarvning . Intronerna ingår inte i den mogna mRNA- molekylen som kommer att genomgå translation och anses därför vara icke-proteinkodande RNA.

Historia

De oöversatta regionerna av mRNA blev föremål för studier redan i slutet av 1970-talet, efter att den första mRNA-molekylen var fullständigt sekvenserad. År 1978 sekvenserades 5' UTR för det humana gamma-globin- mRNA:t. År 1980 genomfördes en studie på 3' UTR av de duplicerade humana alfa-globingenerna.

Evolution

Den oöversatta regionen ses i prokaryoter och eukaryoter, även om längden och sammansättningen kan variera. I prokaryoter är 5' UTR typiskt mellan 3 och 10 nukleotider lång. I eukaryoter kan 5' UTR vara hundratals till tusentals nukleotider lång. Detta överensstämmer med den högre komplexiteten hos genomen hos eukaryoter jämfört med prokaryoter. 3' UTR varierar också i längd. Poly -A-svansen är väsentlig för att förhindra att mRNA:t bryts ned. Även om det finns variationer i längderna för både 5' och 3' UTR, har man sett att 5' UTR-längden är mer bevarad i evolutionen än 3' UTR-längden.

Prokaryoter

5' UTR för prokaryoter består av Shine-Dalgarno-sekvensen (5'-AGGAGGU-3'). Denna sekvens finns 3-10 baspar uppströms från initieringskodonet. Initieringskodonet är startstället för translation till protein.

Eukaryoter

5' UTR för eukaryoter är mer komplex än prokaryoter. Den innehåller en Kozak-konsensussekvens (ACCAUGG). Denna sekvens innehåller initieringskodonet. Initieringskodonet är startstället för translation till protein.

Länkar till sjukdom

Vikten av dessa oöversatta regioner av mRNA har precis börjat förstås. Olika medicinska studier genomförs som har funnit samband mellan mutationer i oöversatta regioner och ökad risk för att utveckla en viss sjukdom, som cancer. Till exempel har samband mellan polymorfismer i HLA-G 3'UTR-regionen och utveckling av kolorektal cancer upptäckts. Enkelnukleotidpolymorfismer i 3' UTR av en annan gen har också associerats med mottaglighet för för tidig födsel . Mutationer i APP-genens 3' UTR är relaterade till utvecklingen av cerebral amyloidangiopati .

Ytterligare studier

Genom den senaste studien av oöversatta regioner har allmän information samlats in om arten och funktionen hos dessa element. Det finns dock fortfarande mycket som är okänt om dessa mRNA-regioner. Eftersom regleringen av genuttryck är avgörande för cellers korrekta funktion, är detta ett studieområde som behöver undersökas ytterligare. Det är viktigt att överväga att mutationer i 3'-otranslaterade regioner har potential att förändra uttrycket av flera gener som kan verka orelaterade. Vi har bara börjat förstå kopplingarna mellan korrekt oöversatt regionfunktion och sjukdomstillstånd hos celler.

Se även

^ Vilela, Cristina; McCarthy, John EG (2003-08-01). "Reglering av svampgenuttryck via korta öppna läsramar i mRNA 5'otranslaterade regionen" . Molekylär mikrobiologi . 49 (4): 859–867. doi : 10.1046/j.1365-2958.2003.03622.x . ISSN 0950-382X . PMID 12890013 .
^ Barrett, Lucy W; Fletcher, Sue; Wilton, Steve D (2013). Oöversatta genregioner och andra icke-kodande element . Springer. ISBN 978-3-0348-0679-4 .
^ Chang, JC; Poon, R.; Neumann, KH; Kan, YW (1978-10-01). "Nukleotidsekvensen för den 5'-otranslaterade regionen av humant gamma-globin-mRNA" . Nukleinsyraforskning . 5 (10): 3515–3522. doi : 10.1093/nar/5.10.3515 . ISSN 0305-1048 . PMC 342692 . PMID 318162 .
^ Michelson, AM; Orkin, SH (1980-11-01). "De 3'-otranslaterade regionerna av de duplicerade humana alfa-globingenerna är oväntat divergerande". Cell . 22 (2 Pt 2): 371–377. doi : 10.1016/0092-8674(80)90347-5 . ISSN 0092-8674 . PMID 7448866 . S2CID 54238986 .
^ Lin, Zhenguo; Li, Wen-Hsiung (2012-01-01). "Utveckling av 5'-otranslaterad regionlängd och genuttrycksomprogrammering i jäst. " Molekylärbiologi och evolution . 29 (1): 81–89. doi : 10.1093/molbev/msr143 . ISSN 1537-1719 . PMC 3245540 . PMID 21965341 .
^ Jin, H; Zhao, Q; Gonzalez; de Valdivia, EI; Ardell, DH; Stenström, M; Isaksson, LA (april 2006). "Influenser på genuttryck in vivo av en Shine-Dalgarno-sekvens" . Molekylär mikrobiologi . 60 (2): 480–492. doi : 10.1111/j.1365-2958.2006.05110.x . PMID 16573696 . S2CID 5686240 .
^ Nakagawa, så; Niimura, Yoshihito; Gojobori, Takashi; Tanaka, Hiroshi; Miura, Kin-ichiro (2008-02-01). "Mångfald av föredragna nukleotidsekvenser runt translationsinitieringskodonet i eukaryota genom" . Nukleinsyraforskning . 36 (3): 861–871. doi : 10.1093/nar/gkm1102 . ISSN 0305-1048 . PMC 2241899 . PMID 18086709 .
^ M. Garziera och E. Catamo och S. Crovella och M. Montico och E. Cecchin och S. Lonardi och E. Mini och S. Nobili och L. Romanato och G. Toffoli (2015). "Association av HLA-G 3'UTR polymorfismer med kolorektal cancer i Italien: en första insikt". International Journal of Immunogenetics . 43 (1): 32–39. doi : 10.1111/iji.12243 . PMID 26752414 . S2CID 205193023 . {{ citera journal }} : CS1 underhåll: använder författarens parameter ( länk )
^ Zhu, Qin; Chen, Ying; Dai, Jianrong; Wang, Benjing; Liu, Minjuan; Wang, Yun; Tao, Jianying; Li, Hong (2015-01-01). "Metylentetrahydrofolatreduktaspolymorfismer vid 3'-otranslaterad region är associerade med känslighet för för tidig födsel" . Translationell pediatrik . 4 (1): 57–62. doi : 10.3978/j.issn.2224-4336.2015.01.02 . ISSN 2224-4344 . PMC 4729064 . PMID 26835361 .
^ G. Nicolas och D. Wallon och C. Goupil och A.-C. Richard och C. Pottier och V. Dorval och M. Sarov-Riviere och F. Riant och D. Herve och P. Amouyel och M. Guerchet och B. Ndamba-Bandzouzi och P. Mbelesso och J.-F. Dartigues och J.-C. Lambert och P.-M. Preux och T. Frebourg och D. Campion och D. Hannequin och E. Tournier-Lasserve och SS Hebert och A. Rovelet-Lecrux (2016). "Mutation i den 3'otranslaterade regionen av APP som en genetisk determinant för cerebral amyloidangiopati" . European Journal of Human Genetics . 24 (1): 92–98. doi : 10.1038/ejhg.2015.61 . PMC 4795229 . PMID 25828868 . {{ citera journal }} : CS1 underhåll: använder författarens parameter ( länk )
^ Chatterjee, Sangeeta; Pal, Jayanta K. (2009-05-01). "Roll av 5'- och 3'-otranslaterade regioner av mRNA i mänskliga sjukdomar" . Cellens biologi . 101 (5): 251–262. doi : 10.1042/BC20080104 . ISSN 1768-322X . PMID 19275763 . S2CID 22689654 .

externa länkar

[1] Vilela, Cristina; McCarthy, John EG (2003-08-01). "Reglering av svampgenuttryck via korta öppna läsramar i mRNA 5'otranslaterade regionen" . Molekylär mikrobiologi . 49 (4): 859–867. doi : 10.1046/j.1365-2958.2003.03622.x . ISSN 0950-382X . PMID 12890013 .

[2] Barrett, Lucy W; Fletcher, Sue; Wilton, Steve D (2013). Oöversatta genregioner och andra icke-kodande element . Springer. ISBN 978-3-0348-0679-4 .

[3] Chang, JC; Poon, R.; Neumann, KH; Kan, YW (1978-10-01). "Nukleotidsekvensen för den 5'-otranslaterade regionen av humant gamma-globin-mRNA" . Nukleinsyraforskning . 5 (10): 3515–3522. doi : 10.1093/nar/5.10.3515 . ISSN 0305-1048 . PMC 342692 . PMID 318162 .

[4] Michelson, AM; Orkin, SH (1980-11-01). "De 3'-otranslaterade regionerna av de duplicerade humana alfa-globingenerna är oväntat divergerande". Cell . 22 (2 Pt 2): 371–377. doi : 10.1016/0092-8674(80)90347-5 . ISSN 0092-8674 . PMID 7448866 . S2CID 54238986 .

[5] Lin, Zhenguo; Li, Wen-Hsiung (2012-01-01). "Utveckling av 5'-otranslaterad regionlängd och genuttrycksomprogrammering i jäst. " Molekylärbiologi och evolution . 29 (1): 81–89. doi : 10.1093/molbev/msr143 . ISSN 1537-1719 . PMC 3245540 . PMID 21965341 .

[6] Jin, H; Zhao, Q; Gonzalez; de Valdivia, EI; Ardell, DH; Stenström, M; Isaksson, LA (april 2006). "Influenser på genuttryck in vivo av en Shine-Dalgarno-sekvens" . Molekylär mikrobiologi . 60 (2): 480–492. doi : 10.1111/j.1365-2958.2006.05110.x . PMID 16573696 . S2CID 5686240 .

[7] Nakagawa, så; Niimura, Yoshihito; Gojobori, Takashi; Tanaka, Hiroshi; Miura, Kin-ichiro (2008-02-01). "Mångfald av föredragna nukleotidsekvenser runt translationsinitieringskodonet i eukaryota genom" . Nukleinsyraforskning . 36 (3): 861–871. doi : 10.1093/nar/gkm1102 . ISSN 0305-1048 . PMC 2241899 . PMID 18086709 .

[8] M. Garziera och E. Catamo och S. Crovella och M. Montico och E. Cecchin och S. Lonardi och E. Mini och S. Nobili och L. Romanato och G. Toffoli (2015). "Association av HLA-G 3'UTR polymorfismer med kolorektal cancer i Italien: en första insikt". International Journal of Immunogenetics . 43 (1): 32–39. doi : 10.1111/iji.12243 . PMID 26752414 . S2CID 205193023 . {{ citera journal }} : CS1 underhåll: använder författarens parameter ( länk )

[9] Zhu, Qin; Chen, Ying; Dai, Jianrong; Wang, Benjing; Liu, Minjuan; Wang, Yun; Tao, Jianying; Li, Hong (2015-01-01). "Metylentetrahydrofolatreduktaspolymorfismer vid 3'-otranslaterad region är associerade med känslighet för för tidig födsel" . Translationell pediatrik . 4 (1): 57–62. doi : 10.3978/j.issn.2224-4336.2015.01.02 . ISSN 2224-4344 . PMC 4729064 . PMID 26835361 .

[10] G. Nicolas och D. Wallon och C. Goupil och A.-C. Richard och C. Pottier och V. Dorval och M. Sarov-Riviere och F. Riant och D. Herve och P. Amouyel och M. Guerchet och B. Ndamba-Bandzouzi och P. Mbelesso och J.-F. Dartigues och J.-C. Lambert och P.-M. Preux och T. Frebourg och D. Campion och D. Hannequin och E. Tournier-Lasserve och SS Hebert och A. Rovelet-Lecrux (2016). "Mutation i den 3'otranslaterade regionen av APP som en genetisk determinant för cerebral amyloidangiopati" . European Journal of Human Genetics . 24 (1): 92–98. doi : 10.1038/ejhg.2015.61 . PMC 4795229 . PMID 25828868 . {{ citera journal }} : CS1 underhåll: använder författarens parameter ( länk )

[11] Chatterjee, Sangeeta; Pal, Jayanta K. (2009-05-01). "Roll av 5'- och 3'-otranslaterade regioner av mRNA i mänskliga sjukdomar" . Cellens biologi . 101 (5): 251–262. doi : 10.1042/BC20080104 . ISSN 1768-322X . PMID 19275763 . S2CID 22689654 .