Informations

Quels schémas dois-je éviter lors de la modification du 3'-UTR ?

Quels schémas dois-je éviter lors de la modification du 3'-UTR ?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Je veux changer une séquence de pré-miARN (dans mon cas, le pré-miARN code dans un 3'UTR d'un gène), puis le mettre dans un lentivirus pour voir s'il est toujours traité.

Après modification (permutation de dix régions d'environ 20 nt), à quel type de motif nouvellement apparu dois-je faire attention ? Je ne veux pas perturber le gène dans lequel le miARN est codé


Si votre objectif est d'éviter les éléments réglementaires, je ne croirais pas à tout programme de prédiction, puisque de nouveaux éléments réglementaires sont trouvés chaque jour. Le meilleur moyen serait empirique et simplement cloner et infecter avec un 3'UTR muté et voir si la régulation de votre gène est perturbée. Vous pouvez au moins échanger l'intégralité de la 3'UTR avec celle d'un autre gène pour voir s'il existe même des éléments régulateurs du gène dans la 3'UTR.


Comment puis-je concevoir un patron de jupe sans prendre de mesures ?

Je pense faire une jupe comme cadeau d'anniversaire pour ma sœur. Par conséquent, prendre des mesures semble un peu impossible.

Il est donc recommandé d'utiliser des tableaux de tailles afin de créer le motif à la place, comme celui-ci : https://www.brandsgalaxy.gr/ProductCatalogue/SizeChart.aspx?chart=0c41fabb-d9b1-419a-b750-21d5a1c8c63e


Introduction

Dans le système nerveux central, la myéline fournit un soutien métabolique et augmente la vitesse de conduction le long des axones. La myéline est produite par des oligodendrocytes, des cellules gliales qui prolongent de multiples processus longs et enveloppent des couches de membrane autour des axones. Les gaines de myéline provenant d'un seul oligodendrocytes peuvent varier considérablement en longueur et en épaisseur, suggérant que la croissance des gaines est localement régulée [1–3]. Conformément à ce modèle, le transcriptome de la myéline est distinct du corps cellulaire [4]. Par exemple, la protéine protéolipide (PLP) et la protéine basique de la myéline (MBP) sont les protéines les plus abondantes dans la myéline. Pourtant, les mécanismes sous-jacents à l'expression de leur protéine dans la myéline sont totalement différents. Plp L'ARNm est retenu dans le corps cellulaire et traduit au niveau du réticulum endoplasmique et la protéine est transportée vers la myéline [5,6]. Par contre, Mbp L'ARNm est acheminé vers des gaines naissantes et traduit localement [5–10]. Ces preuves soutiennent le modèle selon lequel les ARNm sont ciblés sélectivement vers les gaines naissantes et traduits localement pendant la croissance et la maturation.

Le transport et la traduction locale des ARNm sont des mécanismes largement utilisés pour contrôler l'expression des gènes subcellulaires. Dans les neurones, les ARNm sont localisés de manière subcellulaire dans les axones [11–13], les dendrites [14] et les cônes de croissance [15], et une traduction locale est nécessaire pour la croissance des axones et la synaptogenèse [16–19]. Fréquemment, la localisation de l'ARNm dans les neurones est déterminée par des éléments au sein de l'UTR 3' [20,21]. Par exemple, le 3′ UTR de -actine contient une séquence reconnue par la protéine de liaison à l'ARN ZBP1 pour la localisation aux projections cellulaires, y compris les cônes de croissance, les axones et les dendrites [22-26]. Les neurones localisent des centaines d'ARNm dans différents compartiments subcellulaires, mais les éléments de localisation sous-jacents dans les transcrits sont en grande partie inconnus.

Comme les neurones, les oligodendrocytes localisent des centaines d'ARNm dans les gaines de myéline distales [27], mais les signaux de localisation nécessaires à l'enrichissement en myéline sont limités à quelques ARNm. À ce jour, le transcrit le plus étudié dans les oligodendrocytes est Mbp ARNm. Les Mbp 3'UTR est requis pour la localisation de l'ARNm dans les gaines de myéline [28,29] et contient 2 séquences minimales, dont une séquence conservée de 21 nt qui est nécessaire pour la localisation des processus dans les oligodendrocytes de souris en culture [30,31]. Cependant, la séquence minimale n'est pas requise pour la localisation in vivo, ce qui indique que la Mbp 3' UTR contient des signaux de localisation clandestins [29]. Les enquêtes sur Mbp La localisation de l'ARNm a fourni des informations importantes sur les mécanismes moléculaires sous-jacents à la localisation de l'ARNm dans les oligodendrocytes. Cependant, nous savons très peu de choses sur les mécanismes qui favorisent la localisation des autres centaines de transcrits de la myéline. Comment les ARNm sont-ils sélectionnés pour être localisés dans les gaines de myéline ? Les transcrits localisés à la myéline partagent-ils des cis-éléments réglementaires ?

Ici, nous avons identifié de manière bioinformatique les transcrits enrichis en myéline et étudié la capacité de leurs séquences 3' UTR à promouvoir la localisation de l'ARNm dans les gaines naissantes chez le poisson zèbre vivant. Les 3′ UTR qui favorisent la localisation de la myéline contiennent des cis-les motifs régulateurs nécessaires à la localisation de l'ARNm. De plus, nous avons constaté que les motifs sont suffisants pour favoriser la localisation dans certains contextes, mais pas dans tous. De plus, nous avons identifié un motif de séquence hautement enrichi en transcriptome de la myéline, impliquant le motif en tant que régulateur global de la localisation de l'ARNm dans les oligodendrocytes myélinisants. Ensemble, nos données soutiennent un modèle dans lequel les motifs dans les 3'UTR favorisent la localisation de l'ARNm dans les gaines de myéline naissantes.


Conclusion

L'APA est un mécanisme régulateur post-transcriptionnel crucial qui pourrait générer diverses isoformes d'ARNm à partir d'un seul gène. Chaque isoforme d'ARNm se traduit finalement en un produit protéique doté de fonctions biologiques uniques. L'APA pourrait réguler presque toutes les étapes majeures du processus de biologie cellulaire moléculaire, telles que la stabilité génomique cellulaire, la capacité de prolifération et la faisabilité de la transformation. Notre journal de compréhension de l'APA ne fait que commencer. Cependant, les preuves émergentes indiquent que l'APA, au moins, pourrait être potentiellement un biomarqueur pour le diagnostic de la maladie, la stratification de la gravité et la prévision pronostique et peut-être une nouvelle cible thérapeutique.


Cancer et contrôle transcriptionnel

Les altérations des cellules qui provoquent le cancer peuvent affecter le contrôle transcriptionnel de l'expression des gènes. Les mutations qui activent les facteurs de transcription, telles qu'une phosphorylation accrue, peuvent augmenter la liaison d'un facteur de transcription à son site de liaison dans un promoteur. Cela pourrait conduire à une activation transcriptionnelle accrue de ce gène, ce qui entraînerait une croissance cellulaire modifiée. Alternativement, une mutation dans l'ADN d'une région de promoteur ou d'amplificateur peut augmenter la capacité de liaison d'un facteur de transcription. Cela pourrait également conduire à une transcription accrue et à une expression génique aberrante observée dans les cellules cancéreuses.

Les chercheurs ont étudié comment contrôler l'activation transcriptionnelle de l'expression des gènes dans le cancer. L'identification de la façon dont un facteur de transcription se lie, ou une voie qui s'active là où un gène peut être désactivé, a conduit à de nouveaux médicaments et à de nouvelles façons de traiter le cancer. Dans le cancer du sein, par exemple, de nombreuses protéines sont surexprimées. Cela peut conduire à une phosphorylation accrue des facteurs de transcription clés qui augmentent la transcription. Un exemple en est la surexpression de la récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) dans un sous-ensemble de cancers du sein. La voie EGFR active de nombreuses protéines kinases qui, à leur tour, activent de nombreux facteurs de transcription qui contrôlent les gènes impliqués dans la croissance cellulaire. De nouveaux médicaments qui empêchent l'activation de l'EGFR ont été développés et sont utilisés pour traiter ces cancers.


Déclin de la mortalité et de la population

Lorsque les animaux traversent les routes, il en résulte souvent une mortalité. En fait, la mortalité routière est la principale source de mortalité pour de nombreuses populations d'animaux sauvages et environ 1 million de vertébrés meurent sur les routes chaque jour aux États-Unis. 2 Ce taux de mortalité peut gravement menacer les animaux et a été identifié comme l'une des principales causes du déclin de certaines populations.

Bien que les conséquences de la mortalité routière puissent être graves, de nombreux facteurs influencent le degré d'impact des routes sur des populations animales particulières. Lorsqu'une route traverse l'habitat préféré d'un animal, les risques de mortalité routière augmentent. Par exemple, l'autoroute 27 en Floride qui passe au-dessus d'un lac habité par de nombreuses tortues s'est avérée avoir des taux de mortalité très élevés et est l'une des routes les plus dangereuses pour la faune du pays. 3 Des comportements particuliers mettent également certains animaux plus à risque. Les martinets ramoneurs mangent des insectes et volent près du sol en suivant leurs proies. Lorsque ces oiseaux suivent des proies qui survolent les routes, cela augmente leurs chances d'être heurtés par une voiture. 4 Les groupes d'animaux comme les amphibiens qui ont des migrations de masse régulières sont également particulièrement vulnérables. 4


L'homosexualité peut être causée par des modifications chimiques de l'ADN

"Bébé, je suis né de cette façon", a chanté Lady Gaga dans un tube de 2011 qui est rapidement devenu un hymne gay. En effet, au cours des 2 dernières décennies, les chercheurs ont trouvé des preuves considérables que l'homosexualité n'est pas un choix de mode de vie, mais est enracinée dans la biologie d'une personne et au moins en partie déterminée par la génétique. Pourtant, les véritables «gènes gays» ont été insaisissables.

Une nouvelle étude sur des jumeaux mâles, dont la présentation est prévue à la réunion annuelle de l'American Society of Human Genetics (ASHG) à Baltimore, Maryland, aujourd'hui, pourrait aider à expliquer ce paradoxe. Il constate que les effets épigénétiques, les modifications chimiques du génome humain qui modifient l'activité des gènes sans changer la séquence d'ADN, peuvent avoir une influence majeure sur l'orientation sexuelle.

Le nouveau travail, du laboratoire d'Eric Vilain à l'Université de Californie (UC), Los Angeles, est « excitant » et « attendu depuis longtemps », déclare William Rice, un généticien évolutionniste à l'UC Santa Barbara, qui a proposé en 2012 que l'épigénétique joue un rôle rôle dans l'orientation sexuelle. Mais Rice et d'autres préviennent que la recherche est encore préliminaire et basée sur un petit échantillon.

Les chercheurs pensaient qu'ils étaient sur la piste des « gènes gays » en 1993, lorsqu'une équipe dirigée par le généticien Dean Hamer du National Cancer Institute a rapporté dans Science qu'un ou plusieurs gènes de l'homosexualité devaient résider sur Xq28, une grande région de la chromosome X. La découverte a fait la une des journaux dans le monde entier, mais certaines équipes n'ont pas été en mesure de reproduire les résultats et les gènes réels n'ont pas été trouvés, même pas par une équipe qui a confirmé l'identification par Hamer de Xq28 dans un échantillon 10 fois plus grand que son année dernière. Des études de jumeaux ont suggéré, en outre, que les séquences de gènes ne peuvent pas être l'explication complète. Par exemple, le jumeau identique d'un homme homosexuel, bien qu'ayant le même génome, n'a que 20 à 50 % de chances d'être lui-même homosexuel.

C'est pourquoi certains ont suggéré que l'épigénétique, au lieu ou en plus de la génétique traditionnelle, pourrait être impliquée. Au cours du développement, les chromosomes sont sujets à des changements chimiques qui n'affectent pas la séquence nucléotidique mais peuvent activer ou désactiver les gènes. L'exemple le plus connu est la méthylation, dans laquelle un groupe méthyle est attaché à des régions spécifiques de l'ADN. De telles «épi-marques» peuvent rester en place toute une vie, mais la plupart sont effacées lorsque les ovules et le sperme sont produits, de sorte qu'un fœtus commence avec une ardoise vierge. Des études récentes ont cependant montré que certaines marques sont transmises à la génération suivante.

Dans un article de 2012, Rice et ses collègues ont suggéré que de telles épi-marques non effacées pourraient conduire à l'homosexualité lorsqu'elles sont transmises de père en fille ou de mère en fils. Plus précisément, ils ont fait valoir que les marques héritées qui influencent la sensibilité d'un fœtus à la testostérone dans l'utérus pourraient « masculiniser » le cerveau des filles et « féminiser » celui des garçons, conduisant à une attirance pour le même sexe.

De telles idées ont inspiré Tuck Ngun, un post-doctorant dans le laboratoire de Vilain, à étudier les schémas de méthylation dans 140 000 régions de l'ADN de 37 paires de jumeaux identiques masculins qui étaient discordants - ce qui signifie que l'un était gay et l'autre hétéro - et 10 paires qui étaient toutes les deux homosexuel. Après plusieurs séries d'analyses, à l'aide d'un algorithme d'apprentissage automatique spécialement développé, l'équipe a identifié cinq régions du génome où le schéma de méthylation semble très étroitement lié à l'orientation sexuelle. Un gène est important pour la conduction nerveuse, tandis qu'un autre a été impliqué dans les fonctions immunitaires.

Pour tester l'importance des cinq régions, l'équipe a divisé les paires de jumeaux discordantes en deux groupes. Ils ont examiné les associations entre des épi-marques spécifiques et l'orientation sexuelle dans un groupe, puis ont testé dans quelle mesure ces résultats pouvaient prédire l'orientation sexuelle dans le deuxième groupe. Ils ont pu atteindre une précision de près de 70 %, bien que la présentation indique clairement que, contrairement à ce que suggérait un communiqué de presse provocateur de l'ASHG sur l'étude, cette capacité prédictive ne s'applique qu'à l'échantillon de l'étude et non à la population en général.

La raison pour laquelle des jumeaux identiques se retrouvent parfois avec des schémas de méthylation différents n'est pas claire. Si l'hypothèse de Rice est juste, les épi-marques de leurs mères pourraient avoir été effacées chez un fils, mais pas l'autre ou peut-être qu'aucun n'a hérité de marques mais que l'un d'eux les a ramassées dans l'utérus. Dans une revue précédente, Ngun et Vilain ont cité des preuves que la méthylation peut être déterminée par des différences subtiles dans l'environnement que chaque fœtus connaît pendant la gestation, telles que leurs emplacements exacts dans l'utérus et la quantité de sang maternel que chacun reçoit.

Ces influences subtiles sont «là où se trouve l'action», explique le psychologue J. Michael Bailey de la Northwestern University à Evanston, dans l'Illinois. "Les jumeaux discordants [identiques] constituent la meilleure façon d'étudier cela." Mais lui et Rice avertissent que l'étude doit être répliquée avec plus de jumeaux pour être pleinement crédible. Sergey Gavrilets, biologiste de l'évolution à l'Université du Tennessee, Knoxville, et co-auteur du modèle épigénétique de Rice, ajoute que l'étude serait également « plus convaincante » si l'équipe pouvait relier les régions présentant des différences épigénétiques à la sensibilité à la testostérone dans le utérus.

L'équipe de Vilain souligne que les résultats ne devraient pas être utilisés pour produire des tests d'homosexualité ou un "remède" malavisé. Bailey dit qu'il ne s'inquiète pas d'un tel abus. "Nous n'aurons pas le potentiel de manipuler l'orientation sexuelle de sitôt", dit-il. Et de toute façon, ajoute-t-il, « il ne faut pas restreindre la recherche sur les origines de l'orientation sexuelle sur la base d'implications hypothétiques ou réelles.


Bluher M, Kahn BB, Kahn CR. Longévité prolongée chez les souris dépourvues du récepteur de l'insuline dans le tissu adipeux. Science. 2003299(5606) :572-4.

Kimura KD, Tissenbaum HA, Liu Y, Ruvkun G. daf-2, un gène de type récepteur d'insuline qui régule la longévité et la diapause chez Caenorhabditis elegans. Science. 1997277(5328):942-6.

Tatar M, Kopelman A, Epstein D, Tu MP, Yin CM, Garofalo RS. Un homologue mutant du récepteur d'insuline de la drosophile qui prolonge la durée de vie et altère la fonction neuroendocrinienne. Science. 2001292(5514):107-10.

Arantes-Oliveira N. Régulation de la durée de vie par les cellules souches germinales chez Caenorhabditis elegans. Science. 2002295(5554):502-5.

Mattison JA, Roth GS, Beasley TM, Tilmont EM, Handy AM, Herbert RL, et al. Impact de la restriction calorique sur la santé et la survie chez les singes rhésus de l'étude NIA. La nature. 2012489(7415):318-21.

Stand LN, Brunet A. L'épigénome vieillissant. Cellule Mol. 201662(5) : 728–44.

Villeponteau B. Le modèle de perte d'hétérochromatine du vieillissement. Exp Gérontol. 199732(4-5):383-94.

Imai S, Kitano H. Les îles d'hétérochromatine et leur réorganisation dynamique : une hypothèse pour trois caractéristiques distinctives du vieillissement cellulaire. Exp Gérontol. 199833(6) : 555-70.

De Sandre-Giovannoli A, Bernard R, Cau P, Navarro C, Amiel J, Boccaccio I, et al. Lamin une troncature dans Hutchinson-Gilford progeria. Science. 2003300(5628):2055-5.

Eriksson M, Brown WT, Gordon LB, Glynn MW, Singer J, Scott L, et al. Des mutations ponctuelles de novo récurrentes dans la lamine A provoquent le syndrome de Hutchinson-Gilford progeria. La nature. 2003423(6937):293-8.

Hu Z, Chen K, Xia Z, Chavez M, Pal S, Seol J-H, et al. La perte de nucléosomes entraîne une régulation à la hausse de la transcription globale et une instabilité génomique au cours du vieillissement de la levure. Gènes Dev. 201428(4):396-408.

Dang W, Steffen KK, Perry R, ​​Dorsey JA, Johnson FB, Shilatifard A, et al. L'acétylation de l'Histone H4 lysine 16 régule la durée de vie cellulaire. La nature. 2009459(7248):802-7.

Feser J, Truong D, Das C, Carson JJ, Kieft J, Harkness T, et al. L'expression élevée des histones favorise l'allongement de la durée de vie. Cellule Mol. 201039(5) : 724–35.

Jin C, Li J, Green CD, Yu X, Tang X, Han D, et al. L'histone déméthylase UTX-1 régule la durée de vie de C. elegans en ciblant la voie de signalisation insuline/IGF-1. Cellule métab. 201114(2) :161-72.

Maures TJ, Greer EL, Hauswirth AG, Brunet A. La déméthylase H3K27 UTX-1 régule la durée de vie de C. elegans de manière indépendante de la lignée germinale et dépendante de l'insuline. Cellule vieillissante. 201110(6) : 980-90.

Shumaker DK, Dechat T, Kohlmaier A, Adam SA, Bozovsky MR, Erdos MR, et al. La lamine nucléaire mutante A conduit à des altérations progressives du contrôle épigénétique dans le vieillissement prématuré. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006103(23):8703-8.

Scaffidi P, Misteli T. Défauts nucléaires dépendants de Lamin A dans le vieillissement humain. Science. 2006312(5776):1059–63.

Ni Z, Ebata A, Alipanahiramandi E, Lee SS. Deux gènes contenant le domaine SET relient les changements épigénétiques et le vieillissement chez Caenorhabditis elegans. Cellule vieillissante. 201211(2) : 315-25.

Vandamme J, Lettier G, Sidoli S, Di Schiavi E, Nørregaard Jensen O, Salcini AE. Les C. elegans La H3K27 déméthylase UTX-1 est essentielle au développement normal, indépendamment de son activité enzymatique. Plos Genet. 20128(5) : e1002647.

Greer EL, Maures TJ, Hauswirth AG, Green EM, Leeman DS, Maro GS, et al. Les membres du complexe de triméthylation H3K4 régulent la durée de vie d'une manière dépendante de la lignée germinale chez C. elegans. La nature. 2010466 (7304) : 383–7.

Andersen CE, Lu X, Horvitz RH. C. elegans ISWI et NURF301 s'opposent à une voie de type Rb dans la détermination de destins cellulaires multiples. Développement. 2006133(14):2695-704.

Bannister AJ, Kouzarides T. Le co-activateur CBP est une histone acétyltransférase. La nature. 1996384(6610):641-3.

Ogryzko VV, Schiltz RL, Russanova V, Howard BH, Nakatani Y. Les coactivateurs transcriptionnels p300 et CBP sont des histones acétyltransférases. Cellule. 199687(5):953-9.

Dillin A, Hsu A-L, Arantes-Oliveira N, Lehrer-Graiwer J, Hsin H, Fraser AG, et al. Taux de comportement et de vieillissement spécifiés par la fonction mitochondriale au cours du développement. Science. 2002298 (5602) : 2398-401.

Feng J, Bussière F, Hekimi S. Le transport d'électrons mitochondriaux est un déterminant clé de la durée de vie chez Caenorhabditis elegans. Cellule de développement. 20011(5) : 633-44.

Kenyon C, Hsin H. Les signaux du système reproducteur régulent la durée de vie de : C. elegans : résumé : nature. La nature. 1999399(6734):362-6.

Lin K, Dorman JB, Rodan A, Kenyon C. daf-16 : un membre de la famille HNF-3/forkhead qui peut fonctionner pour doubler la durée de vie de Caenorhabditis elegans. Science. 1997278(5341):1319-22.

Ogg S, Paradis S, Gottlieb S, Patterson GI, Lee L, Tissenbaum HA, et al. Le facteur de transcription Fork head DAF-16 transduit les signaux métaboliques et de longévité analogues à l'insuline dans C. elegans. La nature. 1997389(6654):994-9.

Henderson ST, Johnson TE. daf-16 intègre des intrants développementaux et environnementaux pour arbitrer le vieillissement chez le nématode Caenorhabditis elegans. Curr Biol. 200111(24) : 1975-1980.

Qadota H, Inoue M, Hikita T, Köppen M, Hardin JD, Amano M, et al. Établissement d'un système d'ARNi spécifique aux tissus chez C. elegans. Gène. 2007400(1-2):166-73.

Calixto A, Chelur D, Topalidou I, Chen X, Chalfie M. ARNi neuronal amélioré dans C. elegans en utilisant SID-1. Méthodes naturelles. 20107(7):554-9.

Wolkow CA, Kimura KD, Lee M-S, Ruvkun G. Réglementation de C. elegans durée de vie par la signalisation insulinique dans le système nerveux. Science. 2000290(5489):147-50.

Hamilton B, Dong Y, Shindo M, Liu W, Odell I, Ruvkun G, et al. Un criblage systématique d'ARNi pour les gènes de longévité chez C. elegans. Gènes Dev. 200519(13):1544–55.

Ni Z, Lee SS. criblages ARNi pour identifier les composants des réseaux de gènes qui modulent le vieillissement chez Caenorhabditis elegans. Brève fonction génomique. 20109(1) : 53-64.

Curran SP, Ruvkun G. Régulation de la durée de vie par des gènes conservés au cours de l'évolution essentiels à la viabilité. Plos Genet. 20073(4):e56.

Hansen M, Taubert S, Crawford D, Libina N, Lee S-J, Kenyon C. Extension de la durée de vie par des conditions qui inhibent la traduction dans Caenorhabditis elegans. Cellule vieillissante. 20076(1):95-110.

Siebold AP, Banerjee R, Tie F, Kiss DL, Moskowitz J, Harte PJ. Le cComplex 2 répressif Polycomb et le trithorax modulent la longévité et la résistance au stress de la drosophile. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010107 (1) : 169-74.

Ketel CS, Andersen EF, Vargas ML, Suh J, Strome S, Simon JA. Contributions des sous-unités aux activités d'histone méthyltransférase des complexes de groupes polycomb de mouches et de vers. Mol Cell Biol. 200525(16):6857-68.

Bender LB, Cao R, Zhang Y, Strome S. Le complexe MES-2/MES-3/MES-6 et la régulation de la méthylation de l'histone H3 chez C. elegans. Curr Biol. 200414(18) : 1639–43.

Gaydos LJ, Rechtsteiner A, Egelhofer TA, Carroll CR, Strome S. L'antagonisme entre MES-4 et le complexe répressif polycomb 2 favorise l'expression génique appropriée dans C. elegans cellules germinales. Cell Rep. 20122(5):1169-77.

Agger K, Cloos PAC, Christensen J, Pasini D, Rose S, Rappsilber J, et al. UTX et JMJD3 sont des histones H3K27 déméthylases impliquées dans la régulation et le développement du gène HOX. La nature. 2007449(7163):731-4.

Miller SA, Mohn SE, Weinmann AS. Jmjd3 et UTX jouent un rôle indépendant de la déméthylase dans le remodelage de la chromatine pour réguler l'expression génique dépendante des membres de la famille T-box. Cellule Mol. 201040(4) :594–605.

Zhao L, Zhao Y, Liu R, Zheng X, Zhang M, Guo H, et al. Le facteur de transcription DAF-16 est essentiel pour augmenter la longévité des C. elegans exposés à Bifidobacterium longum BB68. Sci Rep. 20177 (1):1-7.

Vellai T, Takacs-Vellai K, Zhang Y, Kovacs AL, Orosz L, Müller F. Influence de la TOR kinase sur la durée de vie chez C. elegans. Nature 2003 426(6967):620-0.

Apfeld J, Kenyon C. Non-autonomie cellulaire de C. elegans fonction daf-2 dans la régulation de la diapause et de la durée de vie. Cellule. 199895(2) :199-210.

Libina N, Berman JR, Kenyon C. Activités spécifiques aux tissus de C. elegans DAF-16 dans la régulation de la durée de vie. Cellule. 2003115(4):489-502.

Kaletsky R, Yao V, Williams A, Runnels AM, Tadych A, Zhou S, et al. Analyse du transcriptome de l'adulte Caenorhabditis elegans les cellules révèlent l'expression des gènes et des isoformes spécifiques aux tissus. Barsh GS, éditeur. Plos Genet. 201814(8) : e1007559.

Brenner S. La génétique de Caenorhabditis elegans. La génétique. 197477(1) :71-94.

Sulston J, Hodgkin J. Méthodes. Cold Spring Harbor Monograph Archive Volume 17 (1988): Le nématode <em>Caenorhabditis elegans</em>. 1988.

Garvin C, Holdeman R, Strome S. Le phénotype de mes-2, mes-3, mes-4 et mes-6, gènes à effet maternel nécessaires à la survie de la lignée germinale chez Caenorhabditis elegans, est sensible au dosage des chromosomes. La génétique. 1998148(1) :167-85.

Kamath RS, Fraser AG, Dong Y, Poulin G, Durbin R, Gotta M, et al. Analyse fonctionnelle systématique du Caenorhabditis elegans génome utilisant l'ARNi. La nature. 2003421(6920):231EP-237.

Timmons L, Court DL, Fire A. L'ingestion d'ARNdb exprimés par voie bactérienne peut produire une interférence génétique spécifique et puissante chez Caenorhabditis elegans. Gène. 2001263 (1–2) : 103–12.

Mello CC, Kramer JM, Stinchcomb D, Ambros V. Transfert de gènes efficace chez C.elegans : maintenance extrachromosomique et intégration de séquences transformantes. EMBO J. 199110(12):3959-70.

Mello C, Fire A. Transformation de l'ADN. Méthodes Cell Biol. 199548 : 451-82.

Livak KJ, Schmittgen TD. Analyse des données d'expression génique relative par PCR quantitative en temps réel et méthode 2 −ΔΔCT. Méthodes. 200125(4):402-8.


Quels schémas dois-je éviter lors de la modification du 3'-UTR ? - La biologie

À la fin de cette section, vous serez en mesure d'effectuer les opérations suivantes :

  • Comprendre le processus de traduction et discuter de ses facteurs clés
  • Décrire comment le complexe d'initiation contrôle la traduction
  • Expliquer les différentes manières dont le contrôle post-traductionnel de l'expression des gènes a lieu

Une fois que l'ARN a été transporté vers le cytoplasme, il est traduit en protéine. Le contrôle de ce processus dépend en grande partie de la molécule d'ARN. Comme discuté précédemment, la stabilité de l'ARN aura un impact important sur sa traduction en une protéine. Au fur et à mesure que la stabilité change, le temps disponible pour la traduction change également.

Le complexe d'initiation et le tarif de traduction

Comme la transcription, la traduction est contrôlée par des protéines qui se lient et initient le processus. En traduction, le complexe qui s'assemble pour démarrer le processus est appelé complexe d'initiation de la traduction. Chez les eucaryotes, la traduction est initiée en liant le met-ARNt initiateur au ribosome 40S. Cet ARNt est amené au ribosome 40S par un facteur d'initiation protéique, le facteur d'initiation eucaryote-2 (eIF-2). La protéine eIF-2 se lie à la molécule de haute énergie guanosine triphosphate (GTP). Le complexe ARNt-eIF2-GTP se lie alors au ribosome 40S. Un deuxième complexe se forme sur l'ARNm. Plusieurs facteurs d'initiation différents reconnaissent le capuchon 5 & 8242 de l'ARNm et des protéines liées à la queue poly-A du même ARNm, formant l'ARNm en une boucle. La protéine cap-binding eIF4F rassemble le complexe d'ARNm avec le complexe de ribosome 40S. Le ribosome balaye ensuite l'ARNm jusqu'à ce qu'il trouve un codon d'initiation AUG. Lorsque l'anticodon de l'ARNt initiateur et le codon de départ sont alignés, le GTP est hydrolysé, les facteurs d'initiation sont libérés et la grande sous-unité ribosomique 60S se lie pour former le complexe de traduction. La liaison de eIF-2 à l'ARN est contrôlée par phosphorylation. Si eIF-2 est phosphorylé, il subit un changement de conformation et ne peut pas se lier au GTP. Par conséquent, le complexe d'initiation ne peut pas se former correctement et la traduction est entravée ((Figure)). Lorsque eIF-2 reste non phosphorylé, le complexe d'initiation peut se former normalement et la traduction peut se poursuivre.

Connexion artistique

Figure 1. L'expression des gènes peut être contrôlée par des facteurs qui se lient au complexe d'initiation de la traduction.

Une augmentation des niveaux de phosphorylation d'eIF-2 a été observée chez des patients atteints de maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et la maladie de Huntington. Quel impact pensez-vous que cela pourrait avoir sur la synthèse des protéines?

La synthèse des protéines serait inhibée.

Modifications chimiques, activité protéique et longévité

Les protéines peuvent être modifiées chimiquement avec l'ajout de groupes comprenant des groupes méthyle, phosphate, acétyle et ubiquitine. L'ajout ou l'élimination de ces groupes des protéines régule leur activité ou la durée de leur existence dans la cellule. Parfois, ces modifications peuvent réguler l'endroit où une protéine se trouve dans la cellule, par exemple, dans le noyau, dans le cytoplasme ou attachée à la membrane plasmique.

Des modifications chimiques se produisent en réponse à des stimuli externes tels que le stress, le manque de nutriments, la chaleur ou l'exposition à la lumière ultraviolette. Ces changements peuvent altérer l'accessibilité épigénétique, la transcription, la stabilité de l'ARNm ou la traduction, entraînant tous des changements dans l'expression de divers gènes. C'est un moyen efficace pour la cellule de modifier rapidement les niveaux de protéines spécifiques en réponse à l'environnement. Parce que les protéines sont impliquées dans chaque étape de la régulation des gènes, la phosphorylation d'une protéine (selon la protéine qui est modifiée) peut altérer l'accessibilité au chromosome, peut altérer la traduction (en modifiant la liaison ou la fonction du facteur de transcription), peut changer la navette nucléaire ( en influençant les modifications du complexe de pores nucléaires), peut altérer la stabilité de l'ARN (en se liant ou non à l'ARN pour réguler sa stabilité), peut modifier la traduction (augmenter ou diminuer), ou peut changer les modifications post-traductionnelles (ajouter ou supprimer des phosphates ou d'autres modifications chimiques).

L'ajout d'un groupe ubiquitine à une protéine marque cette protéine pour la dégradation. L'ubiquitine agit comme un drapeau indiquant que la durée de vie de la protéine est terminée. Ces protéines sont déplacées vers le protéasome, un organite qui fonctionne pour éliminer les protéines, pour être dégradées ((Figure)). Une façon de contrôler l'expression des gènes consiste donc à modifier la longévité de la protéine.

Figure 2. Les protéines avec des étiquettes d'ubiquitine sont marquées pour la dégradation dans le protéasome.

Résumé de la section

Changer le statut de l'ARN ou de la protéine elle-même peut affecter la quantité de protéine, la fonction de la protéine ou la durée de sa présence dans la cellule. Pour traduire la protéine, un complexe initiateur protéique doit s'assembler sur l'ARN. Les modifications (telles que la phosphorylation) des protéines dans ce complexe peuvent empêcher une traduction correcte de se produire. Une fois qu'une protéine a été synthétisée, elle peut être modifiée (phosphorylée, acétylée, méthylée ou ubiquitinée). Ces modifications post-traductionnelles peuvent avoir un impact considérable sur la stabilité, la dégradation ou la fonction de la protéine.

Connexions artistiques

(Figure) Une augmentation des niveaux de phosphorylation d'eIF-2 a été observée chez des patients atteints de maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et la maladie de Huntington. Quel impact pensez-vous que cela pourrait avoir sur la synthèse des protéines?


Discussion

Dans cette étude, nous avons réalisé une analyse de la variabilité génétique du 5′ URR, du codage, et du 3′ UTR du HLA-G locus dans une série choisie au hasard de donneurs de moelle osseuse du sud-est du Brésil. Bien que plusieurs rapports aient démontré l'importance à la fois du 5′ URR et du 3′ UTR pour le profil d'expression de la HLA-G locus, une évaluation complète de la LD et de l'haplotype parmi ces sites de variation 5' URR, codant et 3' UTR n'a pas été réalisée simultanément, et le même schéma de variation observé dans le 3' UTR pourrait être présent dans la région promotrice ou même dans le gène entier. Parce que les Brésiliens représentent l'une des populations les plus hétérogènes au monde ( Parra et al. 2003) et présentent la plus grande HLA-G variabilité déjà détectée ( Castelli, Mendes-Junior et al. 2007 Castelli, Mendes-Junior, Wiezel, et al. 2007 Castelli, Mendes-Junior, et al. 2008) parmi les populations étudiées à un niveau de résolution élevé, dont l'Inde du Nord, Han polonais, allemand et chinois (Donadi et al. 2011), un niveau élevé de variabilité et de diversité des haplotypes serait attendu dans un échantillon brésilien.

La distribution de la fréquence des haplotypes du promoteur dans la population brésilienne ressemble à celle décrite pour les populations afro-américaines et européennes américaines ( Tan et al. 2005), ce qui est compatible avec l'ascendance brésilienne ( Parra et al. 2003). L'association entre les haplotypes promoteurs et HLA-G allèles présentés par le groupe d'Ober a été confirmé par les présentes données, exception faite pour l'association de l'haplotype PROMO-G010102a et de l'allèle G*01:01:08.

Bien que presque tous les haplotypes promoteurs trouvés dans la présente étude soient partagés par les Américains d'origine européenne, les Afro-Américains, les Chinois, les Danois (Ober et al. 2003 Hviid et al. 2004 Tan et al. 2005) et les Brésiliens, certaines incohérences concernant le HLA-G la diversité des promoteurs et les haplotypes ont été observés dans des études récentes. Berger et al. se sont penchés sur la variabilité des HLA-G région promotrice et comparé la fréquence de tous les sites de variation et haplotypes détectés chez les femmes européennes-américaines (EA) avec un avortement spontané récurrent et les femmes fertiles en EA en bonne santé (Berger et al. 2010). Bien que trois des sept haplotypes promoteurs fréquents trouvés dans l'étude de Berger soient partagés par la population brésilienne, la plupart des haplotypes avec une fréquence supérieure à 0,5% trouvés dans l'EA n'ont pas été détectés chez les Brésiliens. Dans l'étude de Berger, les haplotypes ont été obtenus en utilisant 12 sites de variation et les trois haplotypes les plus fréquents trouvés dans EA étaient compatibles avec les lignées de promoteurs PROMO-G010101, PROMO-G010102, PROMO-G0103 et PROMO-G0104 décrites ici. Compte tenu du contexte de la population brésilienne, le plus grand nombre d'haplotypes décrits par Berger et al. est assez inattendu et peut s'expliquer par les différentes tailles d'échantillons dans les deux études et le grand nombre d'haplotypes de régions promotrices présentant des fréquences très basses.

Une autre étude a porté sur la variabilité de la HLA-G région promotrice concernant son influence sur le niveau d'expression de HLA-G soluble ( Hviid et al. 2006), évaluant l'URR 5' entre -762 et -400 nucléotides ainsi que le polymorphisme de 14 pb chez 61 individus sains caucasiens, mais seulement les haplotypes fréquents ont été partagés entre les échantillons.

Récemment, Rizzo et al. ont abordé la variabilité du promoteur et de la région codante chez les patients atteints de lupus érythémateux disséminé et les témoins sains. Ces auteurs ont également utilisé la méthode PHASE pour déduire des haplotypes promoteurs et codants chez des individus homozygotes d'insertion de 14 pb. À l'exception d'un haplotype promoteur compatible avec les lignées PROMO-G0102 et PROMO-G0104, en ne considérant que 13 SNP promoteurs, aucun des haplotypes trouvés dans cette population italienne particulière n'est compatible avec ceux observés dans la présente série, y compris le haplotypes associés à l'insertion de la guanine à -540 et à la délétion de l'adénine à -533 ( Rizzo et al. 2008).

Les écarts observés entre les études mentionnées ci-dessus peuvent refléter les caractéristiques et la taille des populations utilisées dans chaque travail [Hviid : 61 individus ( Hviid et al. 2006) et Rizzo : 36 individus ( Rizzo et al. 2008)], ce qui peut influencent directement la précision de l'haplotypage ( Bettencourt et al. 2008).

HLA-G Haplotypes étendus

L'analyse des haplotypes utilisant 55 sites de ségrégation, 25 dans la région promotrice, 22 dans la région codante et 8 dans l'UTR 3' a révélé 28 haplotypes différents. Le schéma des haplotypes est assez concis, donnant lieu à six HLA-G lignées d'haplotypes, c'est-à-dire HG010101, HG010102, HG010103, HG0103, HG0104 et HG010108 ( fig. 2). La plus divergente de ces lignées était HG010101, qui peut être subdivisée en trois sous-lignées, chacune associée à un haplotype 3' UTR spécifique. De plus, il convient de noter que tous les autres haplotypes 3′ UTR ne se produisent qu'associés à un HLA-G lignée (tableau 2). La lignée HG010108 ne suit pas le même schéma observé dans les lignées restantes car elle possède un promoteur de la lignée HG010102 ou HG010103 et un 3' UTR de la lignée HG0103, mais une séquence codante qui n'a apparemment pas d'origine dans la lignée HG010102 ou lignées HG010103. Curieusement, les promoteurs HG010102, HG010103 et HG010108 sont les plus compatibles avec les séquences de primates (Tan et al. 2005). De plus, un petit échantillon de données de séquences 3' UTR provenant de primates non humains ( Castro et al. 2000) a révélé que les singes de l'Ancien Monde et les grands singes présentent respectivement exclusivement UTR-5 et UTR-3, qui ne sont pas si fréquents chez l'homme ( Castelli et al. 2010). Étant donné que le promoteur et les haplotypes 3'UTR de cette lignée HG010108 sont compatibles avec les primates, il est possible que cet haplotype soit en fait beaucoup plus ancien que les autres, ressemblant à un haplotype ancestral qui a été perdu par dérive génétique ou sélection. Dans la présente série, trois chromosomes n'ont pas pu être correctement attribués à une lignée spécifique car ils résultaient probablement d'un croisement entre des haplotypes fréquents. Un tel exemple est représenté par les haplotypes H07 et H27 ( fig. 3 tableau 2), qui semblent être un produit de croisement entre les haplotypes des lignées HG010101a et HG010101b dans le premier cas et de HG0104 et HG010102 dans le second cas ( Tableau 2).

Les six HLA-G les lignées d'haplotypes présentent une variation fonctionnelle principalement dans leurs régions régulatrices. Considérant la région promotrice (5' URR), la fréquence des allèles mineurs dans 24 des 25 sites de variation est supérieure à 2%, avec une diversité nucléotidique supérieure à la région codante (tableau 3) et une moyenne d'un site de variation pour 52 nucléotides. L'UTR 3' présente la fréquence des allèles mineurs supérieure à 2% dans les huit sites de variation, ainsi que la plus grande diversité de nucléotides, avec une moyenne d'un site de variation pour 45 nucléotides. Bien que la région codante ait présenté la plus faible diversité de nucléotides, avec une moyenne d'un site de variation pour 62 nucléotides et avec seulement 18 des 22 sites de variation présentant des fréquences alléliques mineures supérieures à 2 %, elle a révélé la plus grande diversité d'haplotypes. Cependant, il convient de souligner que la plupart des sites polymorphes dans la région codante sont en fait des substitutions synonymes. Par conséquent, il est plausible de proposer que les régions régulatrices (5' URR et 3' UTR) soient fonctionnellement plus variables que la région codante.

Diversité génétique et aspects fonctionnels de HLA-G Haplotypes étendus

Le niveau d'ARNm d'un gène particulier est généralement régulé par son taux de synthèse, principalement déterminé par son 5' URR, les facteurs de transcription produits et les agents microenvironnementaux, ainsi que par le taux de dégradation de l'ARNm, spécialement déterminé par le 3' UTR. influençant la stabilité et la dégradation de l'ARNm ( Kuersten et Goodwin 2003). Bien que de nombreux facteurs puissent affecter le contrôle transcriptionnel et post-transcriptionnel de la production de HLA-G ( Moreau et al. 2009), les raisons de HLA-G l'expression dans certains mais pas dans d'autres tissus n'a pas été complètement élucidée. Plusieurs éléments de preuve indiquent que de nombreuses variations de nucléotides à 5' URR et 3' UTR de la HLA-G le lieu peut influencer HLA-G l'expression et par conséquent la distribution tissulaire dans des conditions physiologiques et pathologiques. De plus, les sites de variation observés dans les introns peuvent être impliqués dans HLA-G processus de régulation, tels que l'épissage alternatif.

Les HLA-G 5′ URR est unique parmi les gènes HLA (Solier et al. 2001). En raison de la présence d'un amplificateur A modifié (enhA) et d'un élément de réponse stimulé par l'interféron supprimé (ISRE), le HLA-G le promoteur ne répond pas au NF-κB (Gobin et al. 1998) et à l'IFN-γ (Gobin et al. 1999). Parmi les éléments régulateurs connus pour stimuler HLA-G, une région de 244 pb située à -1,2 kb de l'exon 1 s'est avérée importante pour son expression spatio-temporelle chez les souris transgéniques et a été proposée pour avoir une fonction de région de contrôle de locus (LCR) ( Schmidt et al. 1993 Yelavarthi et al. 1993 ). Ce LCR présente un site de liaison pour le facteur CREB1 -1380/-1370, qui se lie également à deux éléments de réponse AMPc supplémentaires aux positions -934 et -770 de l'ATG. CREB1 permet la transactivation du promoteur avec les coactivateurs CREB-binding protein (CBP)/P300 (Gobin et al. 2002). De plus, un site de liaison (Interferon Sequence Responsive Element/ISRE) pour le facteur de réponse IFN-1 (IRF-1) est situé à la position -744 pb ( Lefebvre et al. 2001), à côté d'un élément non fonctionnel de type GAS (- 734) ( Chu et al. 1999) et est impliqué dans HLA-G transactivation après traitement à l'IFN-β (Lefebvre et al. 2001). Les HLA-G Le promoteur contient également un élément de choc thermique à la position -459/-454 qui se lie au facteur de choc thermique-1 (HSF-1) ( Ibrahim et al. 2000) et un site de liaison au récepteur de la progestérone à -37 pb d'ATG ( Yie et al. . 2006). D'autre part, le facteur de liaison à l'élément ras sensible 1 (RREB-1) régule à la baisse HLA-G l'activité du promoteur à travers trois éléments de réponse ras situés aux positions -1356, -142 et-53 ( Flajollet et al. 2009) et est susceptible d'agir par l'intermédiaire de la protéine de liaison C-terminale (CtBP) impliquée dans le remodelage de la chromatine ( Shi et al. 2003).

De nombreux polymorphismes de la région promotrice (tableau 1 fig. 4) coïncident avec ou sont proches d'éléments régulateurs connus ou putatifs et peuvent donc affecter la liaison de HLA-G facteurs réglementaires. Par exemple, ce phénomène a été démontré par le groupe d'Ober concernant le SNP -725 G/C/T, un site de variation très proche de l'ISRE, dans lequel l'allèle -725G était associé à un niveau d'expression significativement plus élevé par rapport aux autres ( Ober et al. 2006). De plus, outre les sites de variation influençant la liaison des facteurs de transcription en soi, le statut de méthylation de la HLA-G Le promoteur du gène est crucial pour l'activité transcriptionnelle du gène (Moreau et al. 2003 Mouillot et al. 2005) et l'état de méthylation du promoteur peut également être affecté par des polymorphismes localisés au niveau des sites CpG ( Ober et al. 2006).

Différences nucléotidiques entre les deux plus fréquentes HLA-G lignées, G010101a et HG010102.

Différences nucléotidiques entre les deux plus fréquentes HLA-G lignées, G010101a et HG010102.

Les HLA-G 3′ UTR contient plusieurs éléments régulateurs ( Kuersten et Goodwin 2003) y compris des signaux de polyadénylation et des éléments riches en AU ( Yie et al. 2008 Alvarez et al. 2009), et des sites polymorphes qui peuvent potentiellement influencer HLA-G transcription, traduction, ou les deux par plusieurs mécanismes différents, en particulier des cibles pour les microARN (miARN) ( Castelli et al. 2009). Parmi eux, il convient de mentionner le polymorphisme de 14 pb, qui a été associé à l'ampleur de la production de HLA-G ( Rebmann et al. 2001), notamment en modulant HLA-G Stabilité de l'ARNm ( Hiby et al. 1999 O'Brien et al. 2001 Hviid et al. 2003 Rousseau et al. 2003). Bien que les mécanismes impliqués ne soient pas élucidés, HLA-G les allèles présentant la séquence de 14 pb (5′-ATTTGTTCATGCCT-3′) ( Harrison et al. 1993) ont été associés à une production plus faible d'ARNm pour la plupart des isoformes liées à la membrane et solubles dans les échantillons de trophoblastes ( Hviid et al. 2003 Hviid 2006). D'autre part, une fraction de HLA-G Les transcrits d'ARNm présentant l'insertion de 14 bases peuvent être davantage traités (épissés alternativement) par l'élimination de 92 bases de la maturité HLA-G ARNm ( Hiby et al. 1999 Hviid et al. 2003), produisant de plus petits HLA-G transcrits, signalés comme étant plus stables que les formes complètes d'ARNm ( Rousseau et al. 2003). Outre le polymorphisme de 14 pb, deux sites de variation à l'UTR 3' ont été rapportés pour influencer HLA-G expression. La présence d'une adénine à la position +3187, qui est à 4 pb en amont d'un motif riche en AU, médie la dégradation de l'ARNm, conduisant à une diminution HLA-G expression ( Yie et al. 2008). La présence d'une guanine à la position +3142 peut augmenter l'affinité des microARN miR-148a, miR-148b et miR-152 pour le HLA-G ARNm, diminuant ainsi la disponibilité de l'ARNm par la dégradation de l'ARNm et la suppression de la traduction ( Tan et al. 2007). En plus du +3142 SNP, une récente analyse in silico a révélé que plusieurs miARN humains ont le potentiel de se lier au HLA-G ARNm 3′ UTR et peut influencer HLA-G Cependant, l'affinité de liaison pourrait être influencée par les polymorphismes présents dans leurs régions cibles, soulignant le rôle du polymorphisme de 14 pb et des SNP +3003, +3010, +3027 et +3035 ( fig. 3), qui englobent un région de seulement 32 nucléotides ( Castelli et al. 2009 Donadi et al. 2011).

Alleles from these three major 3′ UTR polymorphic sites associated with HLA-G production are in strong LD with each other, illustrating a scenario in which their influence may not be mutually exclusive ( Castelli et al. 2010). It is noteworthy that the 14-bp insertion is always accompanied by the +3142G and +3187A alleles ( fig. 3), both previously associated with low mRNA availability, indicating that the low mRNA production associated with the 14-bp insertion ( Hviid et al. 2003) may also be a consequence of the presence of these polymorphisms associated with the 14-bp polymorphism ( Castelli et al. 2010). Besides, these three polymorphisms present a high LD with promoter variation sites ( fig. 3 and table 2), which indicates that, in an in vivo scenario, given a proper microenvironment stimulus for HLA-G expression, the rate of transcription, and translation may be influenced both by promoter and by 3′ UTR polymorphisms, that is, each variation site exerts its influence in a coordinated and dependent manner.

Genetic Diversity and Evolutionary Aspects of HLA-G Extended Haplotypes

Given the immune tolerance property of HLA-G and its benign or harmful presence depending on the situation, the expression of this gene must be under very tight control ( Donadi et al. 2011). It was previously shown that the pattern of variation at the HLA-G promoter region is characterized by two divergent lineages of promoter haplotypes that are maintained by balancing selection in worldwide human populations. These two divergent lineages may have different promoter activity and might be involved in a fine balance between high-expressing and low-expressing HLA-G haplotypes ( Tan et al. 2005). Our data do corroborate the presence of these two main HLA-G lineages, in which the extended HLA-G lineages HG010102, HG010103, HG010108, and HG0104 (left part of fig. 2) correspond to the first one of Ober’s lineage, whereas extended lineages HG010101 and HG0103 correspond to the second Ober’s lineage ( table 1).

Regarding the HLA-G locus as a whole, the two most frequent lineages, that is, sublineage HG010101a (H01 and H05) and lineage HG010102 (H10 to H15), which are equally frequent (about 26%) and account for more than 52% of the HLA-G haplotypes, are very different from each other. In fact, they differ in more than 50% of the 55 segregating sites analyzed, especially in the 5′ URR and 3′ UTR, with 11 and 4 fixed differences, respectively ( fig. 4). Most of these nucleotide differences coincide with or are close to known or putative transcription factor–binding sites at the 5′ URR or are even present at the 3′ UTR sites that have been reported to influence HLA-G mRNA availability (14-bp polymorphism, +3142 and +3187 SNPS). Additionally, both lineages do present several differences in the coding region, but the same G*01:01 HLA-G protein is encoded in approximately 79.8% of cases.

The coding region suffers a strong selective pressure for invariance (purifying selection), that is, preservation of nucleotide and amino acid sequences, reduced variability, and lower than expected nonsynonymous mutation rate ( Castro et al. 2000). In fact, strong evidence of purifying selection at the coding region was disclosed by the performance of a synonymous and nonsynonymous nucleotide substitution test considering all HLA-G alleles available at the IMGT database, which revealed an excess of synonymous changes in all exons (1—5), which is consistent with purifying selection (Mendes-Junior CT et al., unpublished data). Because HLA-G presents several biological effects related to the control of immune response ( Lee et al. 1995 Diehl et al. 1996 Ishitani et al. 2003), one may expect that an invariable mechanism of maternal tolerance should be more effective, conferring a higher reproductive fitness. It is possible that such purifying selection would result from this tolerogenic feature of the HLA-G molecule. For example, LILRB1 and LILRB2 are receptors expressed on the surface of several leukocytes and they bind to the α3 domain of the HLA-G molecule. Given that LILRBs are considered to be the major HLA-G receptors, it is noteworthy that only one worldwide HLA-G allele do present a nonsynonymous polymorphic site at exon 4 (G*01:06), which codes the α3 domain of the molecule. One might expect that polymorphic residues observed in this domain may negatively influence LILRB interactions, modulating the inhibitory intracellular signaling. It is interesting to observe that the only frequent allele with a nonsynonymous mutation at exon 4 (g*01:06) has been associated with preeclampsia in several populations ( Donadi et al. 2011).

In contrast to the coding region, the regulatory regions (5′ URR and 3′ UTR) suffer selection toward heterozygosis (balancing selection) ( Aldrich et al. 2002 Tan et al. 2005 Mendes-Junior et al. 2007 Castelli et al. 2010). It could be possible that the balancing selection signature at the 3′ UTR region results from a hitchhiking effect of balancing selection at the 5′ URR. However, this scenario is not straightforward, given that an in silico study revealed that most of the polymorphic sites of the 3′ UTR region are miRNA-binding sites and their alleles presumably affect the miRNA-binding affinity ( Castelli et al. 2009). These results suggest that these miRNAs might play a relevant role on the HLA-G expression pattern and, hence, the 3′ UTR region would be a direct target for balancing selection.

The coexistence of different selective pressures over a given gene would be favored by intragenic recombination. In fact, the existence of three recombining haplotypes in the present sample support the existence of crossing-over events throughout the HLA-G gene, particularly inside the HLA-G coding-region. It should be emphasized that different patterns of natural selection shaping variability of different parts of a same gene have been previously observed. Various class I and II MHC genes have provided evidence consistent with both balancing and purifying selection in humans, mice, and elephants. Although HLA class I antigen-binding sites are suffering overdominant selection, coding regions that are not involved in antigen presentation appear to have experienced purifying selection ( Hughes and Nei 1989 Archie et al. 2010). Outside the MHC, there is strong evidence that balancing selection has shaped the pattern of variation of the 5′ URR region of the CCR5 gene ( Bamshad et al. 2002 Ramalho et al. 2010), whereas its coding region has been subject to positive selection or neutral evolution ( Sabeti et al. 2005).

In order to better evaluate which polymorphic sites are in fact driven by these balancing selection signatures, windows of 150-bp in the promoter, coding, and 3′ UTR regions were established and the Tajima’s were calculated in each one of them. The promoter region did present three windows with significantly positive Tajima’s values: one window with the variation −1306, another window with variations −762, −725, −616, −689, and −666, and a third window with the variation −201. The 3′ UTR region did present significantly positive Tajima’s only in the window with the variations +3142, +3187, and +3196. The coding region presented two windows with significantly positive Tajima’s values, one with the variations +15 and +36 at exon 1 and +99, +126, +130, and +147 at intron 1, and the other with the variation +372. Interestingly, these windows are not adjacent and may indicate polymorphisms with a greater functional relevance. For example, the position −1306 is in the LCR of the HLA-G gene and may influence the binding of several transcriptional factors, including the RREB-1. The positions −762, −725, and −716 are close to the ISRE motif present around position −744, a binding site for IRF-1. The position −201 is in the nonfunctional enhancer A, which may influence its functionality. In addition, positions −201, +15, and +36 are in complete LD with position −1306, which may also explain such high Tajima’s value by a hitchhiking effect. However, the window with the polymorphic sites in intron 1 (+99 to +147) was in fact intriguing. It is not possible to evaluate the impact of such polymorphisms in the HLA-G function, unless they influence HLA-G splicing patterns, the mRNA secondary structure, or its stability. The polymorphic site +372 may be not relevant because it is a synonymous exchange, but it is in elevated LD with all promoter variations discussed above. The 3′ UTR region presented balancing selection signature only in the window with polymorphic sites that were evaluated regarding their functional relevance (+3142 influencing miRNA binding and +3187 influencing mRNA stability). Taking these evidences, we believe that indeed balancing selection may act primarily in the regulatory regions in the most functionally relevant polymorphic sites.

Les HLA-G trend toward heterozygosity may assure a fine balance between high-expressing and low-expressing HLA-G haplotypes, that is, during pregnancy, high-expressing haplotypes would be favored in the absence of infection, whereas low-expressing haplotypes would be favored in the presence of infection. Apparently, the presence of both a high-expressing and a low-expressing haplotypes in an individual may have been an advantage during evolution, proning individuals to face situations when a high or low HLA-G expression is profitable. This is strongly reinforced by all the neutrality tests performed (Ewens–Watterson, Tajima’s and Fu and Li’s F et ), which revealed evidences of balancing selection acting only on the regulatory regions (5′ URR and 3′ UTR) and on the HLA-G locus as whole, probably by a hitchhiking effect due to the regulatory regions surrounding the coding region. These results may be, however, obscured by the population history (admixture) that characterizes this Brazilian urban population. Population stratification, for example, may add to selection, overestimating the balancing selection signatures obtained here. However, these same evidences have been found in other populations, such as Han Chinese, African American, and European American ( Tan et al. 2005). Nevertheless, analyses of other worldwide autochthonous population samples should be carried out to reinforce this hypothesis.

Due to the observation of very divergent HLA-G lineages, as illustrated in figure 4, accounting for more than 52% of the HLA-G haplotypes, one may argue that the six main HLA-G lineages (HG010101 and their sublineages, HG010102, HG010103, HG010108, HG0103, and HG0104) as well as the very divergent HLA-G lineages ( fig. 2, sides A and B) are also suffering balancing selection toward heterozygosis and that these very divergent HLA-G lineages might be associated with different HLA-G expression profiles. The Ewens–Watterson neutrality test was used to evaluate this matter, and three additional tests were performed considering 1) the main HLA-G lineages of each sample, with all the HG010101 lineages stratified into their sublineages and each crossing considered to involve different haplotypes 2) the main HLA-G lineages of each sample, with all HG010101 lineages considered as a whole, the possible crossing-overs between sequences of the same lineage considered as an allele of this lineage and the possible crossing-overs between different lineages considered as different haplotypes and 3) the side (A or B) of figure 2 in which each HLA-G haplotype of each sample was placed, in order to evaluate the heterozygosis between very divergent HLA-G lignées. All these tests revealed negative normalized F values, but only the last test (divergent lineages) did reveal a significant negative normalized F valeur (F = −1.9637, P = 0.0205). A closer evaluation of the HLA-G lineages from sides A and B ( fig. 2) reveals that each side is composed exclusively by HLA-G haplotypes harboring one of the promoter lineages proposed by Tan et al. (2005). Therefore, although the inclusion of both the 3′ UTR and the coding regions enhance the resolution of the HLA-G network, the present results corroborate previous findings ( Tan et al. 2005), that is, the existence of two highly divergent lineages of haplotypes(each one with sublineages) in diverse human populations, which may have very different transcriptional activity (determined by both the promoter and the 3′ UTR variability) and might result in precise and adequate protein levels.

In conclusion, the HLA-G locus seems to present six different HLA-G lineages showing functional variations mainly in nucleotides of the regulatory regions. These include differences in the 5′ URR at positions that either coincide with or are close to known transcription factor–binding sites and differences in the 3′ UTR mainly at positions that have already been reported to influence HLA-G mRNA stability and degradation rate. The evidence of balancing selection acting on the regulatory regions indicates that these HLA-G lineages are probably related to different expression profiles, depending on microenvironmental factors and on physiological or pathological conditions of the individual.


Voir la vidéo: DNA Transcription Made EASY. Part 1: Initiation (Août 2022).