The intron-containing transcript: an evolutionarily conserved characteristic of genes orthologous to nxf1 (Nuclear eXport Factor 1)

Full Text

Введение Существование транскриптов с невырезанным гомологичным интроном является характерной особенностью генов nxf1 (nuclear export factor) у разных организмов: человека — Hs nxf1 (Li et al., 2006), мыши — Mm nxf1 (Sasaki et al., 2005), Dm nxf1 дрозофилы (Ivankova et al., 2010). Ген nxf1 является наиболее древним в эволюционно консервативном семействе генов, получившем синонимичное название, и отвечает за транспорт всех типов мРНК из ядра в цитоплазму (Herold et al., 2000; 2003). Интрон, который может вырезаться или сохраняться в транскриптах генов nxf1, мы будем называть кассетным. В генах nxf1 позвоночных это интрон 10–11, а в генах nxf1 дрозофилид — интрон 5–6. Эволюционно консервативным является и окружение соответствующего кассетного интрона — перед ним находится экзон 110 п. н., а после него — экзон 37 п. н. Причем кассетный интрон разделяет экзоны не в соответствии с рамкой считывания. Нами показано, что у D. melanogaster ген Dm nxf1, исходно получивший название sbr (small bristles), имеет альтернативный транскрипт, содержащий кассетный интрон 5–6. В головах взрослых мух методом Нозерн-блот-гибридизации транскрипта с интроном идентифицируется больше, чем полностью сплайсированного транскрипта, что предполагает значимость транскрипта с невырезанным интроном именно в тканях головы (Ivankova et al., 2010). Пытаясь ответить на вопрос о значении транскрипта генов nxf1 с невырезанным интроном, мы поставили перед собой задачи определить: 1. Какие организмы в генах семейства nxf имеют интрон, разделивший экзоны в 110 и 37 п. н., и для каких генов nxf известен транскрипт, содержащий кассетный интрон. 2. Какие последовательности кассетного интрона являются эволюционно консервативными и, следовательно, могут быть функционально значимыми. 3. Какие особенности могут быть свойственны белку, который соответствует транскрипту с кассетным интроном, и отличают такой белок от известного полноразмерного белка NXF1. Изложение основного материала Сохранение интрона в транскрипте — один из вариантов альтернативного сплайсинга Большинство генов высших эукариотических организмов имеет мозаичную структуру и состоит из экзонов и интронов. При созревании транскрипта в ядре интроны, как правило, вырезаются в процессе сплайсинга (Burge et al., 1999), и из ядра выходят транскрипты, не содержащие интронов. Альтернативный сплайсинг, использование альтернативных промоторов и альтернативных сайтов полиаденилирования транскриптов позволяет увеличить сложность протеома при том же числе генов, и в результате одному гену может соответствовать до нескольких тысяч разных белков (Graveley, 2001; Maniatis, Tasic, 2002; Stamm et al., 2005). Оценка транскриптома человека различными методами показала, что транскрипты около 90 % генов претерпевают альтернативный сплайсинг (Dehay, Kennedy, 2009; Mollet et al., 2010), а нарушение сплайсинга часто становится причиной заболевания (Blencowe, 2000; Black, 2003; Faustino, Cooper, 2003; Michael et al., 2005). Среди альтернативных транскриптов особое место занимают те, которые сохраняют интрон (Kan et al., 2002; Matlin et al., 2005; Michael et al., 2005; Galante et al., 2004). Около 40 % генов человека имеют интрон-содержащие транскрипты (Mollet et al., 2010). Если количество транскриптов, сохранивших интрон, значительное, и появление таких транскриптов специфично, т. е. зависит от типа клеток или стимулируется какими-то воздействиями, можно предположить функциональную значимость транскриптов с интроном (Galante et al., 2004; Michael et al., 2005). Появление транскриптов, содержащих интрон, наблюдается при различных заболеваниях человека, в том числе раковых, являясь своеобразным биоиндикатором болезни (Michael et al., 2005). Известны примеры функциональной значимости особых белков, соответствующих интрон-содержащим транскриптам (Forrest et al., 2004; Michael et al., 2005). Например, у крысы гену Id3, вовлеченному в контроль клеточного цикла, соответствуют два транскрипта, один из которых (Id3a) содержит интрон (Forrest et al., 2004). Транскрипт, содержащий интрон, в норме не образуется, а появляется при повреждении сосуда. Интрон-содержащему транскрипту соответствует особый белок, который функционирует как ограничитель пролиферации, осуществляя регуляцию ответа на сосудистые повреждения по механизму «обратной петли» (Forrest et al., 2004). Сохранение интрона может быть основным вариантом альтернативного сплайсинга, как это описано для гена tgif2 мыши (Melhuish, Wotton, 2006). Этот ген у мыши и человека кодирует репрессор транскрипции, содержащий гомеодомен — TGIF (Thymine Guanine Interacting Factor). У мыши только в 25–50 % случаев во всех тканях вырезается интрон, располагающийся в кодирующей части гена — внутри экзона 2. Вырезание интрона не изменяет рамку считывания, поэтому такому транскрипту соответствует белок на 39 аминокислот более короткий, чем тот, который соответствует транскрипту с сохраненным интроном. Оба белковых продукта у мыши являются функционально активными. Интересно, что у человека для ортологичного гена tgif2 вариант транскрипта с сохранением интрона является единственным (Melhuish, Wotton, 2006). В большинстве случаев в интроне, сохраненном в транскрипте, присутствует преждевременный стоп-кодон, что приводит к прерыванию трансляции и появлению укороченного белка (Galante et al., 2004). Удаление интронов в результате сплайсинга предотвращает появление укороченных или измененных белков, часто вредных для клетки (Nott et al., 2003). Существует механизм, называемый NMD — nonsense mediated mRNA decay, препятствующий выходу из ядра транскриптов, содержащих преждевременный стоп-кодон (Gonzalez et al., 2000; Lareau et al., 2004; Reznik, Lykke-Andersen, 2010). Такой контроль качества транскриптов подразумевает необходимость их трансляции в ядре, что является предметом дискуссии (David et al., 2012). Транскрипты, содержащие преждевременный стоп-кодон, проходят проверку качества не только в ядре, но и в цитоплазме в период трансляции, подвергаясь деградации в цитоплазматической системе NMD (Wagner, Lykke-Andersen, 2002; Wilusz et al., 2001). Механизм деградации транскриптов в цитоплазме у дрожжей, дрозофилы и позвоночных различный (Gatfield et al., 2003; Gatfield, Izaurralde, 2004). У дрозофилы мРНК, содержащая преждевременный стоп-кодон, узнается системой NMD независимо от присутствия комплекса, сохраняющего взаимодействие с мРНК в местах произошедшего сплайсинга (EJC — exon-exon junction complex), что характерно для млекопитающих (Gatfield et al., 2003). У дрозофилы транскрипт, содержащий преждевременный стоп-кодон, расщепляется эндонуклеазой вблизи стоп-кодона, и каждый из образовавшихся фрагментов транскрипта подвергается деградации. При этом 5΄- фрагмент деградирует путем экзонуклеотического переваривания с участием экзосомы, а фрагмент 3´ расщепляется экзонуклеазой XRN1 (Gatfield, Izaurralde, 2004). Присутствие в цитоплазме транскриптов с невырезанным интроном в ощутимых количествах предполагает их иммунность к NMD (Michael et al., 2005). Сохранение кассетного интрона в транскриптах генов семейства nxf у разных организмов Интрон между экзонами 110 и 37 п. н. присутствует не только в генах nxf1, но и в большинстве генов-паралогов этого семейства, имеющих интроны (табл. 1). Существование транскриптов, сохраняющих интрон, доказано для генов Mm nxf1 мыши (Sasaki et al, 2005), Hs nxf1 человека (Li et al., 2006) и Dm nxf1 дрозофилы (Ivankova et al., 2010) и можно предположить и для генов nxf1 других видов животных, поскольку в базах данных (FlyBase, Genbank, UCSC Genome) есть сведения об ESTs (express sequence tags), включающих части последовательностей кассетного интрона и смежного экзона (табл. 1). Транскрипты, включающие последовательность кассетного интрона, известны и для генов паралогов — Mm nxf7 и Hs nxf3. Среди животных, для которых имеется информация о генах семейства nxf (FlyBase, Genbank, UCSC Genome), мы выявили 3 таксономические группы разного уровня, в каждой из которых кассетный интрон генов nxf1 имеет свои характерные черты. 1. Позвоночные — с кассетным интроном 10–11 в генах nxf1. В интроне 10–11 позвоночных путем выравнивания последовательностей кассетных интронов нами выявлено четыре участка протяженной гомологии (рис. 1): 1) 5´- концевая последовательность; 2) фрагмент, содержащий конститутивный транспортный элемент — СТЕ (constitutive transport element), характерный для ретровирусов (Li et al., 2006); 3) третий консервативный участок; 4) 3´- концевая последовательность (Mamon et al., в печати). 2. Дрозофилиды — с кассетным интроном 5–6 в генах nxf1, который соответствует интрону 10–11 в генах nxf1 позвоночных, располагаясь между эволюционно консервативными экзонами в 110 н. п. и 37 н. п. В кассетных интронах 5–6 генов nxf1 дрозофилид отсутствуют участки протяженной гомологии, характерные для кассетных интронов генов nxf1 позвоночных. В то же время у кассетных интронов 5–6 генов nxf1 разных видов дрозофилы есть общие черты — это наличие двух протяженных последовательностей поли (А) (рис. 1). В генах-паралогах nxf1 у D.melanogaster интрон, соответствующий кассетному, отсутствует. В гене Dm nxf2, имеющем интрон-экзонную структуру, экзон 147 н. не разделен интроном, ген Dm nxf4 интронов не содержит, а ген Dm nxf3 не имеет интронов в белок-кодирующей части (FlayBase, 2013). 3. Нематоды (Caenorhabditis и Trichinella spiralis) — с интроном 5–6 или 6–7 в генах nxf1. Размер кассетного интрона у этой группы животных на порядок меньше по сравнению с размером соответствующего интрона в генах nxf1 у позвоночных и дрозофилид (табл. 1). В настоящий момент только для гена Ce nxf1 известен альтернативный транскрипт, сохраняющий последовательность кассетного интрона 6–7, а для остальных нематод, в том числе паразитической Trichinella spiralis, данные отсутствуют (табл. 1). Выравнивание последовательностей соответствующих интронов генов nxf1 нематод участков протяженной гомологии не обнаруживает. Однако между кассетными интронами генов nxf1 у нематод есть сходство, отличающее эту группу от других проанализированных нами таксономических групп животных — это повышенное содержание тимина (Т), что не свойственно кассетным интронам генов nxf1 других организмов, например дрозофилы (D. melanogaster) или человека (H. sapiens) (табл. 2). Существование эволюционно консервативных последовательностей или характерных черт в кассетных интронах nxf1 в пределах одной таксономической группы можно рассматривать как функционально значимые особенности интрона, причем такие особенности могли возникнуть независимо в разных таксонах. Важно понять, нужны ли они для появления специфической формы белка, соответствующей интрон-содержащему транскрипту, или эволюционно консервативные последовательности кассетного интрона имеют самостоятельные функции. Тогда какие? Важной особенностью кассетного интрона в генах nxf1 позвоночных и дрозофилид является способность образовывать сложную вторичную структуру (Golubkova et al., 2012). Эта особенность может быть адаптивной и для интрон-содержащего транскрипта. Сравнивая вторичные структуры альтернативных транскриптов генов nxf1 дрозофилы и человека (рис. 2 и 3), можно отметить, что присутствие интрона в транскрипте локально меняет его вторичную структуру, что само по себе неудивительно. Важно то, что характер вторичной структуры транскрипта может быть существенным для его пост-транскрипционной судьбы (Kozak, 2005; Wan et al., 2011). Сравнение перечисленных групп животных по особенностям кассетного интрона генов nxf1 позволяет заключить, что более консервативным является наличие транскрипта, содержащего кассетный интрон, а не нуклеотидные последовательности самого интрона. Адаптивные свойства последовательностей интрона могут формироваться разными путями в различных таксономических группах организмов. Если предположить функциональную значимость транскрипта, сохраняющего интрон, то консервативные последовательности кассетного интрона могут обеспечивать защиту транскрипта от NMD или благоприятствовать ядерному экспорту интрон-содержащего транскрипта. Таким свойством обладает последовательность СТЕ, найденная в интронах 10–11 генов nxf1 у позвоночных (Li et al., 2006). Возможно, в интроне 5–6 в генах nxf1 у дрозофилид аналогичную функцию берут на себя протяженные последовательности поли (А). Для D. melanogaster показано, что последовательность поли (А), располагающаяся после стоп-кодона, повышает иммунность транскрипта к NMD в зависимости от расстояния между ними (Behm-Ansmant et al., 2007). Если расстояние между стоп-кодоном и последовательностью поли (А) не превышает 397 н., это позволяет транскрипту избежать NMD (Behm-Ansmant et al., 2007; Hansen et al., 2009). Важно отметить, что в транскрипте гена Dm nxf1, содержащем кассетный интрон, преждевременный стоп-кодон в интроне находится на расстоянии 289 н. от первой последовательности поли (А) в этом интроне. У пяти видов дрозофилы, геном которых секвенирован, между преждевременным стоп-кодоном в интроне 5–6 и первой протяженной последовательностью поли (А) расстояние больше 397 н., но не превышает 425 н. Отсутствие экспериментальных данных не дает оснований для однозначного ответа на вопрос о том, насколько первая последовательность поли (А) в интроне 5–6 гена nxf1 дрозофилид защищает транскрипт с интроном от деградации в цитоплазме. Белок, соответствующий интрон-содержащему транскрипту, не может обеспечивать транспорт различных мРНК из ядра в цитоплазму, поскольку в нем нет доменов NTF2-like и UBA (рис. 4), обеспечивающих связь с нуклеопоринами, но может выполнять специализированные функции. Учитывая то, что у D. melanogaster транскрипт с интроном является мажорным в тканях головы взрослых насекомых, функции соответствующего белка могут быть важны для мозга и сенсорных органов. Интроны в генах эукариотических организмов Кассетный интрон условно разделяет ген nxf1 на две функциональные половины — рецепторную, отвечающую за взаимодействие с РНК, и транспортную, позволяющую, взаимодействуя с другими белками, обеспечивать транспорт комплекса макромолекул через ядерные поры (рис. 4 А). Существование транскрипта с невырезанным интроном при определенных условиях может стать источником редуцированных белков, за счет наличия стоп-кодона в интроне. Известно, что в эволюции появление итронов позволило в значительной степени увеличить сложность протеома при незначительном увеличении числа генов (Nilsen, Graveley, 2010). Исходя из представлений о происхождении генов в результате перетасовки функциональных элементов генома (Gilbert, 1978), интроны могли появиться в результате сохранения фланговых последовательностей. Этой точки зрения придерживаются сторонники теории раннего происхождения интронов («intron early»), предполагающие, что интроны возникли у общего предка про- и эукариотических организмов (Darnell, Doolittle, 1986; Gilbert, 1986). В геномах многоклеточных часто встречаются гены, происхождение которых можно объяснить путем перетасовки экзонов (Patthy, 1999). Наличие интронов способствует альтернативному сплайсингу и транс-сплайсингу, внутригенной рекомбинации, дальнейшим перетасовкам функциональных центров при образовании новых генов (de Souza, 1996; Fedorova, Fedorov, 2003). Интроны составляют около 95 % длины первичного транскрипта белок-кодирующих генов млекопитающих. Объясняя причину распространения некодирующих белок последовательностей в пределах генов, кодирующих белки в геномах высших эукариот, Мэттик (Mattick, 1994) первым начал разрабатывать концепцию о функциональной значимости интонов. Проникнув в геном эукариот, интроны могли завоевать новое генетическое пространство благодаря адаптивным функциям, которые они привнесли в хозяйский геном. Весьма вероятно, что интроны, как и другие белок-некодирующие последовательности, являются носителями генетической информации, необходимой для взаимосвязанной и согласованной регуляции экспрессии разных генов (Mattick, 1994, 2001; Mattick, Gagen, 2001; Mattick, 2010). Интроны как последовательности, не кодирующие белок, могли служить полигоном для встраивания мобильных генетических элементов, представляя собой мобильную составляющую генома. Этой концепции придерживаются сторонники «позднего происхождения интронов» («intron late»), связывающие появление сплайсосомных интронов, удаляемых сплайсингом из пре-мРНК, с возникновением эукариот (Cavalier-Smith, 1991; Mattick, 1994). Существует мнение, что в основе происхождения интронов лежит и тот и другой механизм, а распространение интронов у высших эукариот вызвано тем, что вместе с интронами в геном пришли сигнальные последовательности, участвующие в регуляции генной экспрессии (обзор Fedorova, Fedorov, 2003). Интроны, как правило, не попадают в зрелый транскрипт, они служат регуляторами транскрипции, а, будучи вырезанными, часто являются источником некодирующих РНК, также участвующих в регуляции экспрессии генов (Mattick, 1994; 2009; Mattick, Gagen, 2001). Сохраняясь в транскрипте, интроны при наличии соответствующих маркерных последовательностей, могут участвовать в пост-транскрипционной регуляции экспрессии гена, влияя на транспорт транскрипта из ядра в цитоплазму, обеспечивая его стабильность и местоположение, а также эффективность трансляции. Особенности кассетного интрона в генах nxf1 Если последовательности, которые содержит интрон, имеют адаптивное значение, они, как правило, эволюционно консервативны. Поиск участков протяженной гомологии в пределах кассетных интронов разных групп животных показал, что такие последовательности существуют как в кассетных интронах генов nxf1 позвоночных, так и в кассетных интронах генов nxf1 дрозофилид. Эти последовательности не обнаруживают структурного сходства, но позволяют проследить определенные функциональные аналогии. Характерной особенностью кассетного интрона 10–11 в генах nxf1 позвоночных является присутствие протяженных гомологичных последовательностей, одна из которых содержит CTE (constitutive transport element). Известно, что последовательность СТЕ непосредственно взаимодействует с фактором ядерного экспорта мРНК — Tap (Hs NXF1) (Grüter et al., 1998; Braun et al., 1999; Bachi et al., 2000). Поскольку в норме происходит ограничение ядерного экспорта и экспрессии мРНК, содержащих интроны (Coyle et al., 2003), необходимо, чтобы интрон-содержащие транскрипты преодолевали систему проверки качества в ядре. Этому способствует последовательность СТЕ, позволяющая транскриптам, содержащим интроны, беспрепятственно выходить из ядра, используя транспортную систему NXF1 (Guzik et al., 2001). Если учесть, что NXF1 обеспечивает ядерно-цитоплазматический транспорт мРНК, содержащих поли (А) (Herold et al., 2003), тогда присутствие последовательностей поли (А) в составе интрона 5–6 в гене nxf1 у дрозофилид может благоприятствовать экспорту из ядра транскрипта, сохранившего подобный интрон. Другая возможность — это приобретение интроном последовательностей, которые бы позволяли воспринимать стоп-кодон, расположенный в начале интрона, как канонический, а не преждевременный. Последовательность поли (А) создает позиционную информацию, необходимую для того, чтобы различить канонический и преждевременный стоп-кодоны у дрозофилы (Gatfield et al., 2003). Высокое содержание транскрипта гена Dm nxf1 с интроном 5–6 в головах взрослых особей дрозофилы свидетельствует о том, что такие транскрипты иммунны к NMD (Ivankova et al., 2010). Таким образом, и в кассетном интроне 10–11 у позвоночных и в кассетном интроне 5–6 у дрозофилид существуют последовательности, которые могут объяснить присутствие интрон-содержащего транскрипта гена nxf1 в количестве, сравнимом с содержанием универсального транскрипта и даже превышающем его, например у D. melanogaster (Herold et al., 2001; Sasaki et al., 2005; Ivankova et al., 2010). Важно понять функциональную значимость таких транскриптов. Существуют ли они потому, что соответствующая им редуцированная форма белка NXF1 выполняет какие-то важные специализированные функции, отличные от функций полноразмерного белка. Особенности белка, который соответствует транскрипту, содержащему кассетный интрон гена nxf1 у разных организмов В настоящий момент существование редуцированного белка, соответствующего транскрипту гена nxf1, содержащего кассетный интрон, показано только для человека (Li et al., 2006). Белок, который является результатом трансляции транскрипта, сохранившего интрон, лишен доменов NTF2-like и UBA-like (рис. 4 Б). Функции белка, соответствующего интрон-содержащему транскрипту у человека, остаются неисследованными. У человека укороченный белок NXF1 на С-конце содержит семнадцать аминокислот, транслируемых с использованием последовательности интрона 10–11 до первого стоп-кодона в этом интроне (Li et al., 2006). Эволюционный консерватизм этой С-концевой последовательности свидетельствует в пользу предположения о функциональной значимости редуцированной формы белка, соответствующей интрон-содержащему транскрипту гена nxf1 позвоночных. Можно предположить, что и у D.melanogaster существует укороченный белок, соответствующий интрон-содержащему транскрипту гена Dm nxf1. Поскольку транскрипт с интроном в головах взрослых особей дрозофилы является мажорным и в количественном отношении превосходит полностью сплайсированный транскрипт, мы назвали транскрипт, содержащий кассетный интрон, нейроспецифичным (Ivankova et al., 2010). Интрон-содержащий транскрипт не выявлен методом Нозерн-блот-гибридизаци в семенниках D. melanogaster. Наши исследования направлены на то, чтобы выяснить, есть ли у дрозофилы специфичные альтернативные формы белка Dm NXF1, соответствующие альтернативным транскриптам гена Dm nxf1, и какие функции они выполняют. Альтернативные транскрипты гена Dm nxf1 как источник появления специализированных функций этого гена Ген Dm nxf1 у дрозофилы отличается от ортологичных генов позвоночных, включая человека, большим разнообразием органо-специфичных транскриптов (Ivankova et al., 2010). Поскольку известны мутанты гена Dm nxf1 (sbr) с доминантными аллеле-специфичными нарушениями мужской фертильности, поведения и двигательной активности (FlyBase, 2013), можно предположить, что в основе полифункциональности гена Dm nxf1 (sbr) лежит полиморфизм его продуктов. Кроме нейро-специфичного транскрипта, как показано нами, гену Dm nxf1 (sbr) соответствуют и семенниково-специфичные транскрипты (Ivankova et al., 2010). Весьма вероятно, что у человека и других млекопитающих специализация генов семейства nxf происходила за счет появления генов паралогов, экспрессирующихся только или преимущественно в семенниках или мозге (Herold et al., 2000; Sasaki et al., 2005). Так, экспрессия гена Hs nxf5, принадлежащего к эволюционно консервативному семейству генов nxf, наблюдается преимущественно в мозге, а мутации этого гена приводят у человека к расстройству ментальной сферы (Jun et al., 2001; Frints et al., 2003; Grillo et al., 2010). Специализация продуктов генов за счет существования альтернативных вариантов сплайсинга, в том числе и интрон-содержащих транскриптов, альтернативных сайтов полиаденилирования и альтернативных промоторов, изменяющих не только кодирующую, но и некодирующую часть транскриптов. Это позволяет расширить функциональные возможности гена, как за счет разнообразия белковых продуктов, так и за счет некодирующих последовательностей, часто маркирующих характер дифференциации или состояния организма. Некодирующие белок последовательности в транскрипте играют существенную роль в биогенезе мРНК, регулируя их транспорт, время жизни, возможность сохранения транскрипта в нетранслируемом состоянии в течение продолжительного периода и разрешение трансляции при получении определенного сигнала, неслучайное накопление транскрипта в определенном месте клетки (Martin, Ephrussi, 2009; Pesole et al., 2001). Все эти свойства транскрипта важны особенно тогда, когда существует временный запрет транскрипции, например, на определенных этапах гаметогенеза, нейрогенеза или эмбриогенеза (Bashirullah et al., 1998; Lipshitz, Smibert, 2000; Besse, Ephrussi, 2008; Meignin, Davis, 2010). В этих случаях приоритетной становится регуляция экспрессии генов на уровне трансляции. Присутствие в транскриптах маркерных последовательностей и особенности вторичной структуры транскрипта обеспечивают взаимодействие с белками, делающими трансляцию временно недоступной. Полученные нами ранее данные свидетельствуют о возможной регуляции экспрессии гена Dm nxf1 на уровне трансляции в раннем эмбриогенезе D. melanogaster в отсутствии транскрипции (Ivankova et al., 2010; Golubkova, Mamon, 2010), что свидетельствует о существовании специализированных функций этого гена, не связанных с транспортом различных мРНК из ядра в цитоплазму. Существование альтернативных транскриптов гена Dm nxf1, специфичных для семенников и голов взрослых особей D. melanogaster, согласуется с тем, что именно для клеток нервной системы и семенников характерно наибольшее разнообразие транскриптов (Boutz et al., 2007; Dehay, Kennedy, 2009; Grosso et al., 2008). Нейроны, имеющие длинные отростки, используют механизм локализованной трансляции долгоживущих мРНК в ответ на поступающие сигналы в процессе формирования синаптических контактов (Huang et al., 2003; Krichevsky, Kosik, 2001; Kosik, Krichevsky, 2002; Richter, Lorenz, 2002). Рост нервных клеток также обеспечивается локальной трансляцией мРНК в аксонах и ростовых конусах (Jung, Holt, 2011). В то же время и спермиогенез — процесс формирования зрелого сперматозоида из округлых сперматид — длящийся несколько дней и включающий такие процессы, как удлинение сперматид, изменение структуры хроматина, формирование аксонемы, акросомы, морфогенез митохондриальных производных, осуществляется благодаря регуляции экспрессии генов на уровне трансляции (White-Cooper, 2010). Учитывая эволюционный консерватизм семейства генов nxf и принимая во внимание доминантный характер проявления мутантных аллелей гена Dm nxf1, изучение функции гена Dm nxf1 (sbr) в нервной системе и семенниках у D. melanogaster позволяет использовать преимущества модельного объекта в изучении механизмов генетического контроля нейрологических нарушений и мужской стерильности. Заключение Характерной особенностью генов nxf1 у животных, принадлежащих к разным таксонам, является образование альтернативного транскрипта с интроном, названным кассетным. В пределах кассетных интронов генов nxf1 представителей разных таксономических групп (позвоночные, нематоды и дрозофилиды) выявлены особенности, включая эволюционно консервативные последовательности, характерные для каждой из названных групп. Эволюционный консерватизм последовательностей кассетного интрона позволяет предположить их адаптивное значение, а относительно высокое содержание транскриптов, сохранивших интрон, среди альтернативных транскриптов генов nxf1 предполагает их функциональную значимость. Возможно, последовательности интрона позволяют регулировать сохранение, локализацию в клетке и трансляцию интрон-содержащего транскрипта, который может быть источником особой формы белка NXF1, выполняющей специализированные функции.

About the authors

Lyudmila Andreevna Mamon

Saint-Petersburg State University

Email: mamon@lm2010.spb.edu
Doctor of Biological Sciences, Professor. Deptartament of Genetics and Biotechnology

Sergey Fyedorovich Kliver

Saint-Petersburg State University

Email: mahajrod@gmail.com
student. Deptartament of Genetics and Biotechnology

Anna Olegovna Prosovskaya

Saint-Petersburg State University

Email: anna.o.nikulina@gmail.com
PhD student. Deptartament of Genetics and Biotechnology

Victoria Rinatovna Ginanova

Saint-Petersburg State University

Email: alianta-altera@mail.ru
student. Deptartament of Genetics and Biotechnology

Yelena Valeryevna Golubkova

Saint-Petersburg State University

Email: elena_golubkova@mail.ru
PhD. Deptartament of Genetics and Biotechnology

References

Supplementary files