유전자의 융합으로 인한 돌연변이는 염색체 재배열, 트랜스 스플라이싱, 유전자간 스플라이싱으로 인하여 야기된다고 알려져 있다. 우리는 두 개의 서로 다른 유전자의 pre-mRNA의 융합으로 인하여 만들어지는 트랜스 스플라이싱의 전사 산물에 관심을 가져, 인간의 태아 줄기 세포에서 이러한 돌연변이 양상을 분석하였다. 배아줄기세포의 mRNA에서 트랜스 스플라이싱 전사체 70개를 탐지해 내고, 이들의 융합되는 패턴에 따라 5'UTR-5'UTR, 5'UTR-3'UTR, 3'UTR-3'UTR, 5'UTR- CDS, 3'UTR-CDS, CDS-CDS의 6개의 유형으로 분류하여 분석하였다. 두 유전자의 융합되는 영역은 UTR영역보다 CDS에서 풍부하였는데, 이러한 이유는 많은 인트론 수로 인해 야기되는 것으로 추정된다. 융합되는 유전자의 염색체상의 위치분석 결과, 17번과 19번 염색체가 융합유전자의 활성화를 나타내었다. 이러한 연구결과는 향후 융합유전자와 인간의 질병 연구에 크게 기여할 것으로 사료된다.
유전자의 융합으로 인한 돌연변이는 염색체 재배열, 트랜스 스플라이싱, 유전자간 스플라이싱으로 인하여 야기된다고 알려져 있다. 우리는 두 개의 서로 다른 유전자의 pre-mRNA의 융합으로 인하여 만들어지는 트랜스 스플라이싱의 전사 산물에 관심을 가져, 인간의 태아 줄기 세포에서 이러한 돌연변이 양상을 분석하였다. 배아줄기세포의 mRNA에서 트랜스 스플라이싱 전사체 70개를 탐지해 내고, 이들의 융합되는 패턴에 따라 5'UTR-5'UTR, 5'UTR-3'UTR, 3'UTR-3'UTR, 5'UTR- CDS, 3'UTR-CDS, CDS-CDS의 6개의 유형으로 분류하여 분석하였다. 두 유전자의 융합되는 영역은 UTR영역보다 CDS에서 풍부하였는데, 이러한 이유는 많은 인트론 수로 인해 야기되는 것으로 추정된다. 융합되는 유전자의 염색체상의 위치분석 결과, 17번과 19번 염색체가 융합유전자의 활성화를 나타내었다. 이러한 연구결과는 향후 융합유전자와 인간의 질병 연구에 크게 기여할 것으로 사료된다.
Genetic mutations by gene fusion result from chromosomal rearrangement, trans-splicing, and intergenic splicing. Trans-splicing is a phenomenon in which two pre-mRNAs grow together into one. We analyzed the trans-splicing products in embryonic stem cells. By using bioinformatic tools, 70 trans-splic...
Genetic mutations by gene fusion result from chromosomal rearrangement, trans-splicing, and intergenic splicing. Trans-splicing is a phenomenon in which two pre-mRNAs grow together into one. We analyzed the trans-splicing products in embryonic stem cells. By using bioinformatic tools, 70 trans-splicing transcripts were identified. They are classified into 6 types according to fusion pattern: 5'UTR-5'UTR, 5'UTR-3'UTR, 3'UTR-3'UTR, 5'UTR-CDS, 3'UTR-CDS, CDS-CDS. The fusion products are more abundant in CDS regions than in UTR regions, which contain multiple intron numbers. Chromosome analysis showing gene fusion via trans-splicing indicated that chromosomes 17 and 19 were activated. These data are of great use for further studies in relation to fusion genes and human diseases.
Genetic mutations by gene fusion result from chromosomal rearrangement, trans-splicing, and intergenic splicing. Trans-splicing is a phenomenon in which two pre-mRNAs grow together into one. We analyzed the trans-splicing products in embryonic stem cells. By using bioinformatic tools, 70 trans-splicing transcripts were identified. They are classified into 6 types according to fusion pattern: 5'UTR-5'UTR, 5'UTR-3'UTR, 3'UTR-3'UTR, 5'UTR-CDS, 3'UTR-CDS, CDS-CDS. The fusion products are more abundant in CDS regions than in UTR regions, which contain multiple intron numbers. Chromosome analysis showing gene fusion via trans-splicing indicated that chromosomes 17 and 19 were activated. These data are of great use for further studies in relation to fusion genes and human diseases.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
제안 방법
eVOC ontologies와 cDNA Library의 정보를 토대로 정상 조직을 선택하였으며, 그 중에서도 염색체 이상에 의한 데이터를 줄이기 위해서, 배아줄기세포 유래의 전사체만을 추출하였다. BLAST(100 bp,97%)를 통해서 두 개의 유전자의 염기서열을 가진 전사체만을 분류하였다. 이후에 유전자간 선택적 스플라이싱에 의한 전사체를 제거하기 위해 다른 염색체상에 존재하는 유전자의 융합 사례만을 추출하고, 이들의 스플라이싱 구간을 확인하였다.
BLAST를 통해서 전사체의 두 영역을 구분하여 각각의 서열을 UCSC (http://genome.ucsc.edu/)의 BLAT프로그램에 넣어서 기존의 유전자와의 위치 관계를 확인하였다. 이때 매치되는 염기 서열의 방향을 고려하여 정확히 융합된 위치를 규명하였다.
gov/) 데이터베이스에서 EST 와 Human Full length cDNA의 염기 서열 정보를 확보하였다. eVOC ontologies와 cDNA Library의 정보를 토대로 정상 조직을 선택하였으며, 그 중에서도 염색체 이상에 의한 데이터를 줄이기 위해서, 배아줄기세포 유래의 전사체만을 추출하였다. BLAST(100 bp,97%)를 통해서 두 개의 유전자의 염기서열을 가진 전사체만을 분류하였다.
이후에 포유동물 세포에서도 트랜스 스플라이싱 현상이 탐지되었다[3,19,21,24]. 그리고 생쥐의 간 COT유전자에서 트랜스 스플라이싱의 결과 중 하나인 엑손반복(exon repetition)을 확인하고, 이를 in vitro상에서 증명하는 실험도 진행되었다[5].
이러한 사실을 고려해 볼 때, 정상조직에서 발견되는 융합 전사체는 트랜스 스플라이싱에 의해 형성될 가능성이 높다는 것을 시사한다. 따라서 우리는 현재 등록된 mRNA 데이터에서 배아줄기세포에서 발견되는 융합 전사체를 통해 트랜스 스플라이싱 전사체에 대한 분석을 하였다.
배아줄기세포에서 발현하는 트랜스 스플라이싱 전사체 데이터를 두 개의 유전자의 융합 되는 형태에 따라서, 5'UTR5'UTR, 5'UTR-3'UTR, 3'UTR -3'UTR, 5'UTR-CDS, 3'UTR -CDS, CDS-CDS의 6개의 유형으로 분류하여 동정하였다(Fig.1).
배아줄기세포의 mRNA에서 트랜스 스플라이싱 전사체 70개를 탐지해 내고 이들의 융합되는 패턴에 따라 5'UTR-5'UTR, 5'UTR-3'UTR, 3'UTR -3'UTR, 5'UTR -CDS, 3'UTR-CDS, CDS-CDS의 6개의 유형으로 분류하여 분석하였다.
유전자의 융합으로 인한 돌연변이는 염색체 재배열 트랜스 스플라이싱, 유전자간 스플라이싱으로 인하여 야기된다고 알려져 있다. 우리는 두 개의 서로 다른 유전자의 pre-mRNA의 융합으로 인하여 만들어지는 트랜스 스플라이싱의 전사 산물에 관심을 가져, 인간의 태아 줄기 세포에서 이러한 돌연변이양상을 분석하였다. 배아줄기세포의 mRNA에서 트랜스 스플라이싱 전사체 70개를 탐지해 내고 이들의 융합되는 패턴에 따라 5'UTR-5'UTR, 5'UTR-3'UTR, 3'UTR -3'UTR, 5'UTR -CDS, 3'UTR-CDS, CDS-CDS의 6개의 유형으로 분류하여 분석하였다.
융합되는 유전자의 염색체상의 위치분석을 시도하였다. 17번과 2번 염색체가 4건으로 가장 많이 융합되었음을 알 수 있었다.
BLAST(100 bp,97%)를 통해서 두 개의 유전자의 염기서열을 가진 전사체만을 분류하였다. 이후에 유전자간 선택적 스플라이싱에 의한 전사체를 제거하기 위해 다른 염색체상에 존재하는 유전자의 융합 사례만을 추출하고, 이들의 스플라이싱 구간을 확인하였다.
대상 데이터
NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) 데이터베이스에서 EST 와 Human Full length cDNA의 염기 서열 정보를 확보하였다. eVOC ontologies와 cDNA Library의 정보를 토대로 정상 조직을 선택하였으며, 그 중에서도 염색체 이상에 의한 데이터를 줄이기 위해서, 배아줄기세포 유래의 전사체만을 추출하였다.
두 개의 유전자의 염색체 정보를 매치시키고, 융합 전사체의 두 영역 중에 한 영역이 유전자군과 유사하여 염색체 정보가 여러 개일 경우에는 가장 서열의 유사성이 높은 경우를 대상으로 하였다.
성능/효과
두 유전자의 융합되는 영역을 독립적으로 분석해 보면, CDS영역이 100개로 많이 융합되고 있는 현상을 쉽게 인지할 수 있었으며, 3'UTR과 5‘UTR의 경우는 30개, 10개로 탐지되었다(Fig. 2).
이들은 일반적으로 알려진 시스 스플라이싱뿐만 아니라 트랜스 스플라이싱에도 영향을 주는 것으로 알려져 있다[12]. 따라서 17번 염색체에 존재하는 PRPF8, EFTUD 2, SFRS1, THOC4, DHX8, DDX5, GEM IN 4, EIF4A3, DDX42, SFRS2, POLR2A, DHX33 12개의 유전자 19번 염색체에 존재하는 SF3A2, C19orf29, C19orf43, U2AF2,HNRNPM, SNRPA, SNRNP70, SNRPD 2, PTBP1, MORG1, GEM IN 7, PRPF31, SF4, U2AF1L4, XAB2, HNRNPUL1,HNRNPL, LOC100130932, DDX39, POLR2I, POLR2E,GTF2F1, DHX34 23개의 유전자들은 트랜스 스플라이싱을 담당할 수 있는 후보 유전자로 시사된다.
주로 트리파노소마, 선충, 식물과 조류의 엽록체, 식물의 미토콘드리아에서 발견되었다. 선충과 sim aian virus 40의 RNA를 COS 세포에 트랜스펙션을 시키는 실험을 통해서, 진핵생물과 포유동물에서 트랜스 스플라이싱 기작이 보존되어 있음을 알게 되었다[4]. 이후에 포유동물 세포에서도 트랜스 스플라이싱 현상이 탐지되었다[3,19,21,24].
인간 염색체의 핵형에 의한 융합유전자의 염색체상의 위치를 상호 나열하여 분석 해 본 결과 염색체의 크기가 다소 영향력을 주고 있음을 시사하였다. 즉, 전반적으로 염색체의 크기가 큰 1번에서 12번 염색체까지 빈도수가 고르게 분포하고 있었으며 17번과 19번 염색체를 제외하고는 13번 이후의 상염색체와 두 개의 성염색체는 낮은 빈도를 보였다(Fig.
인간 염색체의 핵형에 의한 융합유전자의 염색체상의 위치를 상호 나열하여 분석 해 본 결과 염색체의 크기가 다소 영향력을 주고 있음을 시사하였다. 즉, 전반적으로 염색체의 크기가 큰 1번에서 12번 염색체까지 빈도수가 고르게 분포하고 있었으며 17번과 19번 염색체를 제외하고는 13번 이후의 상염색체와 두 개의 성염색체는 낮은 빈도를 보였다(Fig. 3). 유전체가 크면, 그곳에 위치한 유전자의 수도 상대적으로 많기때문에 트랜스 스플라이싱이 일어날 확률이 높아진다.
3A). 핵형분석에 의한 다양한 염색체 분석 결과, 유전자의 융합되는 빈도가 1번에서 12번까지는 평균 6.5건의 비율로 비교적 많은 현상으로 탐지되고 있었으나, 13번에서 염색체까지는 평균 2.8건으로 탐지되었다. 염색체 17번과 19번의 경우에는 각각 15건, 17건으로 두드러지게 높은 빈도수를 보였다(Fig.
후속연구
융합되는 유전자의 염색체상의 위치분석 결과, 17번과 19번 염색체가 융합유전자의 활성화를 나타내었다. 이러한 연구결과는 향후 융합유전자와 인간의 질병연구에 크게 기여할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
정상조직에서 발견되는 융합 전사체가 트랜스 스플라이싱에 의해 형성될 가능성이 크다는 것을 보여주는 연구사례는?
따라서 트랜스 스플라싱을 연구하는 과학자들은 정상적인 조직에서 발현되는 전사체에 대하여 주목하게 되었다. 그 중 하나로 자궁 기질 암(hum an endometrial strom al sarcom as, ESSs) 의 7번 염색체와 17번 염색체의 전좌에 의해서 형성된 JAZF1-JJAZ1의 융합 전사체와 유사한 전사체가 전좌가 전혀 일어나지 않은 정상의 인간 자궁 내막 기질 세포(hum an endometrial strom al cell line, HESC)에서 발견되었다[11]. 이러한 사실을 고려해 볼 때, 정상조직에서 발견되는 융합 전사체는 트랜스 스플라이싱에 의해 형성될 가능성이 높다는 것을 시사한다.
유전자 융합을 일으키는 작용으로 무엇이 있는가?
두 개 이상의 유전자가 융합이 되는 유전자 융합(gene fusion)에 관한 연구는 이미 오래전부터 이뤄지고 있었다. 이러한 유전자 융합을 일으키는 기작으로 염색체의 재배열(chromosom al rearrangement) 과 트랜스 스플라이싱(trans-splicing), 유전자간 스플라이싱(intergenic splicing) 등이 있다.
트랜스 스플라이싱은 어떤 기작인가?
하나의 pre-mRNA을 이용한 기작을 시스 스플라이싱(cis-splicing)이라고 부르며, 스플라이세오좀 (spliceosome)에 의해서 형성된다. 트랜스 스플라이싱은 두개의 pre-mRNA을 이용하여 성숙한 mRNA를 만드는 기작이다. 주로 트리파노소마, 선충, 식물과 조류의 엽록체, 식물의 미토콘드리아에서 발견되었다.
참고문헌 (24)
Bernard, O., N. Lecointe, P. Jonveaux, M. Souyri, M. Mauchauffe, R. Berger, C. J. Larsen, and D. Mathieu-Mahul. 1991. Two site-specific deletions and t(1;14) translocation restricted to human T-cell acute leukemias disrupt the 5' part of the tal-1 gene. Oncogene 6, 1477-1488
Bonen, L. 1993. Trans-splicing of pre-mRNA in plants, animals, and protists. FASEB J. 7, 40-46
Breen, M. A. and S. J. Ashcroft. A truncated isoform of Ca2+/ calmodulin-dependent protein kinase II expressed in human islets of Langerhans may result from trans-splicing. FEBS Lett. 1997 409, 375-379
Caudevilla, C., D. Serra, A. Miliar, C. Codony, G. Asins, M. Bach, and F. G. Hegardt. 1998. Natural trans-splicing in carnitine octanoyltransferase pre-mRNAs in rat liver. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 12185-12190
Cleary, M. L., S. D. Smith, and J. Sklar. 1986. Cloning and structural analysis of cDNAs for bcl-2 and a hybrid bcl-2/immunoglobulin transcript resulting from the t(14;18) translocation. Cell 47, 19-28
Hockenbery, D., G. Nunez, C. Milliman, R. D. Schreiber, and S. J. Korsmeyer. 1990. Bcl-2 is an inner mitochondrial membrane protein that blocks programmed cell death. Nature 348, 334-346
Hong, X., D. G. Scofield, and M. Lynch. 2006. Intron size, abundance, and distribution within untranslated regions of genes. Mol. Biol. Evol. 23, 2392-2404
Janz, S., M. Potter, and C. S. Rabkin. 2003. Lymphoma- and leukemia-associated chromosomal translocations in healthy individuals. Genes Chromosomes Cancer 36, 211-223
Kourlas, P. J., M. P. Strout, B. Becknell, M. L. Veronese, C. M. Croce, K. S. Theil, R. Krahe, T. Ruutu, S. Knuutila, C. D. Bloomfield, and M. A. Caligiuri. 2000. Identification of a gene at 11q23 encoding a guanine nucleotide exchange factor: evidence for its fusion with MLL in acute myeloid leukemia. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 2145-2150
Li, H., J. Wang, G. Mor, and J. Sklar. 2008. A neoplastic gene fusion mimics trans-splicing of RNAs in normal hu-man cells. Science 321, 1357-1361
Lidie, K. B. and F. M. van Dolah. 2007. Spliced leader RNA-mediated trans-splicing in a dinoflagellate, Karenia brevis. J. Eukaryot Microbiol. 54, 427-435
Mikkelsen, T. and W. K. Cavenee. 1990. Suppressors of the malignant phenotype. Cell Growth Differ. 1, 201-207
Nishikura, K., A. ar-Rushdi, J. Erikson, R. Watt, G. Rovera, and C. M. Croce. 1983. Differential expression of the normal and of the translocated human c-myc oncogenes in B cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 4822-4826
Pardanani, A., R. P. Ketterling, S. R. Brockman, H. C. Flynn, S. F. Paternoster, B. M. Shearer, T. L. Reeder, C. Y. Li, N. C. Cross, J. Cools, D. G. Gilliland, G. W. Dewald, and A. Tefferi. 2003. CHIC2 deletion, a surrogate for FIP1L1-PDGFRA fusion, occurs in systemic mastocytosis associated with eosinophilia and predicts response to imatinib mesylate therapy. Blood 102, 3093-3096
Pierotti, M. A., M. Santoro, R. B. Jenkins, G. Sozzi, I. Bongarzone, M. Grieco, N. Monzini, M. Miozzo, M. A. Herrmann, A. Fusco, I. D. Hay, G. D. Porta, and G. Vecchio. 1992. Characterization of an inversion on the long arm of chromosome 10 juxtaposing D10S170 and RET and creating the oncogenic sequence RET/PTC. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 1616-1620
Shimizu, A. and T. Honjo. 1993. Synthesis and regulation of trans-mRNA encoding the immunoglobulin epsilon heavy chain. FASEB. J. 7, 149-154
Shtivelman, E., B. Lifshitz, R. P. Gale, and E. Canaani. 1985. Fused transcript of abl and bcr genes in chronic myelogenous leukaemia. Nature 315, 550-554
Sullivan, P. M., P. Petrusz, C. Szpirer, and D. R. Joseph. 1991. Alternative processing of androgen-binding protein RNA transcripts in fetal rat liver. Identification of a transcript formed by trans splicing. J. Biol. Chem. 266, 143-154
Testa, J. R., M. Park, D. G. Blair, A. Kalbakji, K. Arden, and G. F. Vande Woude. 1990. Analysis by pulsed field gel electrophoresis reveals complex rearrangements in two MET alleles in a chemically-treated human cell line, MNNG-HOS. Oncogene 5, 1565-1571
Tomlins, S. A., D. R. Rhodes, S. Perner, S. M. Dhanasekaran, R. Mehra, X. W. Sun, S. Varambally, X. Cao, J. Tchinda, R. Kuefer, C. Lee , J. E. Montie, R. B. Shah, K. J. Pienta, M. A. Rubin, and A. M. Chinnaiyan. 2005. Recurrent fusion of TMPRSS2 and ETS transcription factor genes in prostate cancer. Science 310, 644-648
Vellard, M., A. Sureau, J. Soret, C. Martinerie, and B. Perbal. 1992. A potential splicing factor is encoded by the opposite strand of the trans-spliced c-myb exon. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 2511-2515
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.