[논문]인핸서 RNA에 의한 유전자 전사 조절

김예운; 김애리

doi:10.5352/jls.2016.26.1.140

인핸서 RNA에 의한 유전자 전사 조절
Transcriptional Regulation of Genes by Enhancer RNAs 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.26 no.1 = no.189, 2016년, pp.140 - 145

김예운 (부산대학교 자연과학대학 분자생물학과) , 김애리 (부산대학교 자연과학대학 분자생물학과)

초록
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다세포 생물의 유전자들은 발생 및 분화 그리고 조직 특이적으로 전사되며, 이러한 유전자 전사는 게놈 상에서 멀리 떨어져 존재하는 인핸서(enhancer) 부위에 의해 조절된다. 최근의 연구들은 활성화된 인핸서에서 RNA Polymerase II (Pol II)에 의해 noncoding RNA가 전사된다고 보고하고 있으며, 이들은 인핸서 RNA (eRNA)라 불리고 있다. eRNA는 인핸서 중심으로부터 양방향으로 합성되며, 5’ capping은 일어나지만, splicing이나 3’ tailing은 되지 않는다. eRNA의 전사는 전사 활성자의 결합에 의해 일어나며, 표적 유전자의 전사 수준과 비례하게 일어난다. 인위적으로 eRNA의 전사를 억제하거나 합성된 eRNA를 제거하면 표적 유전자의 전사는 억제된다. eRNA의 전사 과정은 인핸서 부분의 활성 히스톤 변형을 유도하며, 합성된 eRNA는 인핸서와 프로모터 사이의 크로마틴 고리 구조 형성을 매개한다. 또한 표적 유전자의 프로모터에 RNA Pol II를 모집하고 이들의 신장을 촉진하는 것도 eRNA의 역할로 보인다. 본 총설은 인핸서 유래 eRNA의 특징에 대해 살펴보고, eRNA의 합성 기작 및 표적 유전자의 전사 조절을 위한 eRNA의 역할을 정리해보고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Genes in multicellular organisms are transcribed in development, differentiation, or tissue-specific manners. The transcription of genes is activated by enhancers, which are transcription regulatory elements located at long distances from the genes. Recent studies have reported that noncoding RNAs are transcribed from active enhancers by RNA polymerase II (RNA Pol II); these are called enhancer RNAs (eRNAs). eRNAs are transcribed bi-directionally from the enhancer core, and are capped on the 5’ end but not spliced or polyadenylated on the 3’ end. The transcription of eRNAs requires the binding of transcription activators on the enhancer and associates positively with the transcription of the target gene. The transcriptional inhibition of eRNAs or the removal of eRNA transcripts results in the transcriptional repression of the coding gene. The transcriptional procedure of eRNAs causes enhancer- specific histone modifications, such as histone H3K4me1/2. eRNA transcripts directly interact with Mediator and Rad21, a cohesin subunit, generating a chromatin loop structure between the enhancer and the promoter of the target gene. The recruitment of RNA Pol II into the promoter and its elongation through the coding region are facilitated by eRNAs. Here, we will review the features of eRNAs, and discuss the mechanism of eRNA transcription and the roles of eRNAs in the transcriptional activation of target genes.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

현재 인핸서 지역에서 전사되는 ncRNA는 인핸서 RNA (enhancer RNA, eRNA)라고 불리고 있으며, 이는 인핸서의 활성을 나타내는또 하나의 지표가 되고 있다[30]. 따라서 본 총설에서 인핸서유래 RNA, 즉 eRNA의 특징에 대해 살펴보고, 지금까지 연구보고된 eRNA의 합성 기작 및 표적 유전자의 전사 조절을 위한 eRNA의 역할을 정리해보고자 한다.

후속연구

이 모든 부분에 대해 좀 더 구체적이고명확한 설명이 이루어진다면 eRNA는 중요한 유전자 전사 조절 요소로 자리 잡을 것이고, 유전자 전사 조절 기작을 설명해줄 것이다. 또한 발생, 분화, 증식 등의 세포 조절 기술 개발에응용될 수 있을 것이며, 특정 유전자의 전사 조절 실패에 의해발생하는 질병 치료에도 활용될 수 있을 것이다.
많다. 먼저 인핸서 활성에 있어서 중요한 히스톤 변형 및히스톤 변형체들(histone variants)과 eRNA의 관계 등이 밝혀져야 할 것이다. 특히 표적 유전자의 히스톤 변형과 인핸서-프로모터 사이의 크로마틴 고리 구조 형성에 있어서 eRNA의역할에 대한 상반된 보고들은 추가적인 연구를 통해 그 이유를 밝혀야 할 것이다.
특히 표적 유전자의 히스톤 변형과 인핸서-프로모터 사이의 크로마틴 고리 구조 형성에 있어서 eRNA의역할에 대한 상반된 보고들은 추가적인 연구를 통해 그 이유를 밝혀야 할 것이다. 이 모든 부분에 대해 좀 더 구체적이고명확한 설명이 이루어진다면 eRNA는 중요한 유전자 전사 조절 요소로 자리 잡을 것이고, 유전자 전사 조절 기작을 설명해줄 것이다. 또한 발생, 분화, 증식 등의 세포 조절 기술 개발에응용될 수 있을 것이며, 특정 유전자의 전사 조절 실패에 의해발생하는 질병 치료에도 활용될 수 있을 것이다.
먼저 인핸서 활성에 있어서 중요한 히스톤 변형 및히스톤 변형체들(histone variants)과 eRNA의 관계 등이 밝혀져야 할 것이다. 특히 표적 유전자의 히스톤 변형과 인핸서-프로모터 사이의 크로마틴 고리 구조 형성에 있어서 eRNA의역할에 대한 상반된 보고들은 추가적인 연구를 통해 그 이유를 밝혀야 할 것이다. 이 모든 부분에 대해 좀 더 구체적이고명확한 설명이 이루어진다면 eRNA는 중요한 유전자 전사 조절 요소로 자리 잡을 것이고, 유전자 전사 조절 기작을 설명해줄 것이다.

참고문헌 (30)

Ashe, H. L., Monks, J., Wijgerde, M., Fraser, P. and Proud-foot, N. J. 1997. Intergenic transcription and transinduction of the human β-globin locus. Genes Dev. 11, 2494-2509.

상세보기
Bulger, M. and Groudine, M. 2011. Functional and mechanistic diversity of distal transcription enhancers. Cell 144, 327-339.

상세보기
De Santa, F., Barozzi, I., Mietton, F., Ghisletti, S., Polletti S., Tusi, B. K., Muller, H., Ragoussis, J., Wei, C. L. and Natoli, G. 2010. A large fraction of extragenic RNA pol II transcription sites overlap enhancers. PLoS Biol. 8, e1000384.

상세보기
Djebali, S., Davis, C. A., Merkel, A., Dobin, A., Lassmann, T., Mortazavi, A., Tanzer, A., Lagarde, J., Lin, W., Schlesinger, F. and et. al. 2012. Landscape of transcription in human cells. Nature 489, 101-108.

상세보기
Hah, N., Murakami, S., Nagari, A., Danko, C. G. and Kraus, W. L. 2013. Enhancer transcripts mark active estrogen receptor binding sites. Genome Res. 23, 1210-1223.

상세보기
Heintzman, N. D., Stuart, R. K., Hon, G., Fu, Y., Ching, C. W., Hawkins, R. D., Barrera, L. O., Van Calcar, S., Qu, C., Ching, K. A., Wang, W., Weng, Z., Green, R. D., Crawford, G. E. and Ren, B. 2007. Distinct and predictive chromatin signatures of transcriptional promoters and enhancers in the human genome. Nat. Genet. 39, 311-318.

상세보기
Hsieh, C. L., Fei, T., Chen, Y., Li, T., Gao, Y., Wang, X., Sun, T., Sweeney, C. J., Lee, G. S., Chen, S., Balk, S. P., Liu, X. S., Brown, M. and Kantoff, P. W. 2014. Enhancer RNAs participate in androgen receptor-driven looping that selectively enhances gene activation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 7319-7324.

상세보기
IIott, N. E., Heward, J. A., Roux, B., Tsitsiou, E., Fenwick, P. S., Lenzi, L., Goodhead, I., Hertz-Fowler, C., Heger, A., Hall, N., Donnelly, L. E., Sims, D. and Lindsay, M. A. 2014. Long non-coding RNAs and enhancer RNAs regulate the lipopolysaccharide-induced inflammatory response in human monocytes. Nat. Commun. 5, 3979.

상세보기
Johnson, K. D., Grass, J. A., Park, C., Im, H., Choi, K. and Bresnick, E. H. 2003. Highly restricted localization of RNA polymerase II within a locus control region of a tissue-specific chromatin domain. Mol. Cell. Biol. 23, 6484-6493.

상세보기
Kaikkonen, M. U., Spann, N. J., Heinz, S., Romanoski, C. E., Allison, K. A., Stender, J. D., Chun, H. B., Tough, D. F., Prinjha, R. K., Benner, C. and Glass, C. K. 2013. Remodeling of the enhancer landscape during macrophage activation is coupled to enhancer transcription. Mol. Cell 51, 310-325.

상세보기
Kanno, T., Kanno, Y., LeRoy, G., Campos, E., Sun, H. W., Brooks, S. R., Vahedi, G., Heightman, T. D., Garcia, B. A., Reinberg, D., Siebenlist, U., O’Shea, J. J. and Ozato, K. 2014. BRD4 assists elongation of both coding and enhancer RNAs by interacting with acetylated histones. Nat. Struct. Mol. Biol. 21, 1047-1057.

상세보기
Kapranov, P., Willingham, A. T. and Gingeras, T. R. 2007. Genome-wide transcription and the implications for genomic organization. Nat. Rev. Genet. 8, 413-423.

상세보기
Kim, K. and Kim, A. 2010. Sequential changes in chromatin structure during transcriptional activation in the β-globin LCR and its target gene. Int. J. Biochem. Cell Biol. 42, 1517-1524.

상세보기
Kim, T. K., Hemberg, M., Gray, J. M., Costa, A. M., Bear, D. M., Wu, J., Harmin, D. A., Laptewicz, M., Barbara-Haley, K., Kuersten, S., Markenscoff-Papadimitriou, E., Kuhl, D., Bito, H., Worley, P. F., Kreiman, G. and Greenberg, M. E. 2010. Widespread transcription at neuronal activity-regulated enhancers. Nature 465, 182-187.

상세보기
Kim, Y. W., Lee, S., Yun, J. and Kim, A. 2015. Chromatin looping and eRNA transcription precede the transcriptional activation of gene in the β-globin locus. Biosci. Rep. 35, e00179.
Léveillé, N., Melo, C. A., Rooijers, K., Díaz-Lagares, A., Melo, S. A., Korkmaz, G., Lopes, R., Akbari Moqadam, F., Maia, A. R., Wijchers, P. J., Geeven, G., den Boer, M. L., Kalluri, R., de Laat, W., Esteller, M. and Agami, R. 2015. Genome-wide profiling of p53-regulated enhancer RNAs uncovers a subset of enhancers controlled by a lncRNA. Nat. Commun. 6, 6520.

상세보기
Lai, F., Orom, U. A., Cesaroni, M., Beringer, M., Taatjes, D. J., Blobel, G. A. and Shiekhattar, R. 2013. Activating RNAs associate with Mediator to enhance chromatin architecture and transcription. Nature 494, 497-501.

상세보기
Lam, M. T., Cho, H., Lesch, H. P., Gosselin, D., Heinz, S., Tanaka-Oishi, Y., Benner, C., Kaikkonen, M. U., Kim, A. S., Kosaka, M., Lee, C. Y., Watt, A., Grossman, T. R., Rosenfeld, M. G., Evans, R. M. and Glass, C. K. 2013. Rev-Erbs repress macrophage gene expression by inhibiting enhancer-directed transcription. Nature 498, 511-515.

상세보기
Li, J., Moazed, D. and Gygi, S. P. 2002. Association of the histone methyltransferase Set2 with RNA polymerase II plays a role in transcription elongation. J. Biol. Chem. 277, 49383-49388.

상세보기
Li, W., Notani, D., Ma, Q., Tanasa, B., Nunez, E., Chen, A. Y., Merkurjev, D., Zhang, J., Ohgi, K., Song, X., Oh, S., Kim, H. S., Glass, C. K. and Rosenfeld, M. G. 2013. Functional roles of enhancer RNAs for oestrogen-dependent transcriptional activation. Nature 498, 516-520.

상세보기
Maruyama, A., Mimura, J. and Itoh, K. 2014. Non-coding RNA derived from the region adjacent to the human HO-1 E2 enhancer selectively regulates HO-1 gene induction by modulating Pol II binding. Nucleic Acids Res. 42, 13599-13614.

상세보기
Melo, C. A., Drost, J., Wijchers, P. J., van de Werken, H., de Wit, E., Oude Vrielink, J. A., Elkon, R., Melo, S. A., Léveillé, N., Kalluri, R., de Laat, W. and Agami, R. 2013. eRNAs are required for p53-dependent enhancer activity and gene transcription. Mol. Cell 49, 524-535.

상세보기
Mousavi, K., Zare, H., Dell'orso, S., Grontved, L., Gutierrez-Cruz, G., Derfoul, A., Hager, G. L. and Sartorelli, V. 2013. eRNAs promote transcription by establishing chromatin accessibility at defined genomic loci. Mol. Cell 51, 606-617.

상세보기
Ong, C. T. and Corces, V. G. 2011. Enhancer function: new insights into the regulation of tissue-specific gene expression. Nat. Rev. Genet. 12, 283-293.

상세보기
Plank, J. L. and Dean, A. 2014. Enhancer function: mechanistic and genome-wide insights come together. Mol. Cell 55, 5-14.

상세보기
Schaukowitch, K., Joo, J. Y., Liu, X., Watts, J. K., Martinez, C. and Kim, T. K. 2014. Enhancer RNA facilitates NELF release from immediate early genes. Mol. Cell 56, 29-42.

상세보기
Tuan, D., Kong, S. and Hu, K. 1992. Transcription of the hypersensitive site HS2 enhancer in erythroid cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 11219-11223.

상세보기
Wang, D., Garcia-Bassets, I., Benner, C., Li, W., Su, X., Zhou, Y., Qiu, J., Liu, W., Kaikkonen, M. U., Ohgi, K. A., Glass, C. K., Rosenfeld, M. G. and Fu, X. D. 2011. Reprogramming transcription by distinct classes of enhancers functionally defined by eRNA. Nature 474, 390-394.

상세보기
Wittschieben, B. O., Otero, G., de Bizemont, T., Fellows, J., Erdjument-Bromage, H., Ohba, R., Li, Y., Allis, C. D., Tempst, P. and Svejstrup, J. Q. 1999. A novel histone acetyltransferase is an integral subunit of elongating RNA polymerase II holoenzyme. Mol. Cell 4, 123-128.

상세보기
Zhu, Y., Sun, L., Chen, Z., Whitaker, J. W., Wang, T. and Wang, W. 2013. Predicting enhancer transcription and activity from chromatin modifications. Nucleic Acids Res. 41, 10032-10043.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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