Transkrypcyjna i potranskrypcyjna regulacja biogenezy mikroRNA u Arabidopsis thaliana
Loading...
Date
2015-06-19
Authors
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Transcriptional and post-transcriptional regulation of microRNAs biogenesis in Arabidopsis thaliana
Abstract
MikroRNA zostały zidentyfikowane u prawie wszystkich przedstawicieli grup organizmów eukariotycznych i są uważane za fundamentalne elementy regulacji ekspresji genów. Wiele roślinnych genów mikroRNA zawiera introny. Wiadomo, że obecność intronów w genach kodujących białka bardzo często prowadzi do alternatywnego splicingu pre-mRNA, a co za tym idzie, do zwiększenia różnorodności powstających białek z jednego genu. Odnośnie genów MIR funkcjonalną cząsteczką jest krótki (19-24 nt) RNA. Występowania intronów w takim przypadku nie można wytłumaczyć możliwością zwiększenia repertuaru kodowania różnych mikroRNA. Potwierdzają to wyniki sekwencjonowania całkowitej puli krótkich RNA u Arabidopsis thaliana. Postawione zostało pytanie: czy obecność intronów w genach i pierwotnych transkryptach tych genów ma wpływ na poziom dojrzałych cząsteczek miRNA? W pracy tej, na podstawie dwóch przykładów genów MIR zawierających introny, (MIR163 i MIR161) wykazano, że introny w genach MIR są istotne do prawidłowej ekspresji dojrzałych cząsteczek mikroRNA.Usunięcie sekwencji intronu z genu MIR prowadzi do obniżenia ekspresji dojarzałej cząsteczki mikroRNA pochodzącej z danego genu. Efekt stymulacji dojrzewania mikroRNA jest związany przede wszystkim z funkcjonalnym miejscem 5’ splicingowym. Dodatkowo mutacja miejsca splicingowego 5` prowadzi do zaburzenia w wyborze miejsca poliadenylacji w pierwotnym transkrypcje genu MIR. Ponadto obecność miejsc splicingowych w pierwotnym transkrypcie genu MIR163 okazała się niezbędna w odpowiedzi rośliny na stres biotyczny. Brak miejsc splicingowych podczas ataku patogena nie wywołuje stymulacji ekspresji mikroRNA163, co w konsekwencji prowadzi do nieprawidłowej regulacji genu docelowego działania dla tego mikroRNA.
MicroRNAs have been identified in representatives of almost all groups of eukaryotic organisms and are considered fundamental, sequence-specific regulatory elements in eukaryotic gene expression. Many plant MIR genes contain introns. It is known that the presence of introns in protein coding genes leads to alternative splicing in many cases and, as a consequence, a higher diversity of proteins generated from one locus. In the case of MIR genes, the functional molecule is RNA, 19-24 in length. The presence of introns within MIR genes cannot be explained by the ability to increase the diversity of repertoire of microRNAs. This was confirmed by the sequencing of total small RNAs species in Arabidopsis thaliana. A question was raised: does the presence of the intron in MIR genes have an impact on the maturation of microRNAs? Based on two examples of intron-containing MIR genes, MIR163 and MIR161, it was shown that introns are crucial for the accumulation of proper levels of mature microRNA. Removal of the intron led to a drop-off in the level of mature microRNAs. The stimulating effects of the intron mostly reside in the 5′ splice site. Additionally, mutation of the 5’ splice site led to a disturbed selection of a polyadenylation site within the primary transcripts of the MIR gene. The presence of functional splice sites in the primary transcript of the MIR163 gene appears mandatory for plant response to biotic stress. The lack of a functional splice site did not stimulate the pathogen-triggered accumulation of miR163 and, as a consequence, led to the improper regulation of its target.
MicroRNAs have been identified in representatives of almost all groups of eukaryotic organisms and are considered fundamental, sequence-specific regulatory elements in eukaryotic gene expression. Many plant MIR genes contain introns. It is known that the presence of introns in protein coding genes leads to alternative splicing in many cases and, as a consequence, a higher diversity of proteins generated from one locus. In the case of MIR genes, the functional molecule is RNA, 19-24 in length. The presence of introns within MIR genes cannot be explained by the ability to increase the diversity of repertoire of microRNAs. This was confirmed by the sequencing of total small RNAs species in Arabidopsis thaliana. A question was raised: does the presence of the intron in MIR genes have an impact on the maturation of microRNAs? Based on two examples of intron-containing MIR genes, MIR163 and MIR161, it was shown that introns are crucial for the accumulation of proper levels of mature microRNA. Removal of the intron led to a drop-off in the level of mature microRNAs. The stimulating effects of the intron mostly reside in the 5′ splice site. Additionally, mutation of the 5’ splice site led to a disturbed selection of a polyadenylation site within the primary transcripts of the MIR gene. The presence of functional splice sites in the primary transcript of the MIR163 gene appears mandatory for plant response to biotic stress. The lack of a functional splice site did not stimulate the pathogen-triggered accumulation of miR163 and, as a consequence, led to the improper regulation of its target.
Description
Wydział Biologii: Instytut Biologii Molekularnej i Biotechnologii
Sponsor
Keywords
mikroRNA, splicing, transkrypcja