XIST - XIST

XIST
Identyfikatory
Skróty XIST , DXS1089, DXS399E, LINC00001, NCRNA00001, SXI1, swd66, X nieaktywny specyficzny transkrypt (niekodujący białka), X nieaktywny specyficzny transkrypt
Identyfikatory zewnętrzne OMIM : 314670 MGI : 98974 Karty genetyczne : XIST
Ortologi
Gatunek Człowiek Mysz
Entrez

7503

213742
Zespół

ENSG00000229807

ENSMUSG00000086503
UniProt

n
a

nie dotyczy
RefSeq (mRNA)

nie dotyczy

nie dotyczy
RefSeq (białko)

nie dotyczy

nie dotyczy
Lokalizacja (UCSC) Chr X: 73,82 – 73,85 Mb Chr X: 103,46 – 103,48 Mb
Wyszukiwanie w PubMed
Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka Wyświetl/edytuj mysz

Xist (specyficzny transkrypt X aktywny) to niekodujące RNA na chromosomie X z łożyskowych ssaki , który działa jako główny efektorowej X inaktywacji procesu. Jest to element Xic - chromosomu X centrum inaktywacji - wraz z dwóch genów RNA ( JPX i FTx ) i dwa geny białek ( tsx i Cnbp2 ).

Xist RNA, duży (17 kb u ludzi) transkrypt, ulega ekspresji na nieaktywnym chromosomie, a nie na aktywnym. Jest przetwarzany w podobny sposób jak mRNA , poprzez splicing i poliadenylację . Jednak pozostaje nieprzetłumaczone . Zasugerowano, że ten gen RNA wyewoluował przynajmniej częściowo z genu kodującego białko, który stał się pseudogenem . Nieaktywny chromosom X jest pokryty tym transkryptem, który jest niezbędny do inaktywacji. Chromosomy X pozbawione Xist nie zostaną zdezaktywowane, natomiast duplikacja genu Xist na innym chromosomie powoduje inaktywację tego chromosomu.

Ludzki gen Xist został odkryty przez Andreę Ballabio poprzez przeszukanie biblioteki cDNA, a następnie scharakteryzowany we współpracy z Carolyn J. Brown i Hunt Willard .

Funkcjonować

Inaktywacja chromosomu X to wczesny proces rozwojowy u samic ssaków, który w sposób transkrypcyjny wycisza jeden z par chromosomów X , zapewniając w ten sposób równoważność dawki dla samców i samic (patrz kompensacja dawki ). Proces ten jest regulowany przez kilka czynników, w tym region chromosomu X zwany centrum inaktywacji chromosomu X (XIC). Gen XIST ulega ekspresji wyłącznie z XIC nieaktywnego chromosomu X. Transkrypt jest składany, ale najwyraźniej nie koduje białka . Transkrypt pozostaje w jądrze, gdzie okrywa nieaktywny chromosom X. Zidentyfikowano warianty transkrypcyjne poddane alternatywnemu splicingowi, ale ich sekwencje o pełnej długości nie zostały określone.

Funkcjonalna rola transkryptu Xist została ostatecznie wykazana w mysich żeńskich komórkach ES przy użyciu nowatorskiej technologii antysensownej, zwanej mapowaniem interferencji peptydowych kwasów nukleinowych (PNA). W zgłoszonych eksperymentach pojedynczy antysensowny PNA o wielkości 19 pz, przenikający przez komórki, skierowany przeciwko określonemu regionowi Xist RNA, zapobiegał tworzeniu Xi i hamował wyciszanie cis genów sprzężonych z chromosomem X. Związek Xi z makro-histonem H2A jest również zaburzony przez mapowanie interferencji PNA.

Proces inaktywacji chromosomu X zachodzi u myszy nawet przy braku tego genu poprzez regulację epigenetyczną , ale Xist jest wymagany do ustabilizowania tego wyciszenia.

Lokalizacja genu

Ludzki gen RNA Xist znajduje się na długim (q) ramieniu chromosomu X. Gen Xist RNA składa się z konserwatywnych powtórzeń w swojej strukturze i jest również w dużej mierze zlokalizowany w jądrze. Gen Xist RNA składa się z regionu A, który zawiera 8 powtórzeń oddzielonych przerywnikami bogatymi w U. Region A wydaje się zawierać dwie długie struktury typu łodyga-pętla, z których każda zawiera cztery powtórzenia. Ortolog genu Xist RNA u ludzi został zidentyfikowany u myszy. Ten ortolog jest 15 kpz genem Xist RNA, który jest również zlokalizowany w jądrze. Ortolog nie składa się jednak z zachowanych powtórzeń. Gen składa się również z Centrum dezaktywacji chromosomu X (XIC), które odgrywa główną rolę w dezaktywacji chromosomu X.

Organizacja transkrypcji

Region

Model struktury powtórzenia A (repA) regionu Xist oparty na sondowaniu struktury biochemicznej in vivo i analizie porównawczej sekwencji. Powtórzenia od 1 do 8 (1/2) są ponumerowane i otoczone ramkami - są pokazane na czerwono na rysunku repA w lewym górnym panelu. Reaktywne nukleotydy są zabarwione na czerwono, gdzie otwarte i zamknięte kółka są odpowiednio średnie i silnie reaktywne (reaktywność sugeruje, że nukleotyd jest niesparowany lub ma luźną strukturę). Mutacje zgodne i wyrównawcze (mutacje jednopunktowe i dwupunktowe, które zachowują parowanie) są oznaczone odpowiednio kolorem niebieskim i fioletowym. Pary zasad, które są w 100% konserwowane u gryzoni, są pogrubione i czarne, podczas gdy te konserwowane u gryzoni i ssaków są zielone. Dane i model zaczerpnięto z Fang R, Moss WN, Rutenberg-Schoenberg M, Simon MD (grudzień 2015). „Sondażowanie struktury Xist RNA w komórkach przy użyciu ukierunkowanej struktury-Seq” . PLOS Genetyka . 11 (12): e1005668. doi : 10.1371/journal.pgen.1005668 . PMC  4672913 . PMID  26646615 ..

Xist RNA zawiera region konserwacji zwany regionem powtórzeń A (repA), który zawiera do dziewięciu powtarzających się elementów. Początkowo sugerowano, że powtórzenia repA mogą składać się na siebie, tworząc lokalne struktury trzpień-pętli wewnątrz powtórzenia . Późniejsze prace, w których wykorzystano badanie struktury biochemicznej in vitro, zaproponowały kilka powtarzających się struktur typu łodyga-pętla . Niedawne badanie wykorzystujące sondowanie biochemiczne in vivo i analizę porównawczą sekwencji zaproponowało rewizję modelu struktury repA, która obejmuje zarówno fałdowanie w obrębie powtórzeń, jak i między powtórzeniami znalezione w poprzednich modelach, a także nowe cechy (patrz rysunek). Oprócz zgodności z danymi in vivo, ten poprawiony model jest wysoce konserwatywny u gryzoni i ssaków (w tym ludzi), co sugeruje znaczenie funkcjonalne dla struktury repA. Chociaż dokładna funkcja regionu repA jest niepewna, wykazano, że cały region jest potrzebny do skutecznego wiązania z białkiem Suz12.

Region C

Xist RNA bezpośrednio wiąże się z nieaktywnym chromosomem X poprzez region wiążący chromatynę transkryptu RNA. Region wiążący chromatynę Xist został po raz pierwszy wyjaśniony w żeńskich mysich komórkach fibroblastycznych. Wykazano, że pierwotny region wiążący chromatynę jest zlokalizowany w regionie powtórzeń C. Region wiążący chromatynę został funkcjonalnie zmapowany i oceniony przy użyciu podejścia do badania funkcji niekodującego RNA w żywych komórkach, zwanego mapowaniem interferencyjnym kwasu nukleinowego peptydów (PNA). W opisywanych eksperymentach pojedynczy antysensowny PNA o wielkości 19 bp, przenikający przez komórki, skierowany przeciwko określonemu regionowi Xist RNA, spowodował rozerwanie Xi. Powiązanie Xi z makro-histonem H2A jest również zaburzone przez mapowanie interferencji PNA.

Centrum inaktywacji chromosomu X (XIC)

Gen RNA Xist znajduje się w centrum inaktywacji chromosomu X (XIC), które odgrywa główną rolę w ekspresji i inaktywacji chromosomu Xist. XIC znajduje się na ramieniu q chromosomu X (Xq13). XIC reguluje Xist w cis-inaktywacji X, gdzie Tsix, antysens Xist, zmniejsza ekspresję Xist. Promotor Xist XIC jest głównym regulatorem inaktywacji chromosomu X. Inaktywacja chromosomu X odgrywa kluczową rolę w kompensacji dawki.

Transkrypcja antysensowna Tsix

Tsix gen antysensowny jest transkrypcja genu Xist w środku Xlc. Antysensowny transkrypt Tsix działa w cis, hamując transkrypcję Xist, co negatywnie reguluje jego ekspresję. Mechanizm stojący za tym, jak Tsix moduluje aktywność Xist w cis, jest słabo poznany; istnieje jednak kilka teorii na temat jego mechanizmu. Jedna z teorii głosi, że jest zaangażowany w Tsix chromatyny modyfikacji w Xist locus, a inny jest, że czynniki transkrypcyjne z komórki pluripotencjalne odgrywać rolę w Xist represji.

Regulamin promotora Xist

Metylacja

Uważa się, że antysens Tsix aktywuje metylotransferazy DNA, które metylują promotor Xist , w zamian powodując zahamowanie promotora Xist, a tym samym ekspresję genu Xist. Metylacja histonu 3 lizyny 4 (H3K4) wytwarza aktywną strukturę chromatyny, która rekrutuje czynniki transkrypcyjne, a tym samym umożliwia zajście transkrypcji, a więc w tym przypadku transkrypcji Xist.

dsRNA i RNAi

DsRNA i RNAi droga Zaproponowano również odgrywać rolę w regulacji Xist promotora. Dicer jest enzymem RNAi i uważa się, że rozszczepia dupleks Xist i Tsix na początku inaktywacji chromosomu X, na małe ~30 nukleotydowe RNA, które nazwano xiRNA. Uważa się, że te xiRNA są zaangażowane w represję Xist na prawdopodobny aktywny chromosom X na podstawie badań. Przeprowadzono badanie, w którym normalne endogenne poziomy Dicer obniżono do 5%, co doprowadziło do wzrostu ekspresji Xist w niezróżnicowanych komórkach, wspierając w ten sposób rolę xiRNA w represji Xist. Rola i mechanizm xiRNA jest wciąż przedmiotem badań i dyskusji.

Tsześć niezależnych mechanizmów

Pluripotencjalne czynniki transkrypcyjne komórek

Pluripotencjalne komórki macierzyste wyrażają czynniki transkrypcyjne Nanog , Oct4 i Sox2, które wydają się odgrywać rolę w tłumieniu Xist. W przypadku braku Tsix w komórkach pluripotencjalnych, Xist jest represjonowany, gdzie zaproponowano mechanizm, że te czynniki transkrypcyjne powodują zachodzenie splicingu w intronie 1 w miejscu wiązania tych czynników w genie Xist, co hamuje ekspresję Xist. Przeprowadzono badanie gdzie czynniki transkrypcyjne Nanog lub Oct4 zostały zubożone w komórkach pluripotencjalnych, co spowodowało zwiększenie ekspresji Xist. Na podstawie tego badania sugeruje się, że Nanog i Oct4 są zaangażowane w tłumienie ekspresji Xist.

Kompleks represyjny Polycomb

Kompleks represyjny Polycomb 2 ( PRC2 ) składa się z klasy białek z grupy policomb, które są zaangażowane w katalizowanie trimetylacji histonu H3 na lizynie 27 (K27), co powoduje represję chromatyny, a tym samym prowadzi do wyciszenia transkrypcji. Xist RNA rekrutuje kompleksy polycomb do nieaktywnego chromosomu X na początku XCI. SUZ12 jest składnikiem PRC2 i zawiera domenę palca cynkowego . Uważa się, że domena palca cynkowego wiąże się z cząsteczką RNA. Zaobserwowano, że PRC2 tłumi ekspresję Xist niezależnie od antysensownego transkryptu Tsix, chociaż określony mechanizm nadal nie jest znany.

Kompensacja dawkowania

Inaktywacja chromosomu X odgrywa kluczową rolę w mechanizmach kompensacji dawki , które umożliwiają równą ekspresję chromosomów X i autosomalnych. Różne gatunki mają różne metody kompensacji dawki, przy czym wszystkie metody obejmują regulację chromosomu X od jednej z płci. Niektóre metody związane z kompensacją dawki w celu inaktywacji jednego z chromosomów X jednej z płci to gen antysensowny Tsix, metylacja DNA i acetylacja DNA; jednak określony mechanizm inaktywacji chromosomu X jest nadal słabo poznany. Jeśli jeden z chromosomów X nie jest dezaktywowany lub ulega częściowej ekspresji, może to prowadzić do nadekspresji chromosomu X i w niektórych przypadkach może być śmiertelne.

Zespół Turnera jest jednym z przykładów, w których kompensacja dawki nie wyraża w równym stopniu chromosomu X, a u kobiet brakuje jednego z chromosomów X lub ma on nieprawidłowości, co prowadzi do nieprawidłowości fizycznych, a także dysfunkcji gonad u kobiet z powodu brakującego lub nieprawidłowego chromosomu X chromosom. Zespół Turnera jest również określany jako stan monosomii X.

Cykl dezaktywacji chromosomu X

Ekspresja Xist i inaktywacja chromosomu X zmieniają się w trakcie rozwoju embrionalnego. We wczesnej embriogenezie oocyt i plemnik nie wykazują ekspresji Xist, a chromosom X pozostaje aktywny. Po zapłodnieniu, gdy komórki znajdują się w stadium 2 do 4 komórek, transkrypty Xist ulegają ekspresji z rodzicielskiego chromosomu X (Xp) w każdej komórce, powodując odcisk i inaktywację tego chromosomu X. Niektóre komórki rozwijają się w komórki pluripotencjalne (wewnętrzna masa komórkowa), gdy formuje się blastocyt. Tam odcisk jest usuwany, co prowadzi do regulacji w dół Xist, a tym samym do reaktywacji nieaktywnego chromosomu X. Ostatnie dane sugerują, że aktywność Xist jest regulowana przez transkrypt antysensowny. W epiblast komórki są formowane i zaczynają być zróżnicowane, a Xist jest zwiększona z każdego z dwóch podstawników X chromosomów losowo w ICM , ale Xist utrzymuje się epiblast, X jest inaktywowane i allel Xist wyłączeniu w aktywnym chromosomie X. W dojrzewających pierwotnych komórkach płciowych XX poziom Xist jest obniżony i ponownie następuje reaktywacja Xist.

Powiązanie choroby

Mutacji w promotorze XIST powodują rodzinnej skośny X inaktywacji .

Interakcje

Wykazano, że XIST wchodzi w interakcję z BRCA1 .

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki