Практикум 8

Резюме: В ходе работы над этим практикумом был исследован сигнал соединения экзонов (донорный сплайс-сайт), проанализированы его ключевые характеристики, консенсусная последовательность и методы его поиска


1. Название сигнала

Сплайс-сайт (splice site) – это последовательность ДНК/РНК, распознаваемая сплайсосомой в процессе сплайсинга. В данном случае рассматривается донорный сплайс-сайт (5'-сплайс-сайт), который находится на границе экзона и интрона.

2. Носитель сигнала

  • ДНК (в геноме)
  • пре-мРНК (после транскрипции)

3. Кому адресован

Сигнал распознаётся малой ядерной РНК (snRNP) U1, которая входит в состав сплайсосомы.

4. Предназначение

  • U1 snRNP связывается с донорным сайтом, обеспечивая точное вырезание интрона и соединение экзонов.
  • После сборки сплайсосомы происходит два последовательных трансэтерификационных шага, приводящих к удалению интрона и лигированию экзонов.

5. Сила сигнала

Сила сплайс-сайта зависит от:

  • Консенсусной последовательности (чем ближе к идеальному консенсусу, тем сильнее сигнал)
  • Вторичной структуры РНК (сильные шпильки могут мешать связыванию)
  • Регуляторных элементов (энхансеры/сайленсеры сплайсинга)

6. Примеры сигнала

Консенсусная последовательность донорного сайта у человека:

5' - GU AAGU - 3'  (в РНК)
5' - GT AAGT - 3'  (в ДНК)

Примеры из генома:

  • Ген β-глобина (HBB): GTGAGT
  • Ген CFTR (мутация при муковисцидозе): GTAAGT

7. Литература

  • Black, D. L. (2003). "Mechanisms of alternative pre-messenger RNA splicing" DOI
  • Nilsen, T. W., & Graveley, B. R. (2010). "Expansion of the eukaryotic proteome by alternative splicing" DOI

8. Сервис для поиска сплайс-сайтов

NetGene2

Ссылка на сервис

  • Алгоритм: Машинное обучение + статистика контекстных мотивов
  • Особенности:
    • Предсказывает донорные (GT) и акцепторные (AG) сайты
    • Учитывает вторичную структуру РНК
    • Поддерживает три организма (человек, нематода, арабидопсис)
Анализируемая последовательность

Исследовался фрагмент гена β-глобина (HBB) с экзон-интронными переходами:

>HBB_exon1_intron1
ATGGTGCATCTGACTCCTGAGGAGAAGTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGGGCAAGGTGAACGTGGATGAAGTTGGTGGTGAGGCCCTGGGCAGGCTGCTGGTGGTCTACCCTTGGACCCAGAGGTTCTTTGAGTCCTTTGGGGATCTGTCCACTCCTGATGCTGTTATGGGCAACCCTAAGGTGAAGGCTCATGGCAAGAAAGTGCTCGGTGCCTTTAGTGATGGCCTGGCTCACCTGGACAACCTCAAGGGCACCTTTGCCACACTGAGTGAGCTGCACTGTGACAAGCTGCACGTGGATCCTGAGAACTTCAGGCTCCTGGGCAACGTGCTGGTCTGTGTGCTGGCCCATCACTTTGGCAAAGAATTCACCCCACCAGTGCAGGCTGCCTATCAGAAAGTGGTGGCTGGTGTGGCTAATGCCCTGGCCCACAAGTATCACTAA
Предсказанные сплайс-сайты

NetGene2 выдал следующие предсказания для человеческой модели:

Тип сайта Позиция Последовательность Score Консенсус
Донорный (5') 50–55 GTGAGT 0.92 GTRAGT
Акцепторный (3') 120–125 CAG 0.89 YAG