Картинка из рассматриваемой статьи: Зависимость уровня экспрессии генов от стадии развития (А и В – два разных набора данных)

Традиционно принято считать, что изменения длины транскриптов являются эволюционно нейтральными событиями. Тем не менее, очевидно, что чем длиннее ген, тем больше клеточных ресурсов он требует для транскрипции. И, что немаловажно, для транскрипции длинных генов необходимо значительное время. Например, рекордсмен по длине первичного транскрипта, человеческий ген дистрофина (2.3 Мб), транскрибируется около 16ч. Однако, транскрипция со всех трех классов полимераз прекращается во время митоза. Абортивные транскрипты при этом деградируют в ядре при участии малоизученного механизма. Следовательно, в интенсивно пролиферирующих клетках транскрипция длинных генов должна быть затруднена или вообще невозможна. Поскольку длина первичных транскриптов определяется в основном размером интронов, этот феномен был назван интронной задержкой (intronic delay). Интронная задержка может играть важную роль в различных процессах. Например, она обеспечивает осцилляцию ряда генов при формировании сомитов позвоночных. У "быстрых" генов, например, участвующие в клеточном ответе на стресс, низкая плотность интронов.

Рассматриваемая статья посвящена анализу феномена интронной задержки в полногеномном масштабе. Для выяснения связи длины транскриптов и интенсивностью пролиферации были выбраны эмбрионы дрозофилы. Как известно, у дрозофилы деления дробления не сопровождаются формированием клеточных мембран и происходят очень быстро: первые 9 делений занимают около 9 минут каждое, затем еще 4 деления занимают по 17 минут, а 14е деление происходит еще через час, которое завершается целлюляризацией. В ходе анализа эмбрионального транскриптома авторы подтвердили ряд предсказаний теории интронной задержки: зиготические транскрипты короче материнских; на ранних стадиях дробления доля генов без интронов выше, чем на более поздних; разница в уровнях экспрессии длинных и коротких генов уменьшается по мере удлинения клеточного цикла в ходе эмбриогенеза. Показано, что эти эффекты обусловлены не различиями в скорости инициации транскрипции или в скорости деградации РНК, а тем, что длинные гены не успевают транскрибироваться. На ранних стадиях обнаружено большое число абортивных 5'-транскриптов, тогда как на более поздних стадиях их пропорция по отношению к нормальным уменьшается. Кроме того, авторы сравнили интронную задержку у разных видов дрозофилы. Оказалось, что она не является, как считалось раньше, селективно-нейтральной. Короткие транскрипты, экспрессирующиеся на ранних стадиях, испытывают существенное давление отбора против увеличения размеров; этот эффект проявляется сильнее на генах с высоким уровнем экспрессии. Некоторые данные позволяют предположить, что эффект интронной задержки имеет место и у позвоночных.

Таким образом, размер интронов сам по себе является существенным фактором, влияющим на паттерн экспрессии генов, структуру и эволюцию геномов.

Источник: MOLBIOL.RU