Nel corso dello studio del gene umano CYYR1 (Vitale et al., 2002), localizzato sul cromosoma 21, abbiamo isolato e clonato in vettore un cDNA corrispondente a una isoforma di splicing che differisce di 3 basi (CAG) dalla forma precedentemente da noi identificata e descritta. La sequenza del cDNA della isoforma permette di prevedere la codifica di un prodotto polipeptidico con un amminoacido aggiuntivo (alanina) inserito tra P111 e G112. Lo studio mediante RT-PCR (reazione a catena della polimerasi dopo retrotrascrizione) semiquantitativa ha permesso di dimostrare che le due isoforme sono espresse differenzialmente in diversi tessuti normali studiati. L’analisi genomica ha rivelato che l’origine dello splicing alternativo risiede nella sequenza terminale dell’introne 3 del gene CYYR1 (CAGCAG), che presenta due siti accettori di splicing canonici “AG” distanti tre basi tra loro ed entrambi utilizzabili dalla cellula. E’ stata quindi eseguita una revisione sistematica, basata su analisi bioinformatica e in alcuni casi anche sul clonaggio mediante RT-PCR, degli mRNA umani che si presentano in due possibili isoforme differenti per la presenza o l’assenza di una tripletta CAG. In particolare, abbiamo analizzato con uno specifico programma da noi sviluppato le sequenze di circa 30.000 introni umani (banca dati SRS), dimostrando che in 39 casi (0,13 %) un introne umano termina con la sequenza CAGCAG. In 10 casi, l’analisi della banca dati EST (expressed sequence tags, etichette di sequenze espresse) mostrava l’effettiva esistenza di mRNA differenti per la tripletta CAG. In alcuni casi, la tripletta aggiuntiva si trova nella regione codificante, permettendo la previsione di una sequenza amminoacidica del prodotto variante più lunga di 1 amminoacido. Abbiamo dimostrato la presenza di splicing alternativo, mediante RT-PCR, per i geni: SGNE1 (secretory granule, neuroendocrine protein 1), G6PD (glucose-6-phosphate dehydrogenase), PKD1 (polycystic kidney disease 1 gene). Nel caso di IGF1R (codificante il recettore per l’insulin-like growth factor 1), dati di letteratura precedenti hanno mostrato che i prodotti polipeptidici tradotti a partire dalle due differenti isoforme di mRNA e differenti per un singolo amminoacido possono svolgere una diversa funzione biologica (in termini di oncogenicità in saggi di trasfezione cellulare). La identificazione sistematica di isoforme di splicing minimamente differenti con produzione di catene polipeptidiche varianti, oltre ad aver permesso l’identificazione rapida di nuove isoforme di splicing di geni umani noti da tempo e svolgenti azioni biologiche fondamentali, amplia la nozione di variabilità dei prodotti di trascrizione genica che possono essere originati da un singolo locus e prelude alla ricerca di meccanismi simili operanti a livello dei siti donatori di splicing o di altre analoghe sequenze a livello dei siti accettori.

Splicing alternativo come sorgente di isoforme di mRNA differenti per una sola tripletta di basi CAG: analisi sistematica nel genoma umano

CASADEI, RAFFAELLA;VITALE, LORENZA;CANAIDER, SILVIA;FRABETTI, FLAVIA;LENZI, LUCA;FACCHIN, FEDERICA;CARINCI, PAOLO;STRIPPOLI, PIERLUIGI;ZANNOTTI, MARIA
2004

Abstract

Nel corso dello studio del gene umano CYYR1 (Vitale et al., 2002), localizzato sul cromosoma 21, abbiamo isolato e clonato in vettore un cDNA corrispondente a una isoforma di splicing che differisce di 3 basi (CAG) dalla forma precedentemente da noi identificata e descritta. La sequenza del cDNA della isoforma permette di prevedere la codifica di un prodotto polipeptidico con un amminoacido aggiuntivo (alanina) inserito tra P111 e G112. Lo studio mediante RT-PCR (reazione a catena della polimerasi dopo retrotrascrizione) semiquantitativa ha permesso di dimostrare che le due isoforme sono espresse differenzialmente in diversi tessuti normali studiati. L’analisi genomica ha rivelato che l’origine dello splicing alternativo risiede nella sequenza terminale dell’introne 3 del gene CYYR1 (CAGCAG), che presenta due siti accettori di splicing canonici “AG” distanti tre basi tra loro ed entrambi utilizzabili dalla cellula. E’ stata quindi eseguita una revisione sistematica, basata su analisi bioinformatica e in alcuni casi anche sul clonaggio mediante RT-PCR, degli mRNA umani che si presentano in due possibili isoforme differenti per la presenza o l’assenza di una tripletta CAG. In particolare, abbiamo analizzato con uno specifico programma da noi sviluppato le sequenze di circa 30.000 introni umani (banca dati SRS), dimostrando che in 39 casi (0,13 %) un introne umano termina con la sequenza CAGCAG. In 10 casi, l’analisi della banca dati EST (expressed sequence tags, etichette di sequenze espresse) mostrava l’effettiva esistenza di mRNA differenti per la tripletta CAG. In alcuni casi, la tripletta aggiuntiva si trova nella regione codificante, permettendo la previsione di una sequenza amminoacidica del prodotto variante più lunga di 1 amminoacido. Abbiamo dimostrato la presenza di splicing alternativo, mediante RT-PCR, per i geni: SGNE1 (secretory granule, neuroendocrine protein 1), G6PD (glucose-6-phosphate dehydrogenase), PKD1 (polycystic kidney disease 1 gene). Nel caso di IGF1R (codificante il recettore per l’insulin-like growth factor 1), dati di letteratura precedenti hanno mostrato che i prodotti polipeptidici tradotti a partire dalle due differenti isoforme di mRNA e differenti per un singolo amminoacido possono svolgere una diversa funzione biologica (in termini di oncogenicità in saggi di trasfezione cellulare). La identificazione sistematica di isoforme di splicing minimamente differenti con produzione di catene polipeptidiche varianti, oltre ad aver permesso l’identificazione rapida di nuove isoforme di splicing di geni umani noti da tempo e svolgenti azioni biologiche fondamentali, amplia la nozione di variabilità dei prodotti di trascrizione genica che possono essere originati da un singolo locus e prelude alla ricerca di meccanismi simili operanti a livello dei siti donatori di splicing o di altre analoghe sequenze a livello dei siti accettori.
Atti del VII Congresso della Associazione Italiana di Biologia e Genetica generale e molecolare (AI.B.G.)
15
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Casadei R; Vitale L; Canaider S; Frabetti F; Lenzi L; Facchin F; Carinci P; Strippoli P; Zannotti M
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