聚腺苷酸化U1 snRNP-Dependent抑制:生理作用和治疗癌症的机会

文摘

Pre-mRNA拼接和聚腺苷酸化关键步骤在真核mRNA的成熟。U1 snRNP剪接机制是一个重要的组成部分,参与剪切位点选择和剪接体组装通过碱基配对5′拼接的网站。U1 snRNP也是一个额外的,nonsplicing全局函数的3′末端mRNA加工;它从早期使用积极抑制聚腺苷酸化机械,主要intronic聚腺苷酸化会导致异常的信号,截断mrna。因此,U1 snRNP保障pre-mRNA成绩单反对过早聚腺苷酸化,导致可变聚腺苷酸化的规定。在这里,我们审查的角色U1 snRNP 3′末端mRNA加工、大纲的证据,导致生理的识别,一般在抑制聚腺苷酸化作用,最后突出操纵的可能性这个U1 snRNP函数在癌症治疗的目的。

1。介绍

的生成转化主管信使rna (mrna)是一个复杂的分子过程,涉及独特的酶促反应和专门的细胞机械拼接结果,限制,编辑和聚腺苷酸化pre-mRNA成绩单。在这个过程中,选择和使用的接头地点(可变剪接,)和聚腺苷酸化信号(替代聚腺苷酸化,APA)在一个共同的pre-mRNA监管根据不同发展状态,组织和细胞类型或在应对各种各样的生理刺激或病理条件(1,2]。集体、可变剪接和聚腺苷酸化是增加的关键分子机制的功能多样性的人类蛋白质组,允许人类基因组相对较小(< 25000个基因)生成一个超过100000种不同的蛋白亚型(3]。然而,因为普遍性和重要作用的生理过程,异常RNA加工也经常与许多疾病(4),和APA管制和利用癌细胞以促进自身的生长和生存5- - - - - -7]。

本文将重点描述的最近splicing-independent U1小核糖核蛋白功能粒子(snRNP) pre-mRNA处理,强调它的作用在APA网站的规定选择和抑制的intronic聚腺苷酸化(IPA)。此外,我们将讨论创新方法利用U1 snRNP函数作为癌症治疗的治疗途径。

2。拼接U1 snRNP规范作用:剪接体组装的先兆

U1 snRNP的建立了功能,包括164元U1核内小rna,七Sm蛋白,和三个U1-specific蛋白质(U1 - 70 k, U1-A U1-C),是其作用的早期步骤pre-mRNA拼接的剪接体的重要组成部分,大的核糖核蛋白复合体负责清除intronic外显子序列和随后的重新加入,形成一个成熟的信使rna (8]。

剪接体组装的顺序绑定五snRNPs (U1, U2,愉快,U5, U6)和多个辅助rna结合蛋白形成了大型的、活跃的剪接体(8]。U1 snRNP在这个过程中扮演着重要的角色,推动剪接体的初始步骤组装到pre-mRNA exon-intron边界,通过定义5′拼接网站(ss) RNA-RNA碱基对的U1核内小rna 5′末端(图1(一)),它可以发生在多个寄存器(9]。3′ss和分支点(BP)认可的U2 prespliceosomal复杂复杂形式,和tri-snRNP complex-containing U4, U5,然后U6-is招募,与U6取代U1 5′党卫军。U4的释放和激活剪接体的进一步改造,两次发生酯交换反应,生成最终的拼接外显子和套索(发布8]。大多数剪接事件,以及聚腺苷酸化,cotranscriptionally发生,和三个流程的集成,相互影响,在很大程度上由c端域(CTD)延伸的RNA聚合酶II (RNAPII) [2]。多个拼接和乳沟/聚腺苷酸化因素,包括U1 snRNP,直接与RNAPII CTD转录的开始,然后沿着pre-mRNA沉积在他们cognate-binding站点,确定剪切位点和聚(A)信号(PAS)的选择。

(一)

(b)

(c)

(d)

(e)

(一)
(b)
(c)
(d)
(e)

图1

₁₋₃ U1 snRNP活动模式拼接和抑制3′末端处理。(一)角色的U1 snRNP拼接。U1核内小rna 5′末端的碱基对的5′cotranscriptionally拼接网站,来定义功能剪接提供。拼接的过程是积极的和消极的调制因素结合其实intronic拼接增强剂和消音器(ESE,伊势,ESS, ISS resp)。(b)的角色U1A蛋白质抑制IgM的乳沟和聚腺苷酸化。U1A U1 snRNP组件绑定到多个主题(蓝框)的上游或下游intronic不是IgM(紫色框)基因内区。这些网站包含(U / G)之下C共识主题和类似于U1A-binding网站U1核内小rna。从上游站点,U1A多聚体直接与巴氏c端域的交互通过绑定口袋basic-residue图案形成的三角形(绿色),阻碍聚腺苷酸化。当U1A结合下游,它阻止CstF绑定到G / U元素(浅紫色框),从而干扰乳沟。(c)作用抑制的U1 snRNP BPV聚腺苷酸化。U1结合5′党卫军上游几核苷酸的替代不是。像U1A多聚体,u1 - 70 k的直接与巴氏c端域的交互通过绑定basic-residue图案形成的口袋,阻碍聚腺苷酸化。(d)拴在u1 - 70 K抑制聚腺苷酸化。修改U1-MS2核内小rna工程包含一个MS2-binding循环的u1 - 70 K绑定循环。U1-binding站点压制聚腺苷酸化和表达荧光素酶记者向量当wt U1核内小rna表达。突变U1-MS2核内小rna概括PAP抑制只有当一个融合一- 70 K蛋白质也是coexpressed。 (e) U1 adaptors recruit U1 snRNP to suppress polyadenylation. Single-stranded, bifunctional modified ASOs are used to recruit endogenous U1 to target sites within ~1 Kb region upstream of a PAS. The targeting moiety (red) base-pairs to a unique, transcript-specific sequence, while the recruiting moiety contains a consensus 5′  ss sequence to bind U1 snRNP with high affinity. The tethered U1 snRNP suppresses polyadenylation and the mRNA is then degraded by the 3′-5′ exosome. Large blue boxes represent exons/coding regions.

变体这一主要途径存在,在某些情况下U1 snRNP可能不是严格要求(8,9),而在其他情况下多个U1 snRNPs可以绑定到竞争替代5′拼接网站(9]。然而,规范化剪接反应的力学要求所有snRNPs参与1:1化学计量比的实际删除每个基因内区。因此,这是一个长期以来令人困惑的观察到细胞水平的U1 snRNP超过其他snRNPs 2-3-fold [10,11),这表明U1可能执行额外的角色除了其规范的拼接。事实上,其参与的不同方面3′pre-mRNA最终形成一直提出(12,13]。

3所示。选择3′末端处理:生理调节和放松管制的癌症

RNAPII mrna在真核细胞接受3′末端处理,通常涉及到cotranscriptional pre-mRNA内切核苷酸的乳沟,紧随其后的是添加polyadenylate(保利(a))的尾巴(综述(7,14multisubunit])的复杂,包括CPSF(解理和聚腺苷酸化特异性因子),CstF(解理刺激因子),CFI和CFII(解理因素I和II)和聚(a)聚合酶(PAP)。CPSF承认规范化hexanucleotide不是位于上游的裂解位点,同时CstF绑定到一个定义良好的下游U / GU-rich较少的地区。裂后,人民行动党促进聚腺苷酸化的信使rna,添加~ 250 nt保利(A)的尾巴14]。

全球分析表明大约50%的人类基因使用不同,这一过程称为可变聚腺苷酸化(APA) (15,16]。APA一直研究通常关注于多个不是位于相同的3′utr(串联PAS)。之间的选择串联不可以直接影响基因表达的水平。例如,它可以导致排斥的短UTR miRNA-binding影响翻译的网站和/或其他转录后的调控序列嵌入到3′UTR可能影响稳定或本地化。

最近transcriptome-wide APA的研究也强调了常见的异丙醇,与活跃intronic不是用于高达20%的人类基因,通过通读到基因内区或使用另一个终端外显子内含子内(17,18]。而串联APA只影响表达水平,使用这些音标网站导致缩短mrna包含截断开放阅读框(orf),因此表达定性不同蛋白亚型,具有独特的c端域。这些亚型可以截然不同的功能完整的同行经常编码变异和显性负属性(7,19]。

APA phenomena-IPA和3′UTR variability-add一层复杂的基因组,通过增加潜在成绩单由单个基因编码的数量和控制自己的表情。管理机制APA最近才开始被理解。水平的变化的核心聚腺苷酸化因子或大量的广泛的交易rna结合蛋白已被证明调节不是选择(了7])。此外,新出现的证据表明,APA也是影响染色质组织和表观遗传修饰DNA水平上(7,20.]。

具体和全球调制APA的许多生理过程的重要方面,和他们的管制可以导致许多疾病的病因,包括癌症。APA与增加细胞增殖和潜在致癌变换,与开关向亚型与更短的3′UTR癌细胞增殖/ (21- - - - - -24]。这一转变通常移除负面的转录后的监管图案(比如miRNA-binding网站),导致较高的表达水平,例如,致癌基因。

除了全球3′UTR缩短,激活特定的音标网站也可以调制在癌细胞,截断的一代变异具有致癌属性或肿瘤的抑制抗癌变体。例如,使用一个音标在细胞周期蛋白D1,通常控制通过细胞周期进展,结果在改变,持续活跃截断的细胞周期蛋白D1b同种型(25]。相反,VEGFR2的可溶性细胞外的变体,它充当一个自然抑制VEGF信号lymphangiogenesis [26),显著下调在神经母细胞瘤(27]。

然而,尽管APA-mediated癌症发生的事件更大的升值,底层机制调节这一过程保持相对模糊。一个简单的可能性是,增加肿瘤细胞的增殖率和转录状态可能与一般upregulation乳沟和聚腺苷酸化机械。这将导致一个更有效的识别的,默认情况下会导致使用的近端网站因为转录的方向性。但是,正如前面提到的,多个交易rna结合蛋白如CPEB1 [28],hnRNP H [29日),和肺结核30.,31日APA)也会影响他们的活动,可能会影响不同癌细胞(了7,18])。未来工作时将被要求描述每一个进程的贡献APA的规定,一个有趣的可能性是,调制U1 snRNP水平的不同影响APA在癌症细胞,从而导致UTR缩短(见下文)。

4所示。U1 snRNP及其在3′末端处理的抑制作用

假定的角色U1 snRNP mRNA 3′末端处理已经第一次认识到近30年前的时候观察到抗体针对U1 snRNP被干扰的能力在体外聚腺苷酸化反应(32- - - - - -34]。

这些最初的观察被报道之后,人类U1 snRNP-associated蛋白质U1A能够抑制自己的聚腺苷酸化pre-mRNA绑定两个高度保守的U1-snRNA-like图案在靠近U1A mRNA,通过保利(A)的直接抑制聚合酶活性(PAP) (13,35,36]。U1A也被卷入APA的监管从膜结合分泌形式的免疫球蛋白M (IgM)重链mrna (37]。过渡到分泌B细胞与上游异丙醇的使用网站,导致IgM pre-mRNA的截断,失去membrane-anchor外显子编码终端。两个单独的机制似乎是参与调节分泌出来的网站(图1 (b))。一方面,U1A结合多个U1-snRNA-like (U / G)之下₁₋₃C-binding网站上游不是和抑制聚腺苷酸化起始,通过直接抑制与PAP的互动,就像U1A的自律pre-mRNA [37]。然而,U1A也结合串联U1-snRNA-like图案相似下游分泌出来的网站定位在两个GU-rich域通常利用CstF64乳沟组件。这阻碍CstF64绑定,从而让乳沟pre-mRNA的分泌出来的网站(38]。

在这两种情况下,它是免费的,non-snRNP-bound U1A,抑制不使用通过抑制形成解理复杂的下游位置,或通过直接抑制PAP活动从上游网站。因此,生理上减少水平的自由U1A b细胞分化过程中释放的抑制异丙醇的网站,允许的表达分泌IgM ([39])。需要现在重要的是,自由U1A至少在二聚体形式为了单一basic-residue主题形成一个有约束力的口袋,可以相互作用和抑制子宫颈,这意味着snRNP-bound U1A不会抑制。

然而,以前的工作在3′末端处理的牛和人类乳头状瘤病毒(BPV和HPV)记录表明,U1 snRNP本身是能够抑制3′末端处理绑定到一个5′ss和抑制聚腺苷酸化40]。在这种情况下,虽然直接PAP抑制是由一个单独的U1 snRNP组件,U1 - 70 K(图1 (c)),通过一个域包含相关basic-residue图案,暗示着一种类似的机制的存在(41]。与U1A u1 - 70 K包含多个basic-residue图案,因此在压抑PAP自给自足。像自由U1A, U1 snRNP还可以在某些情况下(例如,在HIV RNA调控)抑制卵裂从下游位置42,43]。总的来说,这些关键观察暗示U1snRNP本身可能扮演一个在聚腺苷酸化更一般的抑制作用,通过u1 - 70 K。事实上,自然或突变U1 snRNP针对记者的3′UTR [44)或内源性基因(45]显示强抑制性影响聚腺苷酸化,导致目标基因的差别强劲对这些。拘束PAP-interacting域u1 - 70 K(图1 (d))足以调节抑制[46],而附近的拘束SR蛋白(这将吸引u1 - 70 K)干扰抑制,支持该模型。最近,拘束的强大效果U1 snRNP阻止聚腺苷酸化也在反式(图1 (e)),通过使用适配器双官能团的修饰寡核苷酸(47]。重要的是,这种策略介绍了概念,这种机制可以利用反义基因沉默的工具,与相关治疗的观点,这将在下面讨论。

5。U1 snRNP-Dependent IPA抑制:维护记录的完整和NMD的伙伴

总体而言,以上研究说明强调明确的U1 snRNP splicing-independent作用抑制3′末端处理不包含在上下文中的规范3′UTR。

然而,不包含有限的信息,以及序列可能会工作,但从来没有或者很少被使用,在pre-mRNAs非常丰富,特别是在内含子(15,17]。使用这些假定的不是和将导致显著缩短mrna无法表达功能性蛋白质或表达截断变体,有潜在有害的影响。显而易见,这种抑制机制必须进化到最小化异常广泛的音标。

正则拼接函数,U1 snRNP位于5′党卫军的每个基因内区,从那里还可以抑制下游激活IPA网站,太多的拴在U1 snRNP块聚腺苷酸化在一个适当的3′UTR(图2(一个))。最近的两项研究直接测试这个假说,提出的作用扩大U1 snRNP 3′末端处理抑制,这将使U1小说RNA的中心监测机制,保障措施的完整性pre-mRNAs不当使用的不是过早,调节使用合法IPA网站(19,48]。

(一)

(b)

(c)

(d)

(一)
(b)
(c)
(d)

图2

49 19 50 48 19 U1 snRNP抑制卵裂和聚腺苷酸化保障转录组的完整性。(一)在正常情况下,开始从RNAPII双向启动子转录。相对浓缩的不是和损耗U1网站导致短非生产性的mrna反义链,因此执行发起人方向性(阿尔马达et al . 2013中描述])。链,在接头地点U1-binding图案和内含子新兵U1 snRNP和抑制异丙醇,使全身的表达式。监管IPA网站仍然可以根据细胞表达上下文。(b)减少U1 snRNP活动水平仍然符合有效的拼接部分中描述的功能使用U1-binding ASOs击倒(Vorlova et al。])或内源性水平变化后),导致选择性。通过在强背景下弱U1网站(或抑制)首先被激活。这些可能包括监管IPA网站和串联APA网站,这种情况反映了可能发生在增殖/癌细胞,更短的平均mrna的外观部分由于相对短缺的U1 snRNP可用。(c)完全中断U1活动隔绝ASOs导致全球IPA激活的拼接和释放的损失。因为转录方向,早些时候IPA网站习惯第一,导致大量缩短mrna(凯达中描述et al。])。(d)当ASOs针对一个特定的5′ss, U1绑定在特定位置中断,但仍正常功能。结果是有针对性的异丙醇的选择性激活网站(强调),表达式的截断变体(描述Vorlova et al。])。其他基因的表达没有中断。U1 snRNP表示,以及U1-targeting ASOs(红色)和transcript-specific ASOs(蓝色)。大型蓝色和浅蓝色框表示外显子和utr,分别,而线条描绘内含子。不是被描绘成紫色的椭圆,U1网站红酒吧。蓝色箭头表示mRNA物种生成在一个特定的上下文。

U1的功能可拆卸的活动可以实现诱饵RNA寡核苷酸针对U1核内小RNA 5′末端,在高浓度导致块拼接的反应(51]。当功能U1损耗的影响使用高浓度的吗啉代反义化合物(ASOs)化验在基因组花砖array [48),短的生成稳定pre-mRNA观察记录除了拼接抑制(图2 (c))。在这些记录,乳沟和聚腺苷酸化过早发生,通常在第一个内含子。重要的是,他们没有激活拼接药物抑制时,或者当U2 snRNP活动是废除48]。在一个平行的研究(19),类似的诱饵rna被用来损害U1 snRNP功能条件拼接在哪里保存(图2 (b))。在这种情况下,一般激活的天然替代品IPA网站发生和完成了核击倒u1 - 70 K (19]。当ASOs针对特定5′党卫军上游的天然替代品音标是用来防止U1 snRNP绑定(而不是针对U1核内小rna和防止U1绑定任何地方),只有特定的音标网站激活(19)(图2 (d))。此外,抑制相同的剪接事件通过阻断下游3′ss与一个单独的麻生太郎不激活音标,虽然挡住了不是直接与另一个麻生太郎阻碍的激活截断成绩单(19),证明5′ss和intronic不是至关重要。在一起,这两个研究表明,U1 snRNP能力抑制3′端处理不仅限于3′UTR但它延伸到整个pre-mRNA记录,显示为U1广泛的监控作用。

U1的抑制作用的范围似乎是有限的~ 1 Kb (50),这表明U1的定位在其自然5′位置将不足以沉默IPA事件以及大型内含子。相反,它绑定到丰富的伪5′党卫军“垃圾”内含子(52)可能是重要的功能扩展的保护不当3′末端处理较远地区(图2(一个))。实际上,这种绑定U1 pseudosites最近的证据,作为细胞的功能down-titration U1 snRNP ASOs导致水平定向 APA的释放抑制,而相反的观察后U1核内小rna超表达(50]。

U1 snRNP的角色的维护记录完整性也反映在其最近在确保发起人方向性描述重要作用[49]。事实上,虽然RNAPII转录本质上是双向的,成绩单反义方向由直接的存在不是很快终止。相反,不对称浓缩U1 snRNP-binding网站的链确保早期不被抑制和转录被允许继续有效。

总之,U1 snRNP,除了它的角色在规定,似乎发挥nonsplicing关键作用在确保适当的基因表达,通过扮演一个重要的维护的完整成绩单。此外,它还补充了mRNA监视功能由守恒nonsense-mediated衰变(NMD)机械、显示器和标签来降解mRNA窝藏过早终止密码子(PTC)在其开放,可能对有害截断编码蛋白质(了53])。通常,ptc(列车自动控制系统)是由直接生成无意义突变或转移由于插入,删除和异常剪接。在哺乳动物细胞中,NMD承认ptc的位置上游的最后exon-exon结在翻译和目标退化。然而,这叶子很大差距在mRNA监测过程中,同样可能产生有害的mRNA产品激活的神秘intronic不是。这样异常的mRNA将有效免疫NMD和逃避退化,因为一个激活intronic不是会生成一个小说“终端外显子”,可能一个新的终止密码子位于“新一”除了exon-exon边界(如果没有在坐标系新终止密码子在场,不间断的信使rna信使rna将退化的衰变途径,综述了(54])。上述U1 snRNP-mediated RNA监视功能,因此,也防止潜在的损害来自突变/损伤,介绍新创不是在内含子。

最后,这些观察有额外的深远影响的解释疾病有关的突变。例如,基因突变在5′党卫军,通常预测影响剪接和/或诱发外显子跳过,事实上可以激活下游intronic保利(A)网站,随之而来的一代的稳定和潜在致病性截断变体。重要的是,这些事件可能被低估,因为他们不会预测基于DNA测序数据,也不会被常规pcr检测分析。

6。调制的U1 snRNP函数作为一个潜在的癌症治疗

U1 snRNP的角色在确保pre-mRNA通过抑制聚腺苷酸化的完整性也可以利用在小说antisense-based策略来控制基因的表达。使用新一代反义寡核苷酸正成为有效的方法治疗许多疾病,包括遗传疾病和癌症(了55]),可以同样用于调节U1 snRNP功能开发目标等疾病的治疗方法。

7所示。U1适配器,可拆卸的致瘤的Pre-mRNA记录

U1 snRNP的独特功能抑制的3′末端处理上述构成小说的基础强大的基因沉默技术,U1小核干扰(U1i)。这种技术使用双官能团的寡核苷酸“U1适配器”招募U1的UTR内生pre-mRNAs(图1 (e))抑制降解的聚腺苷酸化和目标他们3′5′外来体(47]。

渗出性中耳炎2-O-Methyl(2′)或锁核酸(放大器)寡核苷酸旨在包含5′针对一部分,特定于目标的3′UTR成绩单,耦合到一个3′U1-binding一半,这是类似于5′ss和碱基对U1核内小rna (47]。寡核苷酸杂交的U1适配器到目标记录结果在U1 snRNP招聘,进而抑制核聚(A)通过U1 - 70 k的聚合酶活性,导致RNA降解。

最近,在一个重要的概念研究中,U1适配器的方法被证明是非常有效的抑制黑色素瘤生长在异种移植模型中,通过瞄准metabotropic谷氨酸受体1 (GRM1)和b细胞淋巴瘤2 (BCL2)成绩单(56]。GRM1的异常表达,一个跨膜域G protein-coupled受体介导谷氨酸信号,在黑素瘤的发病中扮演着关键角色在小鼠模型57),特异表达glutamatergic信号导致多种癌症类型的转换和肿瘤发生[57,58]。凋亡基因BCL2是频繁的运动员在各种癌症,提供了一个逃避机制来避免凋亡诱导化疗的影响化合物(59]。U1适配器被送到肿瘤由聚合物RGD交付系统与高亲和力结合的表面整合素变体中许多实体肿瘤(60]。系统交付的U1适配器针对BCL2和GRM1抑制黑色素瘤异种移植肿瘤的生长的60 - 70% (56]。

在另一项研究中,U1适配器是针对PIM1激酶(前病毒的集成网站Moloney小鼠白血病病毒1),一个既定的活跃的丝氨酸/苏氨酸激酶,调节不同的细胞反应,包括细胞凋亡和细胞信号转导61年]。PIM1超表达在多种肿瘤类型与预后不良有关。在体外抑制的PIM-1 siRNAs以前证明调解抗癌效果在结肠直肠癌和前列腺癌的细胞62年]。U1i适配器具体有效的针对PIM1沉默PIM1 GBM细胞系,用抗增殖和proapoptotic效应(61年]。同样,PIM1-U1i适配器,封装在纳米粒子和瘤内注入异种移植胶质母细胞瘤,肿瘤生长降低40 - 50%,而控制。

非标靶和非特异性的影响,观察到在其他反义RNAi等方法,也可以表示与U1i技术问题。U1i特别是,一个可能的缺陷是其是非隔离的潜力内生U1 snRNP,发生,事实上能导致全球变化的拼接和处理不属预定目标的成绩单(63年]。然而,这应该成为明显的只在U1i适配器的浓度很高,而强效的化合物由Goraczniak和他的同事在使用浓度不应明显影响全球U1 snRNP功能。

总的来说,这些研究表明,U1i技术、利用的能力U1 snRNP抑制3′聚腺苷酸化,因此针对成绩单退化的3′5′外来体,提供了一个可行的方法有效的致瘤的成绩单击倒在活的有机体内。

8。激活释放抗癌亚型的U1 snRNP-Mediated抑制Intronic不是

如上所述,细胞治疗与诱饵ASOs模仿5′党卫军抑制U1 snRNP功能在全球范围内和是非,并导致全球正常激活抑制不19,48]。然而,ASOs相反与内生U1 snRNP争夺具体5′党卫军在目标记录可以用来诱导激活特定的自然异丙醇事件(19]。通常,APA的截断蛋白质生成的激活事件缺乏重要的功能c端区域和具有显性负属性。

在缺乏一个可操作的下游IPA网站重定向ASOs会干扰剪接反应,通常导致外显子跳过(55]。反义调制的剪接事件与这类化合物正成为一个可行的治疗方法诱导更可取的剪接变体基因杜氏肌萎缩症等疾病或脊髓性肌肉萎缩症,已达到临床试验阶段(了64年])。癌症,主要方法是显性负诱导对手/致癌蛋白的变异(了55]),例如,在信号传感器和转录激活3 (STAT3),重定向的抗癌STAT3β的剪接变体导致完整的回归在乳腺癌肿瘤小鼠模型(65年]。类似的方法是适应激活抗癌IPA变体在受体酪氨酸激酶基因,诱导的表达分泌RTK (sdRTK)亚型,诱饵对抗RTK信号(19]。

放松管制和RTK信号的组成性激活是肿瘤发生的一个关键方面在范围广泛的人类癌症66年,67年]。针对这些致癌途径提供了靶向治疗的基础,发展有效的酪氨酸激酶抑制剂(TKI)或抗体针对细胞外域(ECD) [68年]。另一种方法抑制致癌RTK信号重组sdRTKs变异的交付,由配体结合儿童早期开发(69年]。在这种情况下,信号被阻塞通过配体封存和/或内源性的参与全身的rtk在非生产性的二聚体。这是多么Aflibercept的基础,VEGF陷阱,函数来有效地抑制新血管形成和肿瘤的生长70年]。

使用异丙醇外显子编码的上游网站RTK的跨膜域,生成sdRTK,最近被证明通常发生在大多数RTK mrna (19]。治疗ASOs耦合到一个树形分子交付一部分,针对5′党卫军上游的音标网站,导致其激活和表达特定的内生sdRTKs多个rtk的亚型,其中包括表皮生长因子受体,见过,HER2,VEGFR1,VEGFR2(19]。VEGFR2VEGF信号的主要中介,核心球员在肿瘤血管化71年]。因此,抗VEGF治疗是癌症治疗的基石,用药物针对VEGF的配体(贝伐单抗和aflibercept)及其受体(舒尼替和axitinib)。如前所述,可溶性VEGFR2是一种强大的自然的血管生成抑制剂(26在肿瘤中,未被充分代表的27]。其诱导激活的基因内区13不是VEGFR2 / KDR pre-mRNA(图3)导致生成的可溶性蛋白异构体强有力地抑制血管生成以旁分泌和自分泌方式(19)也表现活跃在活的有机体内(72年]。

图3

19 治疗潜在的IPA激活:诱导分泌诱饵VEGFR2。基因内区13的IPA网站VEGFR2可以使用ASOs针对具体有效地激活5′党卫军立即上游,防止U1绑定,从而释放抑制(]。这导致一个变种的表达分泌诱饵VEGFR2编码唯一儿童早期开发。这种变体仍然可以绑定VEGF或其他配体与VEGF受体仍然可以使二聚,但不能信号。相反,它导致的封锁VEGF信号目标和周围的细胞,与占主导地位的消极属性。

鉴于RTK信号异常的核心作用在癌症和大多数RTK sdRTK变异的存在,他们的特定的感应,U1 snRNP-competing ASO-mediated激活IPA有巨大的潜力在癌症治疗广泛的治疗方法。

9。结论和未来的发展方向

我们理解的角色U1 snRNP pre-mRNA加工已逐渐从最初扩大在剪切位点选择和外显子剪接功能定义的兼差之人的行为抑制聚腺苷酸化非常有限,gene-specific方式目前提出的角色作为一个关键球员信使RNA的RNA监测和全球维护完整性(并可能长非编码RNA)对假乳沟和聚腺苷酸化,与职位描述,包括还在转录启动子的控制方向。

还有许多有待发现的具体机制如何U1 snRNP管理有效地穿它的许多帽子。然而,上述纲要的证据指向一个基本模型,U1 snRNP associates的CTD RNAPII然后招募cotranscriptionally新兴的成绩单在多个站点pre-mRNA的长度。这些对应于真实的或伪5′ss和集体导致分裂的抑制和沿着pre-mRNA聚腺苷酸化,加强全身的表达式(图2(一个))。

真正的不是利用率是通过进化损耗UTR U1-binding网站的和/或占主导地位的存在cis-acting监管加强的元素不是或抑制U1活动通过特定的因素。例如,任何因素,促进招聘U1 snRNP拼接站点将加强异丙醇抑制反之亦然。因此,在某些情况下,比如在VEGFR2和其他rtk系统已经演变过去的默认的抑制状态,为了让特定APA事件发生。

一般来说,癌细胞增殖/展示全球缩短3′utr,通常导致基因表达增强。U1 snRNP可能间接导致这种现象如果增加转录和机械相关的增加相关,包括乳沟和聚腺苷酸化因素不平行的一个等价的U1 snRNP浓度的增加。U1的相对损耗snRNP会释放不是和在一定程度上可以解释观察到的定向作用,激活神经元所示(50]。这种选择性开关从远到近端不可以反击在体外通过超表达U1核内小rna (50),,因此,可以设想一种方法促进3′UTR re-lengthening U1核内小rna的异位表达基因治疗技术。另外,由于3′末端处理可以专门被麻生太郎针对PAS [19),transcript-specific麻生太郎可能用来有选择性地阻止使用近端不是而重新激活的远端。

总的来说,可能利用U1 snRNP-mediated抑制聚腺苷酸化仍然创造了一个有吸引力的和经过探索机会重塑转录组进行治疗,癌症和其他疾病。U1i技术提供了一个有效的替代方法可以阻止在活的有机体内,同时激活的sdRTKs IPA脱抑制可以作为治疗相关的感应,蓝图内生,强有力的显性负IPA致癌基因的变异。更好的理解分子的作用U1 snRNP在APA是一个重要的步骤在设计合理有针对性的反义策略是有效的治疗方法。

确认

作者感谢Elisa de Stanchina佩德罗三浦,彼得Smibert有用的评论在纸上。这项工作是由美国国防部支持奖BC112622,由国立卫生研究所1 r21ca173303-01, I5-A561 STARR基金会。

引用

1. a . Kalsotra和t·a·库珀”功能发育调节可变剪接的后果。”自然遗传学评论,12卷,不。10日,715 - 729年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. a . r . Kornblihtt即肖尔,m .紧密相联的g .雅大肠Petrillo et al .,“可变剪接:真核转录和翻译之间的关键步骤,“自然评论分子细胞生物学,14卷,第165 - 153页,2013年。视图:谷歌学术搜索
3. t . w .流行病学和b . r . Graveley”扩张、可变剪接的真核蛋白质组”自然,卷463,不。7280年,第463 - 457页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. l . Cartegni s . l .咀嚼,a . r .报告中“沉默听和理解胡说:其实突变影响剪接,”自然遗传学评论,3卷,不。4、285 - 298年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. r·k·辛格和t·a·库珀”Pre-mRNA拼接在疾病和疗法,”分子医学的趋势,18卷,不。8,472 - 482年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. c . Ghigna c Valacca, g . Biamonti“可变剪接,肿瘤恶化。”目前基因组学,9卷,不。8,556 - 570年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. r . Elkon r·阿加密,a·p·尤加尔德这样“另类乳沟和聚腺苷酸化:程度上,监管和功能,“自然遗传学评论,14卷,第506 - 496页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. m . c . Wahl c . l ., r·鲁曼“剪接体:一个动态RNP机器的设计原则,“细胞,卷136,不。4、701 - 718年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. x Roca, a . r .报告和i . c . Eperon”,选择一个,但是要快:5 '拼接网站和选择太多的问题,”基因与发展27卷,第144 - 129页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. s . j . Beserga和j·a·施泰茨“小核糖核蛋白的多样化的世界,”RNA世界。冷泉港r . f . Gesteland和j·f·阿特金斯。381年,页359 - 3出版社,1993年。视图:谷歌学术搜索
11. r . Reddy和h·布希,“RNA序列、结构和修改,”结构和功能的主要和次要的小型核粒子核糖核蛋白,m . Birnstiel Ed, pp, 1-37 Springer,纽约,纽约,美国,1988年。视图:谷歌学术搜索
12. k . m . Wassarman和j·a·施泰茨”与终端pre-mRNAs外显子:一个新的角色U1 snRNP吗?”基因和发展,7卷,不。4、647 - 659年,1993页。视图:谷歌学术搜索
13. w . c . Boelens e·j·r·詹森·w·j·范·Venrooij r . Stripecke i w . Mattal和s . i甘德森“人类U1 snRNP-specific U1A蛋白质抑制自己的聚腺苷酸化pre-mRNA,”细胞,卷72,不。6,881 - 892年,1993页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. n . j . Proudfoot”结束的消息:保利(A)信号,现在,”基因和发展,25卷,不。17日,第1782 - 1770页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. 田,j·胡、张h .和c·s·鲁茨”的大规模分析人类和小鼠基因的mRNA聚腺苷酸化,”核酸的研究,33卷,不。1,第212 - 201页,2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. f . Ozsolak p . Kapranov s Foissac et al .,“综合聚腺苷酸化站点地图在酵母和人类揭示普遍的替代聚腺苷酸化,”细胞,卷143,不。6,1018 - 1029年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. b .田、z盘和y l .榉”广泛的内含子mRNA聚腺苷酸化事件表明聚腺苷酸化和拼接,之间的动态相互作用”基因组研究,17卷,不。2、156 - 165年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. 田和j·l·曼利,“另类乳沟和聚腺苷酸化:它的长和短,”生化科学趋势,38卷,不。6,312 - 320年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. s . Vorlova g .罗科c v LeFave et al .,“敌对的可溶性诱饵受体酪氨酸激酶的感应intronic玻利亚激活,律”分子细胞,43卷,不。6,927 - 939年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. n间谍,c·b·尼尔森·r·a·帕吉特和c·b·伯吉斯”偏见的染色质签名的网站聚腺苷酸化和外显子”,分子细胞,36卷,不。2、245 - 254年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. a·r·莫里斯,a . Bos b . Diosdado k . Rooijers r . Elkon et al .,“另类解理和聚腺苷酸化在结直肠癌发展”临床癌症研究18卷,第5266 - 5256页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. 傅y, y, y李et al .,“微分串联的全基因组分析3 ' utr在人类乳腺癌和正常细胞的高通量测序,”基因组研究,21卷,不。5,741 - 747年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. c·迈尔和d . p . Bartel普遍缩短3 ' utr替代乳沟和聚腺苷酸化激活癌基因在癌症细胞,”细胞,卷138,不。4、673 - 684年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. r·桑德伯格j·r·尼尔森a . Sarma p a, b和c。伯格“增殖细胞表达与缩短mrna 3 '非翻译区和更少的microRNA目标网站,“科学,卷320,不。5883年,第1647 - 1643页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. k·e·克努森”,细胞周期蛋白D1b拼接变体:老致癌基因学习新东西,”细胞分裂第十五条,卷。1日,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. 阿尔伯克基r . j . c . t . Hayashi w·g·曹et al .,“或者拼接血管内皮生长因子受体2是一个重要的内源性抑制剂的淋巴管增长,”自然医学,15卷,不。9日,第1030 - 1023页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
27. j·贝克尔,h . Pavlakovic f . Ludewig et al .,”神经母细胞瘤发展的差别与对这些lymphangiogenesis抑制剂sVEGFR-2,”临床癌症研究,16卷,不。5,1431 - 1441年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
28. f . a . Bava c . Eliscovich p·g·费雷拉,b . Minana c Ben-Dov et al .,“CPEB1坐标选择3 ' utr形成与转化的规定,“自然,卷495,不。7439年,第125 - 121页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. s . Danckwardt考夫曼,m . Gentzel et al .,“剪接因子刺激聚腺苷酸化通过使用非规范3 '端信号,形成“EMBO杂志,26卷,不。11日,第2669 - 2658页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
30. A . Moreira y Takagaki, s·布莱肯瑞吉,m . Wollerton j·l·曼利和n . j . Proudfoot上游序列元素的C2补保利(A)信号激活mRNA 3 '末端形成的两种不同的机制,”基因和发展,12卷,不。16,2522 - 2534年,1998页。视图:谷歌学术搜索
31. p . Castelo-Branco a . Furger m . Wollerton c . Smith, a . Moreira和n . Proudfoot“段位勘误表:结合蛋白调节聚腺苷酸化效率,”分子和细胞生物学,24卷,不。15日,第4183 - 4174页,2004年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
32. c·l·摩尔和p . a .锋利,“特定站点中聚腺苷酸化反应,游离”细胞,36卷,不。3、581 - 591年,1984页。视图:谷歌学术搜索
33. c·l·摩尔和p . a .锋利,“准确的乳沟和聚腺苷酸化外源RNA衬底,”细胞第41卷。。3、845 - 855年,1985页。视图:谷歌学术搜索
34. c .桥本和j·A·施泰茨,”一个小型核核糖核蛋白与AAUAAA同事聚腺苷酸化信号体外,”细胞,45卷,不。4、581 - 591年,1986页。视图:谷歌学术搜索
35. c·w·g·范·德·甘德森,e·j·r·詹森et al .,“一个复杂的二级结构在U1A pre-mRNA将U1A两个分子结合蛋白质聚腺苷酸化的监管要求,”EMBO杂志,12卷,不。13日,5191 - 5200年,1993页。视图:谷歌学术搜索
36. s . i甘德森k .拜尔·g·马丁,w·凯勒,w . c . Boelens和i . w . Mattaj,“人类U1A snRNP蛋白质调节聚腺苷酸化通过直接与保利(a)聚合酶”细胞,卷76,不。3、531 - 541年,1994页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
37. c·菲利普斯,s·荣格和s . i甘德森”监管核聚(A)控制免疫球蛋白M分泌mRNA的表达,“EMBO杂志,20卷,不。22日,第6452 - 6443页,2001年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
38. c·菲利普斯:Pachikara, s . i甘德森”U1A抑制卵裂的免疫球蛋白M重链分泌保利(A)网站绑定两个下游GU-rich之间的地区,”分子和细胞生物学,24卷,不。14日,第6171 - 6162页,2004年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
39. j·马、s i甘德森和c·菲利普斯“Non-snRNP U1A水平下降在哺乳动物的b细胞分化和释放IgM分泌保利(A)网站从压迫,”核糖核酸,12卷,不。1,第132 - 122页,2006。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
40. p·a·菲尔特W.-T。崔承哲,j·h·雷克斯,j·c·伯恩和c·c·贝克”序列同源5的拼接网站所需的抑制活动后期乳头瘤病毒3 '非翻译地区,”分子和细胞生物学,14卷,不。8,5278 - 5289年,1994页。视图:谷歌学术搜索
41. s . i甘德森m . Polycarpou-Schwarz, i . w . Mattaj”U1 snRNP抑制pre-mRNA聚腺苷酸化通过U1 70 k之间的直接交互和保利(a)聚合酶”分子细胞,1卷,不。2、255 - 264年,1998页。视图:谷歌学术搜索
42. m·p·阿西娅a Furger, n . j . Proudfoot“茎环结构的第1 U1 snRNP中起关键作用的抑制hiv - 1聚腺苷酸化,”核糖核酸》第六卷,没有。2、170 - 177年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
43. m·p·阿西娅·l·h·皮尔森和n . j . Proudfoot hiv - 1 5 ' LTR保利(A)网站由U1 snRNP灭活与下游主要剪接提供互动”EMBO杂志,16卷,不。18日,第5763 - 5752页,1997年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
44. 美国贝克利a, p . Liu m . l .干草,s . i甘德森a·c·Lichtler d . w .罗,“减少目标修改U1核内小rna基因表达,“分子和细胞生物学,21卷,不。8,2815 - 2825年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
45. p . Fortes, y Cuevas f .关et al .,“抑制特定基因的表达在哺乳动物细胞5′end-mutated U1小核rna pre-MRNA针对终端外显子,“美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷100,不。14日,第8269 - 8264页,2003年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
46. x阿贝德·m·维拉s p·荣格et al .,“基因沉默的要求由U1核内小rna绑定到目标序列,”核酸的研究,36卷,不。7,2338 - 2352年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
47. r . Goraczniak m . a . Behlke和s . i甘德森“基因沉默的合成U1适配器,”自然生物技术,27卷,不。3、257 - 263年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
48. d·凯达·m·g·伯格。尤尼斯et al .,“U1 snRNP保护pre-mRNAs过早乳沟和聚腺苷酸化”自然,卷468,不。7324年,第668 - 664页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
49. a·e·阿尔马达,吴x, a . j . Kriz c·b·伯吉斯和p·a·夏普,“子方向由U1 snRNP和聚腺苷酸化信号,控制”自然,2013卷,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
50. m·g·伯格l·n·辛格,尤尼斯,问:刘,a . m .平托et al .,“U1 snRNP决定mRNA长度和调节同种型表达式,”细胞卷。150年,64年53 - 2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
51. x Roca a。r .报告中,“识别非典型5 '碱基对转向U1核内小rna拼接网站,“自然结构和分子生物学,16卷,不。2、176 - 182年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
52. x H.-F。张k·a·海勒Hefter, c·s·莱斯利和洛杉矶Chasin”拼接序列信息的人类pre-mRNA由支持向量机分类、标识”基因组研究,13卷,不。12日,第2650 - 2637页,2003年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
53. f·勒和l . e . Maquat机械nonsense-mediated mRNA衰变和pre-mRNA拼接之间的联系在哺乳动物细胞中,“当前细胞生物学的观点,17卷,不。3、309 - 315年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
54. m . Graille和b . Seraphin监视真核核糖体途径拯救迷失在翻译,”自然评论分子细胞生物学13卷,第735 - 727页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
55. l . Spraggon和l . Cartegni反义RNA的调制处理作为癌症治疗的治疗方法,”药物发现今天,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
56. r . Goraczniak b . a .墙,m . a . Behlke k·a·伦诺克斯·e·s . Ho et al .,“U1适配器寡核苷酸针对BCL2和GRM1人类黑色素瘤异种移植体内抑制增长,”分子治疗2013年,卷2,p . e92。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
57. j·l·f·格兰和s .陈”Glutamatergic信号在细胞转变,”色素细胞和黑色素瘤的研究25卷,第342 - 331页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
58. t·d·Prickett和y . Samuels分子途径:glutamatergic信号通路在肿瘤特异表达,“临床癌症研究18卷,第4246 - 4240页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
59. r . j . Youle和a·摩根”bcl - 2蛋白家族:调节细胞死亡的反对活动,“自然评论分子细胞生物学,9卷,不。1,47-59,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
60. e . Ruoslahti”RGD序列和其他识别整合蛋白。”细胞和发育生物学的年度审查》12卷,第715 - 697页,1996年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
61. 美国Weirauch, a . Grunweller l . Cuellar r·k·哈特曼和a . Aigner”U1适配器的治疗可拆卸的致癌基因pim-1激酶在胶质母细胞瘤,”核酸疗法,23卷,不。4、264 - 272年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
62. t·张x张k .叮,k .杨和徐y, z . Zhang”PIM-1基因RNA干扰诱导前列腺癌细胞的生长抑制和凋亡和抑制体内肿瘤恶化,”肿瘤外科杂志》,卷101,不。6,513 - 519年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
63. t . a .维氏、m . Sabripour和s . t . Crooke”U1适配器导致多个pre-mRNA物种的减少主要是通过隔离U1snRNP,”核酸的研究,39卷,不。10 p e71 2011。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
64. m·a·天堂、d . m . Duelli和m·l·黑斯廷斯“疾病治疗,针对RNA拼接”核糖核酸,4卷,不。3、247 - 266年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
65. f . Zammarchi e . De Stanchina大肠Bournazou et al .,“抗癌STAT3选择性剪接调制的潜力,”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷108,不。43岁,17779 - 17784年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
66. a . Gschwind o·m·费舍尔和a·乌尔里希,“受体酪氨酸激酶的发现:癌症治疗的目标,“自然评论癌症,4卷,不。5,361 - 370年,2004页。视图:谷歌学术搜索
67. m·a·雷蒙和j . Schlessinger“细胞信号的受体酪氨酸激酶,细胞,卷141,不。7,1117 - 1134年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
68. y神灯和g .松树”ERBB网络:最后,癌症治疗符合系统生物学,”自然评论癌症》12卷,第563 - 553页,2012年。视图:谷歌学术搜索
69. z蒂朗,A·奥伦Hermesh et al .,“一种新型重组可溶性的拼接变体遇到强有力的对手的肝细胞生长因子/散射factor-met途径,”临床癌症研究,14卷,不。14日,第4621 - 4612页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
70. k . k . Ciombor j .柏林和e . Chan“Aflibercept。”临床癌症研究,19卷,第1925 - 1920页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
71. l . Claesson-Welsh和m .威尔士VEGFA和肿瘤血管生成。”内科医学杂志,卷273,不。2、114 - 127年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
72. l·a·欧文,h . Uehara j . Cahoon w·黄,j·西摩尼,和b . k . Ambati”Morpholino-mediated增加可溶性flt-1表达式的结果减少眼部肿瘤新血管形成,”《公共科学图书馆•综合》,7卷,不。第三条ID e33576, 2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2013李Spraggon和卢卡Cartegni。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。