基因的轉錄後調控常常發生在mRNA的3’UTR,近兩年許多團隊透過NGS技術來研究3’UTR的調控及演化,並發現了新的調控機制。以線蟲為例,由於線蟲大部分基因的3’UTR缺少註解,Calvin H.Jan 等人在2010年透過3P-Seq的方法將RNA尾巴位置透過NGS技術定序後,經分析發現高比例的A/U序列內容會促進線蟲基因體的壓縮 ( genome compaction ),因為造成切割的因子是A/U高比例的,也因此他們容易在A/U高比例的序列內容中出現。事實上30%的protein-coding基因有不同的mRNA型態 ( alternative mRNA isoform ),另外在尾巴距離很近但不同的切割位置以往都是被忽略掉的,作者發現大量的這種isoform可能是線蟲3UTR在演化上逐漸變短的中間物。甚至作者發現三分之一的匯聚基因對( convergent gene pair) 在3UTR重疊的地方,將具有正負股雙面功能的因子在序列上做回文的排列,這個現象節省了基因之間的距離,造成基因體的壓縮。雖然線蟲3UTR的長度只有哺乳動物的六分之一,但線蟲具有保留性miRNA位置的密度是哺乳動物的兩倍。部分是因為有更多類型的種子互補位置 ( seed complementary site ) 較傾向被保留。這些發現揭開了切割與多聚腺苷酸化對基因結構演化的影響,也提供了研究後轉錄基因調控的資源。

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透過3P-Seq方法確保oligo(dT)是和3’UTR的polyA接合,而不是internal polyA的序列接合。


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(a)    各物種UTR長度的分布情形,線蟲(黑色)的UTR長度在200以上佔高比例。

(b,c)線蟲的3’UTR中包含高比例的A/U序列,並且當UTR長度越短時,A/U序列比例也越高。


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線蟲中有三分之一的匯聚基因對( convergent gene pair) 在3UTR重疊的地方,將具有正負股雙面功能的因子在序列上做回文的排列,這個現象節省了基因之間的距離,造成基因體的壓縮。

 

References

Calvin H.Jan et.al.  2011a. Formation, regulation and evolution of Caenorhabditis elegans 3’UTR . Nature 469, 97–101

 

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