A direct role of SRY and SOX proteins in pre-mRNA splicing
Kenji Ohe, Enzo Lalli, and Paolo Sassone-Corsi Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 99, Issue 3, 1146-1151, February 5, 2002
Фактор, детерминирующий семеники у млекопитающих, SRY и родственные ему Sox факторы являются важными регуляторами. Они обнаруживают существенное сходство своим доменом high mobility group (HMG) и обладают дискретными паттернами ткане-специфической экспрессии. Установлено, что SRY и Sox белок SOX6 колокализуются со сплайсинг-факторами в ядре и динамически перераспределяются при блокаде сплайсинга в живых клетках. Anti-SOX6 антитела вызывают резкий сдвиг spliceosomal комплексов из assembled splicing reactions и ингибируют сплайсинг in vitro множественных пре-мРНК субстратов. Наиболее важно то, что SOX6-истощенные ядерные экстракты нарушают сплайсинг-активность, которая эффективно восстанавливается при добавлении рекомбинантного SOX6 HMG домена, а также рекомбинантного SRY и SOX9 HMG домена. Следовательно, продукты генов SRY, SOX6, и SOX9 осуществляют функциональную связь с биохимическими механизмами, оперирующими при предопределении пола у млекопитающих и в др. онтогенетических процессах, регулируемых генами Sox
| Generation of anti-SOX6 specific antibodies.
| SOX6 and SRY colocalize with splicing factors in nuclear speckle domains.
| Block of splicing in living cells redistributes SOX6 and SRY into enlarged nuclear speckles.
| Effect of anti-SOX6 antibodies on in vitro splicing.
| Different Sox factors may complement SOX6 function in splicing.
High mobility group (HMG)-типа ДНК связывающий домен первоначально был описан как домен в RNA polymerase I transcription factor hUBF, как гомолог двум областям в хроматине HMG protein 1. Белки, содержащие HMG домены, обнаружены у большого разнообразия видов и сгруппированы в два семйства. Одно семейство представлено chromosomal HMG domain группой белков, которые содержат два или более HMG доменов и связываются с ДНК с низким или средним сродством и низкой сиквенс-специфичностью. Др. семейство включает сиквенс-специфические транскрипионные факторы, которые представлены только одним HMG доменом и связываются с последовательностями ДНК в промоторах геновм-мишеней, активируя их транскрипцию. HMG доменовые факторы связываются с минорной борозодой ДНК, вызывая соответствующее искривление ДНК, делая ее способной связываться со специальной или искаженной структурами ДНК, такими как four-way junctions, cis-platinum adducts и base bulges. Принимая во внимание эти свойства, предполагается, чтол HMG доменовые белки действуют как архитектурные элементы, способствующие формированию контактов между факторами, связывая удаленные сайты на ДНК или рекрутируя белки, которые сами по себе не соединяются с ДНК и облегчая сборку комплексов высшего порядка.
Среди сиквенс-специфических HMG-доменовых белков, отдельное положение занимает Sox (SRY box) семейство белков. Общим признаком этих белков является общее более чем на 50% сходство их доменов HMG с SRY, testis-детерминирующим фактором, локализованном на Y хромосоме человека и мыши. Sox белки идентифицировны у ряда позвоночных и беспозвоночных, включая Drosophila melanogaster и Caenorhabditis elegans. Вне HMG box, Sox белки слабо законсервированы и большинство из них экспрессируется ткане-специфически. Эти факторы играют критическую роль в развитии, установлено также их участие во врожденных синдромах человека. В данной работе показано, что SRY, SOX6 и SOX9 участвуют в процессе сплайсинга пре-мРНК.
Боле 20 различных генов кодируют членов семества Sox HMG доменовых факторов. Мутации, вызывающие ряд болезней чловека, характеризующиеся нарушением критических процессов развития, идентифицированы в специфических генах SOX. Исходя из структурного сходства Sox HMG домена с DNA-связывающим доменом семейства ДНК-связывающих транскрипционных активаторов в ряде работ были описаны их транскрипционные свойства. Однако, Sox белки являются атипичными транскрипцонными факторами. Они обладают чрезвычайно высоким сродством связывания с неспецифическими ДНК, а мутации в их сайте связывания часто очень толерантны. Подобно др.
HMG box доменовым факторам, они связывают и искривляют линейную ДНК за счет частичной интеркаляции в малую борозду и м. также связываться с four-way junctions. Парадоксально, но у SRY человека отсутствует домен транскрипционной активации, который присутствует в гене Sry мышей и необходим для предопределения пола самцов у трансгенных мышей. Предполагается, что Sox белки контролируют экспрессию генов в качестве архитектурных факторов, связанных с ДНК, влияя на локальную структуру хроматина благодаря свой способности изгибать ДНК и собирать мультибелковые транскрипционные комплексы.
Здесь была показана роль SRY, SOX6 и SOX9 в процессах сплайсинга пре-мРНК.
И первая и вторая ступень сплайсинг-реакции нарушается в SOX6-истощенных ядерных экстрактах, но обе они м.б. восстановлены при доавлении рекомбинантного SRY, SOX6, и SOX9 HMG доменов. Авт. осознают, что и др. сплайс-факторы, ассоциированные с SOX6 такж м. при этом истощаться во время иммунодеплеции. Однако, учитывая mild условия и факт, что добавления SOX и SRY рекомбинантных белков достаточно для восстановления сплайс-активности говорит о том, что эти факторы являются лишь лимитирующими компонентами в ядерных экстрактах, которые удаляются при иммунодеплеции. Рассматривая необычные ДНК-связывающие свойства Sox белков, интересно предположить, что эти факторы м. также связываться с РНК и тем самым взывать искривление РНК и таким образом влиять на структуру пре-мРНК во время сплайсинга, способствуя белок-РНК и РНК-РНК взаимодействиям. Подобные изменения м облегчать перестройки, которые происходят в сплайсесомах во время сплайсинга
Широко распространенная экспрессия Sox6 (not shown) и эффект антител, обнаруживающих SOX6 во время сплайсинга на разных пре-мРНК субстратах, указывает на то, что он м. функционировать как общий сплайс-фактор. Это предположение м. объяснить постнатальный летальный фенотип у гомозиготных мутантных мышей, у которых хромосомная инверсия затрагивает Sox6 ген и у мышей с целенаправленной мутацией обоих аллелей Sox6. Обнаружение, что SRY м. комплементировать сплай-активность в ядерных экстрактах, истощенных по SOX6, указывает на участие в сплайсинге и тестис-детерминирующего фактора. Эта роль подтверждена с помощью колокализации SRY с маркерами субядерного домена, занимаемого сплайс-факторами в Sertoli-like NT2/D1 клеточной линии и с помощью его перераспрделения после ингибирования сплайсинга в живых клетках. SRY локалихзован также в ядерных вкраплениях (speckles) в клетках гонад развивающихся самцов. SOX9 др. важный регулятор пути детерминации пола самцов, его HMG домен способен восстанавливать активность сплайсинга SOX6-depleted ядерных экстрактов. Т.к. SOX9 также распределяется в ядерных вкраплениях в NT2/D1 клетках, то интересно было бы определить, колокализуется ли он в speckle доменах со сплайс-факторами.
М. предположить, что во время эмбриональной жизни SRY контролирует сплайсинг пре-мРНК субстратов, чьи продукты действуют на гонадный гребень XY эмбрионов, запуская программу мужской дифференцировки. Функция SRY в сплайсинге открывает неожиданную связь с sex-lethal и transformer генами, чьи продукты играют ключевыую роль детерминации пола у Drosophila благодаря их роли как сплайс-регуляторов. Более того, SRY м. продолжать работать как фактор сплайсинга в Sertoli и зародышевых клетках взрослых семенников. Участие в контролируемом сплайсинге для SRY не является несовместимой с его активностью как конституитивного сплайсинг-фактора, как это было показано на примере SR белков. Эти факторы играют существенную роль в коституитивном сплайсинге, но важны также и для селекции 5' и 3' сплайс-сайтов посредством сиквенс-специфического связывания с энхансерами сплайсинга. Показано, что функциональная комплементация среди членов семейства Sox происходит и in vivo. Фактически, HMG домены Sox3 и Sox9 м. замещать Sry HMG домен при предопределнии пола самцов у трансгенных XX мышей и ген Sox9 м. индуцировать развитие семенников у XX трансгенных мышей, также, как это ранее было показано для Sry. Эти результаты показывают, что Sox факторы м. функционально перекрываться при продукции специфических фенотипических эффектов.
Y.-L. Yan, C. T. Miller, R. Nissen, A. Singer, D. Liu, A. Kirn, B. Draper, J. Willoughby, P. A. Morcos, A. Amsterdam, B.-c. Chung, M. Westerfield, P. Haffter, N. Hopkins, C. Kimmel, and J. H. Postlethwait A zebrafish sox9 gene required for cartilage morphogenesis
Development, January 11, 2002;
129(21): 5065 - 5079.
N. LeBrasseur Sex, Sox, and splicing J. Cell Biol., February 18, 2002;
156(4): 588 - 588.
