C момента идентификации специфических регионов в хромосомах человека, которые подвергаются повторяющимся структурным перестройкам (транслокации) и клонированию генов, ассоциированных с точками разрывов, были выявлены слитые гены как уникальное событие в аномально растущих, обычно злокачественных клетках (1,2). Однако исследование Li el al. на стр. 1357 этого номера (3) показывают совсем противоположное, переворачивая с ног на голову, по крайней мере, одину из парадигм цитогенетики рака.

Li el al. сообщают, что в нормальном эндометрии человека имеются небольшие количества messenger RNA (mRNA), которые соответствуют последовательностям двух генов, JAZF1 в хромосомной полосе 7pl5 и JJAZ1/SUZ12 из хромосомной полосы 17q21. Более того, эта химерная мРНК идентична той, что обнаруживается в 50% сарком эндометриальной стромы человека у которых обнаруживается хромосомная транслокация 7; 17, которая приводит к слиянию гена, даже если транслокация не определяется в нормальных клетках эндометрия. Продукт, кодируемый химерной мРНК является слитым белком, который экспрессируется в культивируемых клетках и поэтому может обеспечивать клеточную устойчивость к запрограммированной клеточной гибели и увеличивать рост (в условиях, при которых экспрессия эндогенного гена JJAZ1 супрессирована). Далее, неправильно слитая мРНК экспрессируется циклическим способом в клетках нормального эндометрия, гаиболее легкол обнаруживается в начале и коанце менструального цикла в клетках нормального эндометрия, когда концентрацииэсьрогене и пргестерона низки. Как же образуется слитая мРНК в отсуствие соотв. слияния генов?

Li et al. полагают, что слитая мРНК продуцируется за счет trans-splicing РНК (see the figure), при котором нуклеотиды на 3' конце JAZF1-кодирующего предшественника мРНК замещаются таковыми из JJAZ1-кодирующего предшественника мРНК. Разные формы trans-splicing широко распространены у некоторых типов низших животных (4) немногие мРНК, как было показано, собираются из отдельных транскриптов у несекомых (5). И хотя trans-splicing был описан в клетках млекопитающих, возникающие в результате химерные мРНК не обнаруживали явной функции и обычно не присутствуют в достаточно больших количествах, чтобы сделать это.

Однако не совсем ясно как две отдельные мРНК состыковываются вместе (6). Вообще-то они приходят в контакт благодаря спариванию нуклеотидов внутри некодируютщих последовательностей. Авт. показали, что нетрансформированная линия эндометриальных стромальных клеток не содержи перестроенной ДНК или видимых аномальных хромосом.

Учитывая отсутствие каких-либо обнаружимых перестроек ДНК в клетках, дающих химерные РНК, очевидным объяснением является перестройка на уровне РНК. Чтобы продемонстрировать, что trans-splicing может обяснить такой химеризм, Li et al. получали экстракты из клеточной линии стромального эндометрия женщин и из линии клеток фибробластов макак резус, так что они смогли обнаруживать продукты транс-сплайсинга по различиям последовательностей РНК от двух видов. Авт. продемонстрировали in vitro trans-splicing резус JAZF1 экзонов (кодирующих регионов ДНК) с человеческими JJAZ1 экзонами. Обработка резус РНК with deoxyribo r chromosome translocation or RNA trans-splicing c, in give rise to fusion mRNAs ranslocations produce two hybrid genes that may produce mRNAs containing the i( the other. Both may encode lusion proteins. Alternalively, normal mRNAs correspnd proteins is examined by Li et al. i by trans-splicing Ihat may produce equivalent fusioi i mRNAs and protein! i. Only ( sible fusion mRNAs (introns) between two transcripts, or maybe each contains a binding site for proteins that can form dimers or higher-order multimers. Although sloppiness by die spliceosome—Ihe cellular machine that removes introns from precursor RNA—could be an explanation, only specific pairs of precursor mRNAs engage in trans-splicing. Perhaps RNAs from different genes are trans-spliced because they are transcribed in the same geographic location. Alternatively, trans-splicing could occur more frequently than we realize, but most cases go undetected.

Что делает исследование Li et al. особенно интересным, так это то, что транс-сплайсинг безусловно регуляируется. Слияение мРНК происходит только в клетках эндометриальной ткани. Его проявление усиливается гормонами и гипоксией, с наиболее высоким уровнем экспрессии на поздней секреторной и ранней пролиферативной стадии менструального цикла. Ключевым вопросом является, транскрибируется ли химерная РНк с некоторых не обнаруживаемых перестроенных копий двух генов. Однако Li et al. показали. что подобные перестройки генов не обнаруживаются в клетках, продуцирующих trans-spliced мРНК и что транс-сплайсинг может быть воспроизведен in vitro. In addition, might be present) did noi prevent formation of the chimeric RNA, confirming that chimeric RNA arose from trans-splicing.

Является ли совпадением то, что одна и та же РНК появляется в нормальных клетках за счет транс-сплайсинга и в опухолевыхз клетках того же самого типа за счет престройки ДНК? Авт. предполагают интригующую возможность, что то, что ведет к транс-сплайсингу, д. приводить и к геномным перестройкам. Это может происходит в результате трех основых механизмов. Одни и те же последовательности могут спариваться на уровне РНК, чтобы приводить к транс-, а на уровне ДНК приводить к геномным перестройкам. Однако анализ последовательностей в транслокационных точках разрывов при лейкемии выявляет крупные делеции и дупликации, также как и точное спаривание пар нуклеотидов (7). Альтернативно, геномные перестройки могут быть прямым следствием события транс-сплайсигна, если гены участвующие в перестройке приводятся в тесное соприкосновение во время процесса транс-сплайсинга РНК. Эта идея согласуется с недавними сообщениями о существованиии "factories" для транскрипции и процессинга РНК (8-10). Наконец, РНК, возникающая в результате транс-сплайсинга, может дейстовать как РНК поводырь, чтобы облегчать геномные перестройки, идея для которой имеется прецендент (11). В этом случае trans-spliced РНК д. соединяться с регионами обеих хромосом и приводить к событию ДНК рекомбинации. В самом деле, вполне возможно, что др. геномные перестройки ммогут быть наведены с помощью клеточных РНК.

Если слияние мРНК широко распространено. то это д. объяснить головоломку, котораяt давно озадачивает генетиков рака: почему слитые мРНК могут обнаруживаться в явно нормальных тканях здоровых людей. Такие слияния используют широко распространенные транслокации, обнаруживаемые в неопластических гематопоэтических клетках, но ниркогда в солидных опухолях. Если слитые мРНК являются частью нормальной клеточной функции, тогда обнаружение слияний гена тяжелой цепи иммуноглобулина (IGH) с геном \heBCL2 в нормальной селезенке, которая обычно отражает присутствие транслокации t( 14; 18) d ¦jA лимфомах, может быть не столь неожиданным ¦ (/-'), принимая во внимание, что IGH и MYC гены часто ко-локализуются в транскрипционных факторияхs (9). Такая география может предоставлять механизм для приведения синтезируемых РНК в тесное соприкосновение; более того, гены сами по себе также могут сливаться вместе. Транслокации, вовлекающие IGH и IGKIL гены и гены, кодирующие T cell receptors (TCRs) при лимфоидном озлокачествлении, являются исключениями в том, что они не приводят к слияниям мРНК, а скорее изменяют регуляцию кажущегося нормальным белка мишени (13). По-видимому. все транслокации обеспечиваются с помощью энзимов рекомбинации ДНК, но может ли этот процесс управляться РНК, продуцируемыми с помощью транс-сплайсинга? Исследование Li et al. также ставит вопросы, имеющие отношение к линической практике. Мощное терапевтическое воздействие слитых мРНК и белков может нарушать критические пути функционирования нормальных клеток. Растущая чувствительность методов по определению присутствия немногих несущих транслокации клеток ставит вопрос, могут ли выявляться транслокации или нормальные клеточные продукты. Это критический вопрос, т.к. поиск минимальных остаточных болезней является важной целью, особенно при хронической миэлоидной лекемии, которая отвечает на лекарство imatinib, т.к. "лечение", по-видимому, в пределах досягаемости (14). Многие пациенты, страдающие от этого рака являются негативными по транслокациям при стандартном цитогенетическом анализе, но обнаруживают слияние генов (BCR-ABL) при reverse transcriptase polymerase chain reaction. Для этих пациентов, особенно для тех, что с очень низкими уровнями слияний, остается неясным, является ли то, что обнаруживается злокачественными клетками или клетками с транс-сплайсингом. As Ihe search for fusions in normal cells will likely be fast-paced for the next few years, two points should be considered, given ndingtoboth ol the pi ag.org SCIENCE VOL321 5 SEPTEMBER 2008