Разработка high-throughput sequencing (HTS) оказало непосредственное влияние на исследования генетиков, предоставив им возможность обследовать быстро и надежно несколько сотен Mb ДНК или даже целый геном индивидов [1]. Этот технический прогресс также внёс вклад в клиническую генетику, при этом несколько центров по всему миру осуществляют диагностику, базируясь на HTS [2]. Это управляемый технологией успех изменил существенно клиническую генетику, позволив впервые посмотреть на геном как целое. До некоторой степени это может рассматриваться как новая клиническая 'система', для которой только полный вид с птичьего полетм может предоставлять необходимую информацию для адекватной молекулярной диагностики и ухода за пациентом в соответствии со стандартом ведения, установленным в др. продвинутых медицинских специальностях.

Имеются всё ещё некоторые недостатки для полного научно обоснованного диагноза, наиболее важным является наше ограниченное знание относительно функции тысяч геномных элементов, которые включают огромные количества белок-кодирующих генов. Это ограничение особенно показательно на фракциях, не связанных с кодированием белков, функционального генома. Это вызывает пробел в генотип-фенотипическом знании, при этом невозможно предсказать последствия генетической изменчивости в таких регионах. В клинической перспективе геном д. быть подразделен на три части. Первая д. быть названа 'Medical Genome'-увеличивающаяся фракция, определяемая как геном, который может предоставить информацию-которая сегодня может быть использована в клинической практике. Вторая часть это оставшаяся часть функционального генома, определяемая, кстати, с помощью проекта ENCODE, и включает геномные области, которые уже были маркированы, по крайней мере, с помощью одной экспериментальной процедуры, используемой проектом ENCODE, целью которого является определение всех функциональных регионов генома [3]. Третья это повторяющаяся фракция генома с оставшейся частью генома, которая ещё не маркирована с помощью функциональных проб. Очевидно, что размер медицинского генома расширяется ежедневно и целью исследователей генетики человека является включение в него всех геномных последовательностей, которые имеют отношение к фенотипической изменчивости.

В своём сегодняшнем состоянии медицинский геном в первую очередь представлен кодирующими последовательностями белок-кодирующих генов, их сайтами сплайсинга и известными регуляторными элементами этих генов. Белок-кодирующие гены являются наиболее изученными функциональными геномными элементами, из-за центральной догмы молекулярной биологии [4]. Современное состояние геномного знания расширено значительными слоями регуляции, обеспечиваемой с помощью функциональных элементов вне кодирующих: не кодирующие экзоны, промоторы, энхансеры, сайленсеры и др. функциональные элементы (Table 1). Идентифицировано большое количество генов, не кодирующих белки (только РНК), большинство из них это микроРНК (miRNAs) и long non-coding RNAs (lncRNAs). Версия 17 GENCODE (www.gencodegenes.org) [5], содержит каталог генов 6020 lncRNAs, 3086 miRNAs, 1506 snoRNA (Small nucleolar RNAs) и 1904 snRNA (small nuclear RNAs). Для некоторых из этих элементов идентифицированы патогенетические варианты, прямо коррелирующие с фенотипом пациентов [6]. Более того, дополнительные, скорее всего, функциональные элементы были идентифицированы с помощью проектов, таких как ENCODE [3]. Приблизительно треть генома человека (1 Gb) является биохимически активной [7-11] или эволюционно законсервированной [12]. В этом коротком обзоре мы сконцентрируемся на некоторых наглядных примерах патогенетических вариантов фракций, не кодирующих белки в 'Medical Genome' (see Fig. 1 см. схематическое представление обсуждаемых здесь функциональных элементов). Table 2 представляет примеры, обсуждаемые здесь и некоторые дополнительные случаи. Но мы здесь не будем иметь дело с соматическими вариантами, которые важны для формирования рака и эволюции.

Table 1. Numbers of functional genomic elements  



Genomic element        Number        Source 

Protein-coding genes        20330        GENCODE V17 (Feb2013, GRCh37) Ensembl 72
Long non-coding RNAs        13333        GENCODE V17
lincRNAs        6020        GENCODE V17
Pseudogenes        14154        GENCODE V17
Short non-coding RNAs        9078        GENCODE V17
miRNAs        3086        GENCODE V17
Promoters        70292        ENCODE [3]
Enhancers        399124        ENCODE [3]
TFBS (ChIP peaks)        636336        ENCODE [3]   


lincRNAs, long intergenic non-coding RNAs; miRNAs, micro RNAs; TFBS, transcription factor binding sites.

Figure 1. Schematic representation of the different functional genomic elements (shown as colored boxes and ovals), and some examples of pathogenic elements per element for Mendelian disorders. For description and references see text.

Table 2. Representative examples of non-protein-coding pathogenic variants in genetic disorders 



Genomic Element        Name        Disorder        References
MIR        MIR96        DFNA50 (Autosomal Dominant deafness 50)        [20]
MIR184        EDICT syndrome        [24]
MIR17HG        Feingold syndrome 2        [26]
Long ncRNA        TERC        AD dyskeratosis congenita; susceptibility to aplastic anemia        [32-34]
RMRP        CHH (cartilage hair hypoplasia) syndrome; anauxetic dysplasia;
                      metaphyseal dysplasia without hypotrichosis        [35-37]
CISTR-ACT lncRNA        Type E polydactyly        [38]
HELLP lincRNA        HELLP (Hemolysis, Elevated Liver enzymes, Low Platelets) syndrome        [39]
ATXN8/ATXN8OS        Spinocerebellar ataxia 8 (SCA8)        [58]
Small ncRNA        snRNA RNU4ATAC        Microcephalic Osteodysplastic Primordial Dwarfism, type I (MOPD I)        [41, 42]
Enhancer CNC        1 Mb from SHH        Postaxial polydactyly        [50-54]
460 kb from SHH        Holoprocencephaly        [49]
50 kb from SOST        Van Buchem disease        [59]
Enhancer of IRF6        Cleft lip        [60]
Up to 1.5 Mb 5' or 3' from SOX9        Pierre Robin sequence        [57]
280 kb from FOXL2        BPES        [61]
110 kb from BMP2        Brachydactyly type A2        [62]
Intron of RET        Hirschprung disease (20Ч risk)        [63]

Pathogenic variants in miRNAs

miRNAs являются классом малых не кодирующих РНК длиной приблизительно в 22 нуклеотида, которые участвуют в пост-транскрипционном контроле за генной экспрессией за счет замалчивания специфических мРНК [13]. miR Base (www.mirbase.org, Aug-2012 release) описывает более 21000 известных и предсказываемых miRNAs (заметьте различия между этим количеством и тем, что в Gencode v17), который может содержать свыше 60% белок-кодирующих генов [14]. miRNAs продуцируются посредством хорошо изученного процесса от транскрипции крупной молекулы РНК, которая подвергается расщеплению с использованием Drosha и Dicer чтобы дать взрослую miRNA [15]. miRNAs затем действуют посредством RNA-induced silencing complex (RISC) , чтобы идентифицировать свои мишени молекулы мРНК за счет частичной комплементарности, обычно обнаруживаемой на mRNA 3'UTR, приводя к деградации мРНК с помощью белков Argonaut. Некоторые miRNAs имеют очень специфические мишени, тогда как др. могут быть нацелены на несколько мРНК [13]. miRNAs и эти мишени обычно законсервированы эволюционно [16].

miRNAs имеют хорошо известную роль при раке, где их экспрессия существенно изменяется по сравнению с нормальной тканью [17], но также идентифицированы варианты их последовательностей, выступающие в качестве причины Менделирующих генетических нарушений [18, 19].

Первый пример это Autosomal Dominant Deafness 50 (DFNA50; OMIM: 613074), при которой гетерозиготные варианты в консервативной seed области MIR96 (OMIM: 611606) были идентифицированы в качестве причины. MIR96 является частью высоко консервативного семейства miRNA, которое включает также MIR186 и MIR182. Эти гены находятся в регионе в 4.5-kb и обнаруживают скоординированную экспрессию в реснитчатых нейросенсорных органах. Идентифицированные варианты оказывают умеренный эффект на экспрессию и созревание MIR96, но , как было установлено, обусловливают снижение эффекта замалчивания на их потенциальные мишени [20]. Сходный патогенетический вариант в seed последовательности MIR96 был идентифицирован у мышей Diminuendo с глухотой [20, 21] и было установлено, что эти варианты оказывают влияние на созревание клеток улитки внутреннего уха [22]. Благодаря инициальному описанию найден третий вариант с парной (companion) miR-96* (РНК, которая транскрибируется с противоположной геномной нити ДНК гена). Измененный нуклеотид законсервирован в ходе эволюции позвоночных и, как было установлено, снижает стабильность шпильки pre-miRNA, уменьшая уровни зрелой miR-96; однако, вероятность непосредственного вклада miR-96* в фенотип не исключена [23].

Др. варианты это гетерозиготные варианты seed последовательности MIR184 (OMIM: 613146), которые рассматриваются как причина EDICT syndrome (Endothelial Dystrophy, Iris hypoplasia, congenital Cataract, and stromal Thinning syndrome [24] (OMIM: 614303)). Несмотря на тот факт, что MIR184, как полагают, имеет не менее 1000 мишеней, выступают в качестве причины патогенные варианты в глазу, это обусловлено, по-видимому, благодаря нарушению регуляции экспрессии ITGB4's, принципиального компонента эпителиальных десмосом и в меньшей степени с нарушением регуляции INPPL-1, регулятора апоптоза. Учитывая роль изгиба роговицы в нарушениях рефракции, заслуживает внимание то, что локус MIR184 также был идентифицирован при genome-wide association study (GWAS) по миопии [25].

Третий пример это MIR17HG (OMIM: 609415), которая ответственна за Feingold syndrome 2 (OMIM: 614326). Гетерозиготная делеция MIR17HG выявлена у трех пациентов с подтипом синдрома (ни один из пациентов не имел типичной желудочно-кишечной атрезии) и было установлено, что гаплонедостаточность всех 6 miRNAs, кодируемых с помощью MIR17HG, непосредственно связана с фенотипом [26]. Интересно, что MYCN (OMIM: 164840), который вызывает Feingold syndrome 1 (OMIM: 164280), может непосредственно соединяться с промотором MIR17HG и активировать его транскрипцию [26].

Во всех трех известных нарушениях, связанных с вариантами miRNAs механизмом болезни, по-видимому, является гаплонедостаточность, вызываемая точковыми мутациями или делециями генов miRNA, что соотв. оказывает воздействие на их влияние на экспрессию генов мишеней. Несмотря на это финальный фенотипический результат варианта miRNA не всегда прямолинеен, чтобы предсказать или интерпретировать данную конкуренцию между miRNAs за одну и ту же мишень мРНК [27], что может приводить к избыточной или недостаточной экспрессии гена мишени. Кроме того, наблюдаемый фенотип может отражать комбинированный эффект модифицированной экспрессии множественных генов мишеней на разных стадиях развития и в разных тканях.

Pathogenic variants in lncRNAs

lncRNAs представляют собой гетерогенную группу не кодирующих транскриптов, сгруппированных вместе по единственному произвольному критерию: их размер д. быть более 200 bp. Эти транскрипты участвуют в многочисленных биологических функциях, включая ремоделирование хроматина, контроль транскрипции и пост-транскрипционный процессинг [28]. Они такж могут быть подразделены на основании их локализации в (i) long intergenic non-coding RNAs (lincRNA), обнаруживаемых в межгенных регионах, (ii) natural antisense transcripts (NATs), транскрибируемых с противоположной нити белок-кодирующего гена и (iii) в интронных lncRNAs, транскрибируемых с интронов белок-кодирующих генов.

Наиболее заметные lncRNAs это XIST, которые были идентифицированы в 1990s и играют ключевую роль в инактивации Х хромосомы у самок. Она действует, рекрутируя polycomb комплекс и, начиная с цетра Х инактивации, замалчивает X хромосому, с которой она транскрибируется. Это приводит к образованию тельца Барра, который виден микроскопически в ядре [29] индивидов с двумя Х хромосомами. Её антисмысловая РНК, называемая TSIX, как полагают, предупреждает экспрессию XIST's и тем самым делает др. хромосому Х эухроматиновой [30]. lncRNAs, как было установлено, играет также роль в поддержании в импринтинга как в случае H19, так и антисмыслового KCNQ1OT1, которые обнаруживаются в локусе 11p15, отвечающем за Silver-Russel (OMIM: 180860) и Beckwith-Wiedemann синдромы [31] (OMIM: 130650). HOTAIR ещё одна lncRNA, обнаруживаемая в HOXC локусе на хромосоме 12, действует в транс положении по отношению к комплексу polycomb, чтобы замалчивать кластер HOXD генов на хромосоме 2 [31].

Патогенетические варианты lncRNAs были идентифицированы при определенных фенотипических отклонениях у человека. Хорошо известен пример TERC (OMIM: 602322), которая является субъединицей РНК теломеразного голоэнзимного комплекса и предоставляет РНК матрицу для удлинения теломерной ДНК и связывает TERT (OMIM: 187270) белок, энзим, ответственный за обратную транскрипцию. Более 30 патогенных единичных нуклеотидных вариантов (SNVs) описано в TERC и это связано с разнообразием фенотипов autosomal dominant dyskeratosis congenita (OMIM 127550) [32], susceptibility to aplastic anemia (OMIM 614743) [33] и myelodysplastic syndrome [34]. Во всех этих случаях механизм, по-видимому, связан с гаплонедостаточностью TERC, вызываемой или делецией одного из аллелей или дестабилизацией 3D структуры ОНК.

Др. известным примером является RMRP (OMIM: 157660), вызывающий cartilage hair hypoplasia [35] (OMIM: 250250), anauxetic dysplasia [36] (OMIM: 607905) и metaphyseal дисплазию без гипотрихоза [37] (OMIM: 250460). RMRP (РНК компонент Mitochondrial RNA-Processing endoribonuclease) является РНК геном без интронов, длиной в 267 пн, расположенный выше CCDC107 на хромосоме 9p13 и выполняет две известные функции: он расщепляет митохондриальную РНК в важном (priming) сайте для репликации митохондриальной ДНК и взаимодействует с TERT, чтобы сформировать комплекс с РНК-зависимой РНК полимеразой, активность которой продуцирует двунитчатые молекулы РНК , которые превращаются в siRNAs (small interfering RNAs). Различия в клинических фенотипах рассматриваются, как связанные с тем в какой степени затронуты две разные функции RMRP [36].

Недавно два дополнительных нарушения оказались непосредственно связанными с lncRNAs. Первое, как было установлено, соответствует EST, наз. DA125942 и было идентифицировано у пациентов с типом E брахидактилии с вовлечением хромосомы 12p11. Тщательная экспериментальная проверка подтвердила, что транслокация, идентифицированная у пациентов, вовлекающая эту lncRNA, разрушает трехмерную (3D) конформацию chr12, приводя к потере контроля экспрессии PTHLH за счет DA125942 и к возникновению фенотипического отклонения [38]. При втором нарушении не охарактеризованная не подвергшаяся сплайсингу lncRNA из 205 kb, с почти исключительной экспрессией в плаценте, оказалась ассоциирована с развитием синдрома HELLP (Hemolysis, Elevated Liver enzymes, Low Platelets) (OMIM: 614985). Идентифицированная lncRNA, как полагают, активирует G2/M фазу клеточного цикла и деактивирует G1/S фазу. Патогенные варианты lncRNA могут приводить к снижению способности к инвазии extravillous трофобластов, известный признак HELLP [39].

Pathogenic variants in snRNA

snRNAs это небольшие молекулы РНК (~150 пн), обнаруживаемые в нуклеоплазме и образующие часть небольших ядерных рибонуклеиновых белков, которые являются критическим частями сплайсесом [40]. Имеется один хорошо известный пример патогенных вариантов в гене snRNA, RNU4ATAC (OMIM: 601428) вызывает Microcephalic Osteodysplastic Primordial Dwarfism, type I (MOPD I) (OMIM: 210710). RNU4ATAC (RNA, U4atac small nuclear (U12-dependent splicing)) является небольшим лишенным интронов РНК геном в 130 пн, который обнаруживается во втором интроне CLASP1. RNU4ATAC является частью U12-зависимых сплайсесом, которые действуют на приблизительно 700 специфических интронов в геноме человека. Большинство генов содержат U12-типа интроны, которые или участвуют в ключевых клеточных функциях, таких как репликация и репарация ДНК, транскрипция, процессинг, и транспорт РНК, трансляция и организация цитоскелета или относятся к группе клеточных ионных каналов. Идентифицированные варианты были или гомозиготными или компаундными гетерозиготами, как было установлено, существенно снижают эффективность комплекса по индукции сплайсинга [41, 42].

Pathogenic variants in non-transcribed conserved elements

Транскрипция генов регулируется несколькими функциональными геномными элементами, включая промоторы и энхансеры. Эти элементы очерчены специфическими гистоновыми метками, которые позволяют их идентификацию и подчеркивают их функциональное состояние в отношении ассоциированных с ними генов в данном примере. Промоторы и энхансеры также характеризуются специфическими последовательностями, распознаваемыми транскрипционными факторами и обнаруживают гетерогенность последовательностей с тем, чтобы предоставить разным транскрипционным факторам сайты связывания для пространственно-временной регуляции экспрессии генов. Предложены классификации регуляторных элементов в зависимости от используемой методологии, распознается несколько разных типов, исходя из их последовательностей (TATA-less илиTATA-box содержащие), хроматиновых меток, состояния их активности (active, poised, inactive) [3, 43].

Варианты промоторов определенных генов хорошо изучены в связи с нарушениями у человека. Напр., более 30 патогенных вариантов было идентифицировано в качестве промотора beta-globin (HBB) (OMIM: 141900). Нулевые мутации HBB в гомозиготном или компаундном гетерозиготном состоянии вызывают beta-thalassemia в географическом поясе от Средиземного моря до юго-зап. Азии, при этом частота носителей достигает до 1 на 6 индивидов в определенных популяциях [44]. Варианты промотора представляют 10% от тотального количества патогенных вариантов, связанных с beta-thalassemia и оказывают разные эффекты на экспрессию HBB, от слабых до тяжелых. Их исследование позволило картировать места распознавания специфических транскрипционных факторов и далее понять регуляцию гена HBB [45]. Др. родственный пример это наследственная персистенция плодного гемоглобина (HPFH), вызываемая вариантами в промоторах HBG1 и HBG2 [45], которые могут модифицировать клиническую тяжесть beta-thalassemia. Большинство патогенных вариантов промотора приводит к количественным дефектам экспрессии генов. Делеции в энхансерных элементах кластера генов beta-globin ведут к снижению экспрессии некоторых из членов этого кластера [46].

Варианты, связанные с Менделирующими нарушениями, были идентифицированы в энхансерах. Энхансеры трудно идентифицировать и исследовать, т.к. они могут быть расположены в нескольких сотнях kilobase или даже megabase, дистальнее от гена, на который они действуют. Как и в случае промоторов они могут быть распознаны по специфическому набору гистоновых меток, которые могут быть использованы в качестве кода для точек в областях генома, который их содержит [3, 47], или с помощью функциональных проб, таких как STARR-seq [48]. Их действие обеспечивается посредством серии транскрипционных регуляторов, которые соединяются с ними и приводят в прямой физический контакт с промотором регушлируемых генов; однако, недавние геномные исследования предоставляют более сложные сценарии [49].

Большинство хорошо изученных примеров патогенетических вариантов в энхансерах это энхансер для SHH (OMIM: 600725) наз. ZRS (zone of polarizing activity regulatory sequence) (OMIM: 605522), расположенный на 979 пн от точки старта транскрипции SHH's (TSS) внутри пятого интрона гена LMBR1. ZRS является очень консервативным не кодирующим (CNC) элементом из 800 пн, который регулирует экспрессию SHH во время развития зачатка конечности. SNVs внутри ZRS провоцируют эктопическую экспрессию SHH, приводя к преаксиальной полидактилии с или без трех фаланг большого пальца рук [50, 51]. Сходный фенотип наблюдался при нуклеотидных заменах у мышей и кошек [52, 53]. Дупликация ZRS и окружающей области вызывает более сложный фенотип с полидактилией и кожными складками между пальцами [54]; сходный фенотип наблюдался у мутантных Sasquatch мышей [50-55].

Др. энхансерный элемент, который картируется 460 пн выше SHH, назван SBE2 (SHH brain enhancer-2), он был идентифицирован с редким нуклеотидным вариантом, который в гетерозиготном состоянии вызывает одну из форм голопрозэнцефалии у человека [56]. Мутация вызывает потерю активности SBE2в гипоталямусе трансгенных эмбрионов мышей. Six3 был идентифицирован как регулятор транскрипции, который соединяется с SBE2.

Финальный пример Pierre Robin sequence (OMIM: 261800), где часть пациентов обнаруживает патогенные варианты энхансера для SOX9 (OMIM: 608160) , расположенного в 1.5 Mb центромернее по отношению к гену. Энхансер сильно консервативен и обладает очень специфической пространственно-временной активностью во время развития нижней челюсти; функция законсервирована во время эволюции. Идентифицированные варианты включают транслокационные точки разрывов, микроделеции и SNV это, как полагают, нарушает связывание со специфическим транскрипционным фактором (MSX1) [57]. В противоположность вариантам, затрагивающим энхансер SHH, механизм болезни, по-видимому, представлен сайт- и стадио-специфической потерей транскрипции в этом случае. Это может также объяснить различия между фенотипом, вызываемым этими вариантами (Pierre-Robin sequence) и тем, что вызывается мутациями потери функции SOX9 (campomelic dysplasia OMIM: 114920) [57]. Дополнительные мутации энхансеров представлены в Table 2.

Conclusions

Genomic knowledge is rapidly accumulating and constantly challenges current concepts every step of the way. Genomic approaches have revealed hundreds of thousands of functional genomic elements (transcribed or not) that may be involved in health and disease.

The examples of variants in RNA genes and non-coding genomic regions described here pinpoint to some of the rules governing their relation to disease and the difficulties in studying them. miRNAs on one hand are a well-defined group of entities with a characterized biogenesis mechanism and mode of action. Pathogenic variants are usually found in key functional regions of miRNAs, diminishing or abolishing the miRNA's capacity to identify a target mRNA. Complete deletions of miRNA genes have similar quantitative effects. Mutations in those areas can thus be searched for and functional hypotheses on the consequences of variation could be made. On the other hand, this can be complicated when several miRNAs compete for the same target while clearly pathogenic variants affecting the structural integrity of the molecules are more difficult to be evaluated without prior knowledge or direct experimental validation.

Variants in lncRNAs are more difficult to evaluate as this is a highly heterogeneous group without well documented functions. Every case of lncRNAs variants related to human diseases described thus far has distinct impacts because the involved lincRNAs have different biological functions and no general conclusions can be drawn. This will eventually become possible as more knowledge is accumulated and distinct functional classes are identified.

Currently the majority of the pathogenic genomic elements are protein-coding genes because only this fraction of the genome has been so far investigated. However, based on the recent examples, we predict that additional phenotypes, or phenotypic modifiers will be explained by variants in non-protein-coding elements. The understanding of the functional rules would be necessary in order to understand the consequences of pathogenic mutations.

The sequencing of genomes beyond the exome fraction, and the association with phenotypic information, is likely to enrich our understanding of the causes of (near)monogenic disorders beyond the protein-coding part of the ‘medical genome’.

Nancy R. Gough
Metabolic Reprogramming with a Long Noncoding RNA
Sci. Signal., 21 January 2014 Vol. 7, Issue 309, p. ec16 [DOI: 10.1126/scisignal.2005088]

Клетки подвергнутые действию гипоксии (low oxygen) отвечают адаптивной реакцией, опосредуемой транскрипционными факторами семейства hypoxia-inducible factor (HIF). Изменения, ассоциированные с этим гипоксическим репрограммированием, это увеличение зависимости от гликолиза по сравнению с оксидативным фосфорилированием, метаболический сдвиг, наз. эффектом Warburg, который связан с опухолевым ростом. С помощью биоинформационного анализа, Yang et al. идентифицировали 6 длинных некодирующих РНК (lncRNA или lincRNA, в зависимости от того, кодируются ли они within a gene или intragenically, соотв.) с элементами чувствительности к гипоксии в своих промоторах, а анализ с помощью real-time reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) нескольких линий человека или первичных клеточных культур показал, что только lincRNA-p21 увеличивается при гипоксии. Нокдаун lincRNA-p21 предупреждал гипоксией вызываемые изменения в метаболизме, которые восстанавливались с помощью эктопической экспрессии HIF-1α или резистентной конструкции lincRNA-p21. В клетках, подвергнутых воздействию гипоксии, нокдаун lincRNA-p21 снижал уровень белка HIF-1α и вызывал более быструю деградацию HIF-1α, не меняя количества мРНК, кодирующих HIF-1α. HIF-1α был стабилизирован в клетках с нокдауном как lincRNA-p21, так и VHL, который является E3 ubiquitin лигазой, которая маркирует HIF-1α для деградации с помощью ubiquitin-протеосомного пути, подтверждая, что lincRNA-p21 взаимодействует с путем деградации HIF-1α. Многие in vitro анализы связывания показали, что lincRNA-p21 взаимодействует как с HIF-1α ? так и VHL, а эксперименты с делеционными мутациями VHL подтвердили, что lincRNA-p21 может соединяться с регионами связывания HIF-1α в VHL и тем самым полностью ингибировать взаимодействие между этими двумя белками. Нокдаун HIF-1α снижает вызываемое гипоксией увеличение количества lincRNA-p21, а эксперименты по иммунопреципитации хроматина и анализ с помощью репортера промотора подтвердили, что lincRNA-p21 является прямой транскрипционной мишенью для HIF-1α. В модельном ксенографе, в котором мышам инъецировали клетки, которые были подвергнуты гипоксии перед инъекцией, нокдаун lincRNA-p21 снижал опухолевый рост и изменения в количестве белка, ассоциированного с эффектом Warburg. Т.о., lincRNA-p21 функционирует как часть позитивной петли обратной связи, которая увеличивает стабильность HIF-1α в ответ на гипоксию.

F. Yang, H. Zhang, Y. Mei, M. Wu, Reciprocal regulation of HIF-1α and lincRNA-21 modulates the Warburg effect. Mol. Cell 53, 88–100 (2014). [PubMed]

Pathogenic variants in non-protein-coding sequences P Makrythanasis, SE Antonarakis Clinical Genetics Volume 84, Issue 5, pages 422–428, November 2013

Pathogenic variants in non-protein-coding sequences
P Makrythanasis, SE Antonarakis
Clinical Genetics Volume 84, Issue 5, pages 422–428, November 2013