MOB (TMEM 23) — новый ген человека: особенности строения и функционирования

По предварительным оценкам, геном человека включает не менее 30 тысяч генов, из которых в настоящее время изучено менее половины. Поиск и идентификация неизвестных генов человека и исследование их структурно-функциональных особенностей, а также характеристика кодируемых ими белковых продуктов является одним из наиболее актуальных направлений современной молекулярной биологии. Выявление всех генов человека, установление карты тканеспецифичности их экспрессии, построение картины их взаимодействия будут являться факторами, которые предопределят переход молекулярной биологии на новый, более высокий уровеньуровень интегративного анализа (Свердлов, 1999), а также дадут более глубокое понимание природы физического и психического здоровья человека и откроют новые пути для развития медицины.

Широкомасштабные исследования, в результате которых стали известны полные последовательности геномов многих организмов, в том числе человека (Venter et al., 2001; Lander, 2001), предоставляют возможность быстро и эффективно решать проблему поиска новых, еще не описанных генов, и кодируемых ими белковых продуктов (Strausberg and Austin, 1999). В частности, анализ баз данных геномных и экспрессирующихся последовательностей человека, проводимый методами современной биоинформатики, позволяет вычленять последовательности, соответствующие отдельным генам, в их числе неизвестным ранее, а также получать информацию, касающуюся структуры и локализации этих генов.

Особый интерес представляет идентификация и анализ генов, специфически экспрессирующихся в различных тканях и определяющих особенности их функционирования. Уникальным объектом исследования является головной мозг человека. Отличительным свойством этого органа является то, что в нем, по сравнению с другими органами, имеется наибольшее количество морфологически и функционально различающихся клеточных популяций. Они осуществляют разнообразные функции, для реализации которых требуется множество белковых продуктов, и, следовательно, экспрессия очень большого числа генов. Таким образом, поиск новых генов и генных семейств, определяющих специфичность функционирования биохимических систем мозга и их регуляции, является актуальным направлением современной молекулярной биологии.

1.2.

Цель и задачи исследования

.

Ранее в целях выявления генов, специфически экспрессируюгцихся в мозге человека, на основе полиаденилированной фракции РНК некоторых отделов головного мозга человека в нашей лаборатории были получены клонотеки кДНК. Дифференциальный скрининг клонотек позволил отобрать несколько клонов, в том числе НшоЬЗЗ (клон № 33 из клонотеки кДНК продолговатого мозга человека, human medulla oblongata), последовательности которых экспрессировались преимущественно в головном мозге человека (Буякова и соавт., 1992).

В целях выявления и идентификации гена, активного преимущественно в тканях головного мозга человека и включающего в себя последовательность НтоЬЗЗ, а также для изучения его структурной организации и особенностей функционирования были поставлены следующие задачи:

• Определить первичную структуру экспрессирующейся последовательности НтоЬЗЗ и сравнить ее с последовательностями ранее изученных генов;

• Установить нуклеотидную последовательность транскрипта, включающего последовательность НтоЬЗЗ, и охарактеризовать структурную организацию соответствующего гена;

• Провести анализ экспрессии гена, включающего последовательность НтоЬЗЗ, в разных тканях человека;

• Определить in silico предполагаемую структурную организацию белковых продуктов, кодируемых исследуемым геном;

• Провести филогенетический анализ обнаруженного гена.

1.3. Научная новизна.

Обнаружен неизвестный ранее ген человека MOB {ТМЕМ 23), гипотетический белковый продукт которого совпадает с недавно идентифицированной последовательностью фермента фосфатидилхолин-церамид холинфосфотрансферазы 1 (сфингомиелинсинтетазы 1). Впервые описана хромосомная локализация и геномная структура данного гена, а также охарактеризованы особенности организации транскрипта. Впервые исследована транскрипционная активность гена MOB {ТМЕМ 23) и показано, что изучаемый ген экспрессируется в широком спектре тканей человека. Обнаружено участие процессов альтернативного сплайсинга в регуляции функционирования изучаемого генаидентифицированы и охарактеризованы два альтернативно сплайсируемых транскрипционных варианта мРНК. Высказаны предположения о механизмах, регулирующих уровень активности гена MOB {ТМЕМ 23) в организме. Выявлено неизвестное ранее древнее семейство генов, включающее в свой состав MOB (ТМЕМ 23), а также показана эволюционная консервативность белковых продуктов, кодируемых генами этого семейства.

выводы.

1. В результате in vitro и in silico исследования клона НшоЬЗЗ, полученного ранее из клонотеки кДНК продолговатого мозга человека, обнаружен новый ген. В структуре идентифицированного гена, названного MOB (номенклатурное название — ТМЕМ 23), НшоЬЗЗ представляет З'-некодирующую область. Ген MOB {ТМЕМ23) протяженностью 320 т.п.н. располагается на десятой хромосоме человека, в области 10ql 1.2, и состоит, по меньшей мере, из одиннадцати экзонов.

2. MOB (ТМЕМ 23) является представителем неизвестного ранее эволюционно древнего генного семейства, включающего три паралогичных гена. Экзон-интронная организация кодирующих областей всех трех генов консервативна у представителей теплокровных.

3. Транскрипционная активность MOB (ТМЕМ 23) характеризуется использованием механизмов альтернативного сплайсинга для синтеза мРНК, различающихся строением как кодирующей, так и 5'-нетранслируемой областей. Идентифицированы два альтернативных транскрипта MOB (ТМЕМ 23) — последовательность одного из этих транскриптов включает в себя экзоны I-XI, последовательность второго отличается отсутствием экзона VII.

4. Регуляция функционирования гена MOB (ТМЕМ 23) предположительно осуществляется на нескольких уровнях. Транскрипционный уровень контроля представлен использованием альтернативных промоторов, пост-транскрипционныйсинтезом альтернативно сплайсируемых форм транскриптов гена.

5. Ген MOB (ТМЕМ23) экспрессируется в широком спектре тканей человека. Наиболее высокая представленность изученных транскриптов гена показана в тканях головного мозга.

6. MOB (ТМЕМ 23) является геном, кодирующим эволюционно консервативные интегральные мембранные белки. Гипотетическая последовательность белка, кодируемого основным транскриптом, совпадает с недавно идентифицированной последовательностью фермента фосфатидилхолин-церамид холинфосфотрансферазы.

1 (сфингомиелинсинтетазы 1). Эти данные позволяют заключить, что нами обнаружен и охарактеризован не изученный ранее ген сфингомиелинсинтетазы 1.