Charakterystyka intronów niekonwencjonalnych w genach jądrowych euglenin
Eugleniny (Euglenida) razem z heterotroficznymi wiciowcami z grup diplonemida, symbiontida i kinetoplastida tworzą grupę Euglenozoa w obrębie supergrupy Discoba. Nasza wiedza na temat organizacji materiału genetycznego euglenin jest bardzo ograniczona. Nawet liczba chromosomów u najlepiej zbadanej klejnotki E. gracilis nie została jednoznacznie zdefiniowana. Jednak jedną z największych ciekawostek jest obecność w ich genach jądrowych nietypowych intronów, niewystępujących u innych organizmów.
Genomy jądrowe zawierają introny, które są usuwane z transkryptów przez kompleks rybonukleoproteinowy nazywany spliceosomem. Większość intronów splicosomalnych charakteryzuje się obecnością konserwowanych złączy GT/C-AG. Takie introny występują także w genach jądrowych euglenin. Ale nie jest to jedyny typ intronów w tych genach – występują w nich także introny drugiego typu nazywane niekonwencjonalnymi. Introny niekonwencjonalne mają niekanoniczne końce, nie występuje w nich trakt polipirymidynowy, tworzą za to stabilną strukturę drugorzędową na poziomie RNA, która zbliża do siebie końce intronu a tym samym także końce sąsiadujących eksonów. Długość intronów niekonwencjonalnych jest bardzo zróżnicowana, od kilkudziesięciu nukleotydów do kilku tysięcy a struktura drugorzędowa jest słabo konserwowana. Najbardziej konserwowane są nukleotydy w pozycjach +4, 5, 6 na końcu 5’ intronu oraz komplementarne do nich nukleotydy w pozycjach -8, 7, 6 na końcu 3’ (konsensusowa sekwencja złączy dla intronów niekonwencjonalnych jest zgodna z modelem: Y|RnnCAG…CUGnnnnY|R). Wykazano także, że introny niekonwencjonalne są często wstawiane w nowych miejscach w genach (mobilne elementy genetyczne), są usuwane z transkryptów w sposób szybki, ale dopiero po usunięciu intronów konwencjonalnych (najprawdopodobniej posttranskrypcyjnie) oraz że po wycięciu są obecne w komórce w formie kolistej, z kompletnymi końcami połączonymi wiązaniem fosfodiestrowym 3’-5’.
Mechanizm usuwania intronów niekonwencjonalnych jest najprawdopodobniej inny niż intronów konwencjonalnych. Wiele intronów jest usuwanych z transkryptów genów jądrowych niezależnie od spliceosomu. We wszystkich takich przypadkach kluczowa jest konserwowana struktura drugorzędowa RNA, która umożliwia samoczynne wycięcie się intronu lub jego wycięcie przez czynniki białkowe. Introny niekonwencjonalne również mają pewne wspólne cechy na poziomie struktury drugorzędowej RNA.
Podstawowym celem projektu jest scharakteryzowanie nietypowych intronów występujących w genach jądrowych euglenin. Pomoże to w zidentyfikowaniu mechanizmu ich wycinania oraz wzbogaci naszą wiedzę na temat: (1) nietypowych procesów związanych z dojrzewaniem transkryptów oraz (2) procesów ewolucyjnych związanych z mobilnymi elementami genetycznymi (jakimi są również introny niekonwencjonalne) kształtujących strukturę genomów, sekwencje genów, repertuar syntetyzowanych białek. Realizację postawionego celu podstawowego umożliwi osiągnięcie czterech następujących celów szczegółowych: (1) weryfikacja niezależnego od spliceosomu wycinania intronów niekonwencjonalnych; (2) weryfikacja struktury twintronowej (introny w intronach) wybranych intronów niekonwencjonalnych; (3) weryfikacja niekonwencjonalnego splicingu alternatywnego; (4) weryfikacja możliwości zmiany typu intronu.
Przeprowadzone badania poszerzą naszą wiedzę na temat molekularnych mechanizmów dojrzewania mRNA, które często są odmienne w różnych grupach organizmów, a pozostają niezbadane ze względu na zainteresowanie badaczy jedynie konkretnymi gatunkami modelowymi o dobrze opracowanych schematach postępowania.
Konferencje
- Jagielska M., Hałakuc P., Milanowski R. (2023). Nonconventional introns as factors affecting the coding potential of euglenid genes. Polish RNA Biology Meeting, 28-30 September, Warsaw, Poland.
- Jagielska M., Hałakuc P., Milanowski R. (2023). Genetic Remix: Nonconventional Alternative Splicing in Euglenids. 5th International Caparica Conference in SPLICING 2023, 17th-20th July 2023, Caparica, Portugal.
- Hałakuc P., Semik A., Jagielska M., Karnkowska A. Milanowski R. (2023). Automatic annotation of nonconventional introns as a necessary step in the analysis of Euglena genomes. 3rd Annual International Congress on Euglenoids 2023, 17-18 July, Prague, Czech Republic.
- Jagielska M., Hałakuc P., Milanowski R. (2023). Nonconventional introns of euglenids as elements shaping the structure of genes and sequences of encoded proteins. ECOP-ISOP joint meeting “The Century of Protists” 9-14 July 2023, Vienna, Austria.
- Jagielska M., Hałakuc P., Semik A., Milanowski R. (2023). Nulcear genomes of euglenids: discoveries and challenges. 40th International Conference of Polish Phycological Society. 23-36 May, Bydgoszcz, Poland.