| SNHG14 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 識別子 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| エイリアス | SNHG14、115HG、LNCAT、NCRNA00214、UBE3A-AS、UBE3A-AS1、UBE3AATS、小核小体RNA宿主遺伝子14、IC-SNURF-SNRPN、U-UBE3A-ATS、UBE3A-ATS、Ube3a-ATS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外部ID | オミム:616259;ジーンカード:SNHG14; OMA :SNHG14 - オルソログ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ウィキデータ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

UBE3A-ATS/Ube3a-ATS (ヒト/マウス)は、ユビキチンリガーゼ E3A-ATSとしても知られ、Ube3a遺伝子座でLNCAT(大型非コードアンチセンス転写産物)と呼ばれるより大きな転写産物の一部として転写されるアンチセンスDNA鎖の名前です。Ube3a遺伝子座はインプリントされており、中枢神経系では母親のアレルからのみ発現します。父親のアレルでのUbe3aのサイレンシングは、LNCATのUbe3a - ATS部分を介して発生すると考えられています。 [2]非コードアンチセンス転写産物はインプリント遺伝子座でよく見られるためです。 [3]母親の染色体上のUbe3a の欠失や変異はアンジェルマン症候群(AS)を引き起こし、 Ube3a-ATSはこの疾患の治療法を見つける上で重要な側面となる可能性があります。 AS 患者では母親のUbe3a 対立遺伝子は不活性ですが、父親の対立遺伝子はそのままですが、エピジェネティックにサイレンシングされています。サイレンシングされていない場合、父親の対立遺伝子は AS 患者の活性 Ube3a タンパク質の供給源になる可能性があります。したがって、 Ube3a-ATS が父親のUbe3aのサイレンシングにどのように関与しているかのメカニズムを理解することは、AS の新しい治療法につながる可能性があります。この可能性は最近の研究で実証されており、AS に罹患しているマウスに投与された薬剤トポテカンは、 Ube3a-ATSの転写を低下させることで父親のUbe3a遺伝子の発現を活性化しました。 [4]
ルンキャット組織

ヒトUBE3A-ATSは、主に中枢神経系(CNS)の父系対立遺伝子からLNCATの一部として発現する。 [2] [7] 転写産物は約450 kbsの長さで、Uエクソンから始まり、反対鎖のUBE3Aまで、場合によってはそれを超えて広がる。Snurf / Snrpnのプロモーターとインプリンティングセンターは、 Uエクソン領域にある。プロモーター領域は必須であり、この領域を削除するとUbe3a-ATS転写が無効になる。プロモーターの近くにはPWS-ICがあり、PWS-ICの約35 kbs上流にはAS-ICがある。これら2つの領域がLNCAT鎖全体の発現を制御すると考えられている。プロモーターから始まって、転写産物全体が転写され、転写後にさらに処理されてスプライシングされる。Trends in Neurosciでレビューされている。[6]
Uエクソンプロモーター領域の隣にはSnrpn/Snurfがあり、これはヒトではSnrpnまたはSnurfのいずれかに選択的スプライシングされ得る(マウスではこれは1つのバイシストロニック転写産物として残る)。 [8] Snrpnは細胞核に局在する機能未知のタンパク質をコードしている。Snurfは小さな核リボ核タンパク質をコードしている。これらのタンパク質のほとんどはスプライシングに関与しているが、この特定のタンパク質の役割はまだわかっていない。[8] Snrpn/Snurf の下流およびそのイントロン内にはいくつかのC/DボックスsnoRNAの配列がある。ほとんどのC/DボックスsnoRNAは非mRNA メチル化で機能する。[8] [9] しかし最近、Ube3a-ATS上の1つのsnoRNA 、SNORD 115がセロトニン受容体2C pre-mRNAの選択的スプライシングを変化させることが判明した。さらに、このsnoRNAは5つの異なるmRNAのスプライシングを変化させる能力を持っています。[10] snoRNAの配列の中には、ネストされたIPW(インプリントされたプラダー・ウィリー)という非コード領域があり、その欠失がプラダー・ウィリー症候群を引き起こすと考えられています。[11]
モデルシステム
マウスとヒトのUbe3a-ATS/Ube3a は相同であり、領域の一般的な構成は類似しています。たとえば、マウスの遺伝子座にはSnurf/Snrpn 、 snoRNA 、 IPW も含まれます。主な違いは、 Ube3a-ATS転写産物の位置と長さです。ヒトのUbe3a/Ube3a-ATSは染色体 15にありますが、マウスのUbe3a は染色体 7 にあります。Ube3a -ATSを含むマウスのLNCAT は約 1000 kb の長さで、ヒトの 450 kb LNCATよりはるかに長いです。[2] [6] [7] マウスとヒトのLNCAT/Ube3a-ATSの構造が類似しており、マウスのUbe3a遺伝子座も刷り込まれているため、マウスは刷り込みとUbe3a/Ube3a-AT間の相互作用を研究するための優れたモデルシステムです。さらに、マウスのニューロンは培養中も刷り込みパターンを保持し続けます。[12]
スプライスのバリエーションと場所
Ube3a-ATS転写産物を含むLNCAT転写産物全体が転写される場合もありますが、多くの場合、さまざまなエクソンを含めたり除外したりするためにスプライシングされます。さまざまなスプライスバリアントは、さまざまな組織の種類や状況で発現します。ほとんどの場合、少なくともいくつかのタイプのUbe3a-ATSは、プルキンエ細胞や海馬ニューロンなどのインプリントされたCNS細胞で発現していると考えられています。ただし、この転写産物の下流部分と上流部分の両方に時空間的な制御があります。 [13]およびJournal of Neuroscience。[14]
マウスの胚では、Snurf/Snrpnエクソンは交尾後約 7 日目に胚盤胞で検出され、発達を通じて発現し続けました。Snurf /Snrpnエクソンは発達中は CNS 組織に限定され、成体になってから他の組織で発現します。Ube3a -ATSエクソンは交尾後 10 日目まで検出されず、発達中の発現も CNS に限定されていました。一般的に、Ube3a-ATS は神経発生の初期段階で検出され、Snurf/Snrpnは未分化の前駆細胞で、分化の過程を通じて発現します。[13] UCSC ゲノム ブラウザーによると、少なくとも 10 種類のスプライス アイソフォームが存在します。
ある研究によると、 Ube3aと直接重複するスプライスバリアントが細胞質内に発見された。[15]
両方の対立遺伝子の発現を阻止する
特定の刷り込み中心クラスターが、母系および父系アレル上のUbe3a-ATSの差次的発現を制御していると考えられていた。AS および PWS に関連して存在する刷り込み中心 (IC) には、AS-IC と PWS-IC の 2 つの領域がある。これらの刷り込み中心は、周囲の遺伝子および領域が発現できるかどうかを決定する制御領域であり、母系および父系アレルの両方に見られる。母系および父系遺伝子の差次的メチル化パターンは刷り込みと関連することが多いが、AS-IC は両方のアレルでメチル化されていない。しかし、隣接する PWS-IC は母系アレルではメチル化されているが、父系アレルではメチル化されていない。[16]
PWS-IC はLNCATとUbe3a-ATSの発現を制御していると考えられています。PWS-IC が欠失したマウスでは、Ube3a-ATSの発現が減少しています。[5] 中枢神経系では、 PWS-IC がメチル化されていない父方アレルからUbe3a-ATSが優先的に発現します。[13] 一方、PWS-IC がメチル化されている母方アレルでは、Ube3a-ATS は発現しません。これは、PWS-IC のメチル化が何らかの形でUbe3a-ATSの発現を妨げていることを示唆しています。これは、胚性幹細胞のメチルトランスフェラーゼをノックアウトして PWS-IC のメチル化を防ぐと、Ube3a-ATSが両アレルで発現し、母方アレルではUbe3aがサイレンシングされるといういくつかの研究 によって裏付けられています。[10]
しかし、メチル化は母性Ube3a-ATSの発現を阻害する唯一のプロセスではありません。インプリンティングドメインが他のタンパク質と相互作用し、母性アレル上のLNCATとUbe3a-ATSのサイレンシングに寄与することが予想されます。たとえば、レット症候群患者のようにMECP2がノックアウトされている場合、Ube3a-ATSは両アレル発現し、母性アレルからのUbe3aの発現が減少します。 [10]
衝突モデル

一度にテンプレートの一部に沿って転写できるRNAポリメラーゼ(RNAP)は1つだけです。2つのRNAPが正面から転写している場合、衝突が発生する可能性があります。これにより、両方のRNAPが停止したり、1つのRNAPが後戻りしたり、テンプレートから外れたりする可能性があります。この場合、父方のUBE3A-ATSを転写しているRNAPは、UBE3Aを転写しているRNAPと競合し、UBE3Aをテンプレートから押しのけ、UBE3Aの転写を防ぎ、UBE3A-ATSの転写を可能にします。矢印は転写の方向を示しています。Trends in Neurosci . [6 ] でレビューされました。
現在、 LNCATのUbe3a-ATSが父方のUbe3aをサイレンシングする仕組みを説明するモデルは3つある。衝突モデル、RNA-DNA相互作用モデル、二本鎖RNA干渉モデルである。[6] [15]これらのモデルはUbe3a/Ube3a-ATS では直接実証されていないが、これらの方法による他の天然アンチセンス転写産物のサイレンシングの証拠に基づいて妥当であると考えられている。しかし、最近の支持研究により、衝突モデルが最も可能性が高いと思われる。[17] [18] [19]
衝突モデルは、車一台分の幅しかない道路と考えることができる。スマートカーが一方向から走行し、鋤が反対方向から走行し、最終的に衝突する。衝突後、鋤はスマートカーを後方に押し、スマートカーは前進し続ける。Ube3a /Ube3a-ATSの衝突モデルでは、RNAポリメラーゼ(RNAP)は転写中にセンステンプレートとアンチセンステンプレートに沿って互いに向かって移動する。Ube3aとUbe3a -ATSのセンステンプレートとアンチセンステンプレートは重なり合っている。2つの転写バブルは正面衝突し、Ube3a-ATSを転写する RNAP(鋤)は、Ube3a(スマートカー)を転写する RNAP を後方に押し、最終的にテンプレートから外れてしまう。これにより、Ube3a の完全な転写が妨げられる。[6]
このモデルは、最近の 2 つの研究から裏付けられています。最初の研究では、アンチセンス鎖で発現している遺伝子と重複しているセンス鎖上の遺伝子の転写を調べました。重複領域が長いほど、センス鎖の転写効率が低くなり、1 つの鎖の転写が他の鎖の転写を妨害していることが示されました。[19] 別の研究では、原子間力顕微鏡を使用して、テンプレートを転写している RNAP 間の衝突を直接監視しました。RNAP は DNA 断片上で停止し、他の伸長中の RNAP と衝突しました。画像では、衝突直後に 2 つの RNAP が停止し、さらに RNAP の 1 つが後戻りしていることが示されました。[17]
Ube3a/Ube3a-ATSについてはこれらの研究は行われていませんが、この遺伝子座での転写を原子間力顕微鏡で観察することで、 Ube3aがUbe3a -ATSを介して実際にどのようにサイレンシングされるかについての洞察が得られるかもしれません。Ube3a のこれらのモデルを確認するには、さらなる研究が依然として非常に必要です。[要出典]
矛盾した研究
いくつかの研究は、 Ube3a -ATSが父性Ube3aサイレンシングに関与している可能性があるという考えを支持しているが、他の研究はこれに反論している。特に 1 つの研究は、Ube3a-ATSによるUbe3 a のシス サイレンシングに反対している。この研究では、母性Ube3a対立遺伝子が削除されると、父性Ube3a-ATS発現の増加が見られた。これは、父性Ube3a-ATS が父性Ube3aを制御するのではなく、母性Ube3a が何らかの形で父性Ube3a-ATの発現を抑制していることを示唆しており、おそらくシスではなくトランスで抑制している。これらの遺伝子の母性および父性の相同領域間の相互作用は、間期のヒトおよびマウス細胞で実際に観察された。[15]
トランスサイレンシングを説明するメカニズムの1つに、父方のUbe3a-ATS RNAと母方のUbe3a mRNAとの相互作用があります。母方のUbe3a mRNAが父方のUbe3a-ATS RNAと相互作用し、これら両方の転写産物の安定性を低下させる可能性があります。Ube3aなしでUbe3a -ATSのみが生成されると、Ube3a-ATSはより安定します。[15]
別の研究では、Ube3a-ATSの発現はインプリント領域では起こらないことが示唆されている。in situハイブリダイゼーションでは、プルキンエ細胞や海馬ニューロンでUbe3a-ATSは明らかにされなかった。しかし、 Snurf / Snrpnに対応する他の上流エクソンは発現しており、[13]衝突モデルがまだ起こっている可能性があることを示している。したがって、さらなる研究が必要である。
未来
いくつかの研究では、 Ube3a-ATSを介してUbe3a発現を制御する可能性を利用しようと試みられてきた。AS では、父方の PWS-IC はメチル化されていないため、Ube3a-ATS 発現が可能になると考えられる。したがって、PWS-IC のメチル化が可能であれば、Ube3a-ATS転写を阻害し、父方の対立遺伝子からのUbe3a発現が母方の対立遺伝子からの発現の欠如を補うことができる。数名の AS 患者を対象に 1 年間の研究が行われた。これらの患者は、ベタイン、メタフォリン、クレアチン、およびビタミン B12サプリメントからなるメチル化促進食を与えられた。しかし、1 年後、これらの患者のメチル化パターンは変化しなかった。[20]
別の研究では、さまざまな薬剤の大規模なライブラリをテストし、マウスのニューロンとマウスで父性Ube3aの発現を増加させるいくつかのトポイソメラーゼIおよびII 阻害剤を特定しました。トポイソメラーゼ阻害剤は化学療法薬として広く使用されており、複製フォークを停止させる二重鎖切断を誘導することで複製細胞にアポトーシスを引き起こします。しかし、父性Ube3aを活性化する作用機序はまだわかっていませんが、薬物治療後にUbe3a-ATS転写産物が減少したことから、 Ube3a- ATSへの転写干渉が関与している可能性があります。研究グループは特に、低ナノモル範囲で最も効果があり、すでにいくつかの種類の癌の治療薬として食品医薬品局の承認を受けているトポテカンを研究することにしました。[4]
参考文献
- ^ 「Human PubMed Reference:」。国立生物工学情報センター、米国国立医学図書館。
- ^ abc Runte M、Hüttenhofer A、Gross S、Kiefmann M、Horsthemke B、Buiting K (2001 年 11 月)。「IC-SNURF-SNRPN 転写産物は、複数の小さな核小体 RNA 種のホストとして、また UBE3A のアンチセンス RNA として機能します」。Human Molecular Genetics。10 ( 23 ): 2687–2700。doi : 10.1093/ hmg /10.23.2687。PMID 11726556。
- ^ Royo H, Cavaillé J (2008年3月). 「インプリント遺伝子クラスター内の非コードRNA」. Biology of the Cell . 100 (3): 149–166. doi : 10.1042/BC20070126 . PMID 18271756. S2CID 8145761.
- ^ ab Huang HS、Allen JA、Mabb AM、King IF、Miriyala J、Taylor-Blake B、et al. (2011年12月)。「トポイソメラーゼ阻害剤はニューロンにおけるUbe3aの休眠対立遺伝子のサイレンシングを解除する」。Nature。481 ( 7380 ) : 185–189。doi : 10.1038/nature10726。PMC 3257422。PMID 22190039。
- ^ ab Horsthemke B 、 Wagstaff J (2008年8月)。「プラダー・ウィリー/アンジェルマン領域の刷り込みのメカニズム」。アメリカ医学遺伝学誌。パートA。146A (16): 2041–2052。doi : 10.1002/ajmg.a.32364。PMID 18627066。S2CID 20542460。
- ^ abcdefg Mabb AM、Judson MC、 Zylka MJ 、 Philpot BD(2011年6月)。「アンジェルマン症候群:ゲノムインプリンティングと神経 発達表現型に関する洞察」。Trends in Neurosciences。34(6):293–303。doi :10.1016/j.tins.2011.04.001。PMC 3116240。PMID 21592595。
- ^ ab Runte M, Kroisel PM, Gillessen-Kaesbach G, Varon R, Horn D, Cohen MY, et al. (2004年5月). 「アンジェルマン症候群患者におけるSNURF-SNRPNおよびUBE3A転写レベル」.ヒューマンジェネティクス. 114 (6): 553–561. doi :10.1007/s00439-004-1104-z. PMID 15014980. S2CID 26493956.
- ^ abc Gray TA、Saitoh S、Nicholls RD (1999年5月)。「哺乳類のインプリントされたバイシストロニック転写産物は2つの独立したタンパク質をコードする」。米国 科学アカデミー紀要。96 (10):5616–5621。Bibcode : 1999PNAS ...96.5616G。doi : 10.1073 / pnas.96.10.5616。PMC 21909。PMID 10318933。
- ^ Runte M、Varon R、Horn D、Horsthemke B、Buiting K (2005 年 2 月)。「C/D ボックス snoRNA 遺伝子クラスター HBII-52 は Prader-Willi 症候群の主要な役割から除外される」。Human Genetics。116 ( 3 ) : 228–230。doi : 10.1007 /s00439-004-1219-2。PMID 15565282。S2CID 23190709 。
- ^ abc Kishore S、Khanna A、Zhang Z、Hui J、Balwierz PJ、Stefan M、et al. (2010 年 4 月)。「snoRNA MBII-52 (SNORD 115) はより小さな RNA に加工され、選択的スプライシングを制御する」。Human Molecular Genetics。19 ( 7 ) : 1153–1164。doi :10.1093/hmg/ddp585。PMC 2838533。PMID 20053671。
- ^ Wevrick R、 Kerns JA、Francke U (1994 年 10 月)。「プラダー・ウィリー症候群領域における父系発現遺伝子の新規同定」。ヒト分子遺伝学。3 (10): 1877–1882。doi :10.1093/hmg/3.10.1877。PMID 7849716 。
- ^ Chamberlain SJ、Chen PF、Ng KY、Bourgois-Rocha F、Lemtiri-Chlieh F、Levine ES、Lalande M (2010 年 10 月)。「ゲノム刷り込み障害であるアンジェルマン症候群およびプラダー・ウィリー症候群の人工多能性幹細胞モデル」。米国科学 アカデミー紀要。107 ( 41): 17668–17673。Bibcode :2010PNAS..10717668C。doi : 10.1073 / pnas.1004487107。PMC 2955112。PMID 20876107。
- ^ abcd Dev Bio 誌Le Meur E、Watrin F、Landers M、Sturny R、Lalande M、Muscatelli F (2005 年 10 月)でレビュー。「マウス 7C 刷り込み染色体領域に関連する大きな非コード RNA の動的発達制御」。Developmental Biology . 286 (2): 587–600. doi : 10.1016/j.ydbio.2005.07.030 . PMID 16126194。
- ^ Chamberlain SJ、Lalande M (2010 年 7 月)。 「アンジェルマン症候群、脳のゲノム刷り込み障害」。The Journal of Neuroscience。30 ( 30): 9958–9963。doi : 10.1523 / JNEUROSCI.1728-10.2010。PMC 6633366。PMID 20668179。
- ^ abcd Landers M、Calciano MA、Colosi D、Glatt - Deeley H、Wagstaff J、Lalande M (2005)。「Ube3aの母体破壊はトランスでのUbe3a-ATSの発現増加につながる」。 核酸研究。33 ( 13 ): 3976–3984。doi :10.1093/nar/gki705。PMC 1178004。PMID 16027444。
- ^ Perk J、Makedonski K、Lande L、Cedar H、Razin A、Shemer R (2002 年 11 月)。「Prader-Willi/Angelman 領域制御センターの刷り込みメカニズム」。EMBOジャーナル。21 ( 21 ) : 5807–5814。doi :10.1093 / emboj/cdf570。PMC 131067。PMID 12411498 。
- ^ ab Crampton N, Bonass WA, Kirkham J, Rivetti C , Thomson NH (2006). 「収束転写におけるRNAポリメラーゼ間の衝突イベントの原子間力顕微鏡による研究」。 核酸研究。34 ( 19): 5416–5425。doi :10.1093/nar/gkl668。PMC 1636470。PMID 17012275。
- ^ Callen BP、 Shearwin KE、Egan JB (2004 年 6 月)。「プロモーター上の伸長によって引き起こされる収束プロモーター間の転写干渉」。分子細胞。14 ( 5 ) : 647–656。doi : 10.1016/j.molcel.2004.05.010。PMID 15175159。
- ^ ab Osato N, Suzuki Y, Ikeo K, Gojobori T (2007年6月). 「ヒトおよびマウスのシス天然アンチセンス転写産物における転写干渉」.遺伝学. 176 (2): 1299–1306. doi :10.1534/genetics.106.069484. PMC 1894591. PMID 17409075 .
- ^ Bird LM、Tan WH、Bacino CA、Peters SU、Skinner SA、Anselm I、他 (2011 年 12 月)。「アンジェルマン症候群におけるメチル化促進サプリメントの治療試験」。American Journal of Medical Genetics。パート A。155A ( 12 ): 2956–2963。doi :10.1002 / ajmg.a.34297。PMC 3222728。PMID 22002941。
