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非随机基因组织:特定前体mRNA转录及与SC-35结构域剪接的结构安排

Nonrandom gene organization: structural arrangements of specific pre-mRNA transcription and splicing with SC-35 domains.

作者信息

Xing Y, Johnson C V, Moen P T, McNeil J A, Lawrence J

机构信息

School, Worcester 01655, USA.

出版信息

J Cell Biol. 1995 Dec;131(6 Pt 2):1635-47. doi: 10.1083/jcb.131.6.1635.

Abstract

This work demonstrates a highly nonrandom distribution of specific genes relative to nuclear domains enriched in splicing factors and poly(A)+ RNA, and provides evidence for the direct involvement of these in pre-mRNA metabolism. As investigated in hundreds of diploid fibroblasts, human collagen I alpha 1 and beta-actin DNA/RNA showed a very high degree of spatial association with SC-35 domains, whereas three nontranscribed genes, myosin heavy chain, neurotensin, and albumin, showed no such preferential association. Collagen I alpha 1 RNA accumulates within the more central region of the domain, whereas beta-actin RNA localizes at the periphery. A novel approach revealed that collagen RNA tracks are polarized, with the entire gene at one end, on the edge of the domain, and the RNA extending into the domain. Intron 26 is spliced within the RNA track at the domain periphery. Transcriptional inhibition studies show both the structure of the domain and the gene's relationship to it are not dependent upon the continued presence of accumulated collagen RNA, and that domains remaining after inhibition are not just storage sites. Results support a model reconciling light and electron microscopic observations which proposes that transcription of some specific genes occurs at the border of domains, which may also function in the assembly or distribution of RNA metabolic components. In contrast to the apparently random dispersal of total undefined hnRNA synthesis through interdomain space, transcription and splicing for some genes occurs preferentially at specific sites, and a high degree of individual pre-mRNA metabolism is compartmentalized with discrete SC-35 domains.

摘要

这项研究表明,特定基因相对于富含剪接因子和聚腺苷酸(poly(A)+)RNA的核结构域呈现出高度非随机的分布,并为这些结构域直接参与前体mRNA代谢提供了证据。在数百个二倍体成纤维细胞中进行的研究发现,人类胶原蛋白Iα1和β-肌动蛋白的DNA/RNA与SC-35结构域呈现出高度的空间关联,而三个非转录基因,肌球蛋白重链、神经降压素和白蛋白,则没有这种优先关联。胶原蛋白Iα1 RNA在结构域的更中心区域积累,而β-肌动蛋白RNA则定位在周边。一种新方法揭示,胶原蛋白RNA轨迹是极化的,整个基因位于一端,在结构域的边缘,RNA延伸到结构域内。内含子26在结构域周边的RNA轨迹内进行剪接。转录抑制研究表明,结构域的结构及其与基因的关系并不依赖于积累的胶原蛋白RNA的持续存在,并且抑制后剩余的结构域不仅仅是储存位点。研究结果支持了一个将光学显微镜和电子显微镜观察结果相协调的模型,该模型提出一些特定基因的转录发生在结构域的边界,这些边界也可能在RNA代谢成分的组装或分布中发挥作用。与总未定义的hnRNA合成在结构域间空间中明显随机分散不同,一些基因的转录和剪接优先发生在特定位点,并且高度个体化的前体mRNA代谢被分隔在离散的SC-35结构域中。

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