Az intergénikus régiók és a genom architektúrájának kapcsolata Craig E Nelson, Bradley M Hersh és Sean B Carrol (Genome Biology 2004, 5:R25) Bihari Péter feldolgozásában

Bevezetés Valódi szövetes állatok – Eumetazoa Genomszerveződés: –Centromer, telomer –Eukromatin, heterokromatin –Gének és intergénikus szakaszok Nemkódoló régiók: –Génexpressziót szabályozó elemek + funkció nélküli DNS (közvetlenül nem szabályoz) Nehéz azonosítani. Arányuk a genomban? Mi befolyásolja méretüket, távolságukat és orientácójukat a kódoló régiókhoz képest? Hatásuk a genom felépítésére?

A vizsgálat célja: Szabályozó szakaszok hatása a gének eloszlására D. melanogaster és C. elegans esetében. Összevetni az egyes gének szabályozásának összetettségét ezen gének elhelyezkedésével. Génexpresszió szabályozásának összetettsége Génexpressziós mintázat összetettsége 1.WormBase: gének 6%-ra vonatkozólag; génexpressziós mintázat, mutáns fenotípus 2.FlyBase: gének 14%; 3.BDGP ISH project: embrigenezis során D. melanogaster-ben

Sok olyan gén van, melyek kevés helyen fejeződnek ki. Kevés gén, melyek sok szövetben fejeződnek ki. Vagyis: a gének egy kis részének nagyszámú szabályozó elemre van szüksége, míg többségüknek elég kis számú cisz-szabályozó elem.

Több szabályozó elem elhelyezése –Sűrűségük növelése + a régió hossza változatlan, vagy –Régió hosszának növelése + elemek sűrűsége változatlan Ha van egy minimálisan szükséges hossz elemenként, akkor… Vagyis vizsgálható az összefüggés a génexpresszió szabályozásának összetettsége és a gént szegélyező nemkódoló DNS hossza közt. Intergénikus távolság: 3’ és 5’ irányban mért távolság a következő génig.

Nagy expressziós index esetén nagy az intergénikus távolság. Hosszabb intergénikus DNS szegélyezi azokat a géneket, melyek génexpressziós szabályozása összetettebb.

5’ vagy 3’ nemtranszlálódó szakaszok lehetnek a génen belül, ill. intronok is tartalmazhatnak szabályozó elemeket, ezeket az intergénikus távolsággal nem tudjuk figyelembe venni! D. melanogaster kromoszómái mentén „ablakot” csúsztathatunk, mely több gént átér. 11 gén hosszú; 1 középső a szélekről Nagy génsűrűség - ablak mérete kicsi Kis génsűrűség – nagy ablak Alacsony génsűrűség – hosszú intergénikus DNS – vélhetőleg összetett szabályozás

Az egyedfejlődésben kiemelkedő szerepe játszó gének többnyire transzkripciós faktorokat, jelátvivő molekulákat kódolnak. Mivel több fejlődési stádiumban, sokhelyütt expresszálódnak várhatóan számos szabályozó elem szükséges működésükhöz és hosszú intergénikus szakaszok határolják e géneket. Igaz? Kategóriák funkció szerint: –Gene Onthology (GO): embrionális fejl., spec. RNS pol. II tf, receptor aktivitás, sejt differenciáció, anyagcsere, riboszóma felépítés, ált. RNS pol. II tf. (muslica, BLAST) –„Háztartási” gének: humán gének megfelelői muslicában és fonálféregben (BLAST, proteom) –„single copy” gének: muslicában és fonálféregben; szintén háztartási gének

Általánosan előforduló: 4-5 kb Komplex funkció: D. melanogaster: kb C. elegans: 8-11 kb

„Háztartási” gének: 2-2 kb mindkét irányból. Komplex funkció: D melanogaster: egyenlően. C. elegans: 3’ irányban több. C. elegans génjeinek kb. 15 %-a operonokba rendeződik, muslicánál nincsenek operonok! Az operonokba rendeződött géneket eltávolítva nem változik az eredmény! Az intergénikus régiók hossza szignifikánsan különbözik a két fajnál. Ok: eukromatikus genom-expanzió, illetve genom-kompaktálódás?

Komplex funkciójú gének vizsgálata egyenként: Ugyanaz a tendencia, mint csoport szinten. Muslica gének többnyire génszegény régiókban találhatóak, a génekben jóval hosszabb intronok, mint a fonálféreg megfelelő génjeiben.

Összegzés Összetettebb génexpresszió szabályozás hosszabb intergénikus szakasz jelenlétével társul. Mindkét vizsgált fajnál a „háztartási” gének azonos méretű intergénikus régiót tartalmaztak, míg a komplex funkciójú gének esetén a D. melanogaster hosszabb határoló szakaszokkal rendelkezik. Emellett a C. elegans-ra jellemző, hogy 3’ irányban hosszabb az intergénius DNS, mint 5’ irányban. Feltehetőleg két tényező alakítja az intergénikus régiók nagyságát: a funkció nélküli DNS gyors deléciója és egy szelekciós nyomás, mely arra irányul, hogy a génexpresszió szabályozás minimális térbeli feltételei fennmaradjanak.

Köszönöm a figyelmet!