Вклад различных механизмов генерации альтернативных транскриптов в разнообразие мРНК гибридного онкогена RUNX1-RUNX1T1 человека

  • Илья Николаевич Ильюшёнок Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь http://orcid.org/0000-0002-5377-366X
  • Александр Александрович Мигас Республиканский научно-практический центр детской онкологии, гематологии и иммунологии, ул. Фрунзенская, 43, 223053, д. Боровляны, Боровлянский с/с, Минский район, Беларусь
  • Андрей Юрьевич Сухаревский Институт клеточной биологии, Эдинбургский университет, Роджер-ленд-билдингс, Александр-Крам-Браун-роуд, EH9 3FF, г. Эдинбург, Великобритания
  • Оксана Дмитриевна Шнайдер Университетский госпиталь Карла Густава Каруса, Дрезденский технический университет, Моммзенштрассе, 9, 01069, г. Дрезден, Германия
  • Василий Вкторович Гринев Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2521-1722-2019-2-45-59

Аннотация

На большой выборке экзонов гибридного онкогена RUNX1-RUNX1T1, полученных из различных источников, исследованы закономерности генерации его альтернативных транскриптов. Показано, что альтернативные экзоны в абсолютном большинстве случаев образуются путем модификации канонических экзонов; транскрипты, включающие такие экзонные варианты, имеют очень низкий уровень экспрессии. Установлено, что около 80 % альтернативных экзонных вариантов генерируются «горячими областями», к которым относятся экзоны 4a, 6, 8b, 9, 11 и 12. Обнаружена новая точка инициации транскрипции, лежащая в области предсказанного биоинформатически промотора. Также установлено, что в лейкозных клетках коэкспрессируются транскрипты гибридного онкогена как с полноразмерными, так и с укороченными 3′-нетранслируемыми областями.

Биографии авторов

Илья Николаевич Ильюшёнок, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

ассистент кафедры генетики биологического факультета

Александр Александрович Мигас, Республиканский научно-практический центр детской онкологии, гематологии и иммунологии, ул. Фрунзенская, 43, 223053, д. Боровляны, Боровлянский с/с, Минский район, Беларусь

старший научный сотрудник лаборатории иммунологических исследований

Андрей Юрьевич Сухаревский, Институт клеточной биологии, Эдинбургский университет, Роджер-ленд-билдингс, Александр-Крам-Браун-роуд, EH9 3FF, г. Эдинбург, Великобритания

аспирант. Научный руководитель – кандидат биологических наук С. В. Маковец.

Оксана Дмитриевна Шнайдер, Университетский госпиталь Карла Густава Каруса, Дрезденский технический университет, Моммзенштрассе, 9, 01069, г. Дрезден, Германия

кандидат биологических наук; научный сотрудник подразделения медицинской и системной биологии медицинского факультета

Василий Вкторович Гринев, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук, доцент; доцент кафедры генетики биологического факультета

Литература

  1. Peterson LF, Boyapati A, Ahn E, Biggs JR, Okumura AJ, Lo M-C, et al. Acute myeloid leukemia with the 8q22;21q22 translocation: secondary mutational events and alternative t(8;21) transcripts. Blood. 2007;110(3):799–805. DOI: 10.1182/blood-2006-11-019265.
  2. LaFiura KM, Edwards H, Taub JW, Matherly LH, Fontana JA, Mohamed AN, et al. Identification and characterization of novel AML1-ETO fusion transcripts in pediatric t(8;21) acute myeloid leukemia: a report from the Children’s Oncology Group. Oncogene. 2008;27(36):4933–4942. DOI: 10.1038/onc.2008.134.
  3. Grinev VV, Migas AA, Kirsanava AD, Mishkova OA, Siomava N, Ramanouskaya TV, et al. Decoding of exon splicing patterns in the human RUNX1-RUNX1T1 fusion gene. International Journal of Biochemistry and Cell Biology. 2015;68:48–58. DOI: 10.1016/j.biocel.2015.08.017.
  4. Migas AA, Mishkova OA, Ramanouskaya TV, Ilyushonak IM, Aleinikova OV, Grinev VV. RUNX1T1/MTG8/ETO gene expression status in human t(8;21)(q22;q22)-positive acute myeloid leukemia cells. Leukemia Research. 2014;38(9):1102–1110. DOI: 10.1016/j.leukres.2014.06.002.
  5. Pfaffl MW. A new mathematical model for relative quantification in real-time RT – PCR. Nucleic Acids Research. 2001;29(9):e45. DOI: 10.1093/nar/29.9.e45.
  6. Ramakers C, Ruijter JM, Deprez RHL, Moorman AF. Assumption-free analysis of quantitative real-time polymerase chain reaction (PCR) data. Neuroscience Letters. 2003;339(1):62–66. DOI: 10.1016/S0304-3940(02)01423-4.
  7. Ruijter JM, Ramakers C, Hoogaars WM, Karlen Y, Bakker O, van den Hoff MJ, et al. Amplification efficiency: linking baseline and bias in the analysis of quantitative PCR data. Nucleic Acids Research. 2009;37(6):e45. DOI: 10.1093/nar/gkp045.
  8. Bolger AM, Lohse M, Usadel B. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics. 2014;30(15):2114 –2120. DOI: 10.1093/bioinformatics/btu170.
  9. Birol I, Raymond A, Chiu R, Nip KM, Jackman SD, Kreitzman M, et al. Kleat: cleavage site analysis of transcriptomes. In: Altman RB, Dunker AK, Hunter L, Ritchie MD, Murray TA, Klein TE, editors. Biocomputing-2015. Pacific Symposium on Biocomputing; 2015 January 4–8; Fairmont Orchid, Hawaii. [S. l.]: [s. n.]; 2015. p. 347–358. DOI: 10.1142/9789814644730_0034.
  10. Xiao Z, Greaves MF, Buffler P, Smith M. Molecular characterization of genomic AML1-ETO fusions in childhood leukemia. Leukemia. 2001;15(12):1906–1913. DOI: 10.1038/sj.leu.2402318.
  11. Zhang Y, Strissel P, Strick R, Chen J, Nucifora G, Le Beau MM, et al. Genomic DNA breakpoints in AML1/RUNX1 and ETO cluster with topoisomerase II DNA cleavage and DNase I hypersensitive sites in t(8;21) leukemia. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2002;99(5):3070–3075. DOI: 10.1073/pnas.042702899.
  12. Kent WJ. BLAT – the BLAST-like alignment tool. Genome Research. 2002;12(4):656 – 664. DOI: 10.1101/gr.229202.
  13. Speir ML, Zweig AS, Rosenbloom KR, Raney BJ, Paten B, Nejad P, et al. The UCSC Genome Browser database: 2016 update. Nucleic Acids Res. 2016;44(D1):D717–725. DOI: 10.1093/nar/gkv1275.
  14. Ilyushonak IM, Gunko EP, Antonovich ML, Yatskou MM, Kustanovich AM, Sukhareuski AYu, et al. Study of RNA splicing patterns of the human RUNX1-RUNX1T1 fusion oncogene by the methods of data mining and high-throughput DNA sequencing. In: Kil’chevskii AV, chief editor. Molekulyarnaya i prikladnaya genetika. Sbornik nauchnykh trudov. Tom 23. Minsk: Institut genetiki i tsitologii NAN Belarusi; 2017. p. 92–101. Russian.
  15. Robinson JT, Thorvaldsdóttir H, Winckler W, Guttman M, Lander ES, Getz G, et al. Integrative genomics viewer. Nature Biotechnology. 2011;29(1):24–26. DOI: 10.1038/nbt.1754.
  16. Patro R, Duggal G, Love MI, Irizarry RA, Kingsford C. Salmon provides fast and bias-aware quantification of transcript expression. Nature Methods. 2017;14(4):417–419. DOI: 10.1038/nmeth.4197.
  17. Pages H, Aboyoun P, Gentleman R, DebRoy S. Biostrings: Efficient manipulation of biological strings. R package version 2.30.1. 2014. DOI: 10.18129/B9.bioc.Biostrings.
  18. Morgan M, Pages H, Obenchain V, Hayden N. Rsamtools: Binary alignment (BAM), FASTA, variant call (BCF), and tabix file import. R package version 1.34.1. 2019. DOI: 10.18129/B9.bioc.Rsamtools.
  19. Lawrence M, Huber W, Pagès H, Aboyoun P, Carlson M, Gentleman R, et al. Software for Computing and Annotating Genomic Ranges. PLOS Computational Biology. 2013;9(8):e1003118. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1003118.
  20. Lorenz R, Bernhart SH, Höner zu Siederdissen C, Tafer H, Flamm C, Stadler PF, et al. ViennaRNA Package 2.0. Algorithms for Molecular Biology. 2011;6:26. DOI: 10.1186/1748-7188-6-26.
  21. Grinev VV, Ilyushonak IM, Clough R, Nakjang S, Smink J, Martinez-Soria N, et al. RUNX1/RUNX1T1 controls alternative splicing in the t(8;21)-positive acute myeloid leukemia cells. BioRxiv. 2019. p. 628040. DOI: 10.1101/628040.
  22. Cocquet J, Chong A, Zhang G, Veitia RA. Reverse transcriptase template switching and false alternative transcripts. Genomics. 2006;88(1):127–131. DOI: 10.1016/j.ygeno.2005.12.013.
  23. Houseley J, Tollervey D. Apparent Non-Canonical Trans-Splicing is generated by reverse transcriptase in vitro. PLOS ONE. 2010;5(8):e12271. DOI: 10.1371/journal.pone.0012271.
  24. Markova EN, Kantidze OL, Razin SV. Transcription of the AML1/ETO chimera is guided by the P2 promoter of the AML1 gene in the Kasumi-1 cell line. Gene. 2012;510(2):142–146. DOI: 10.1016/j.gene.2012.09.028.
  25. Kozu T, Fukuyama T, Yamami T, Akagi K, Kaneko Ya. MYND-less splice variants of AML1-MTG8 (RUNX1-CBFA2T1) are expressed in leukemia with t(8;21). Genes Chromosomes Cancer. 2005;43(1):45–53. DOI: 10.1002/gcc.20165.
  26. Wan Y, Larson DR. Splicing heterogeneity: separating signal from noise. Genome Biology. 2018;19(1):86. DOI: 10.1186/s13059-018-1467-4.
  27. Sandberg R, Neilson JR, Sarma A, Sharp PA, Burge CB. Proliferating cells express mRNAs with shortened 3′ UTRs and fewer microRNA target sites. Science. 2008;320(5883):1643–1647. DOI: 10.1126/science.1155390.
  28. Johnson DT, Shima T, Davis AG, Zhang D-E. Characterization of the Post-Transcriptional Regulation of AML1-ETO Expression in t(8;21) Leukemia Cells. Blood. 2017;130(1):3790. URL: http://www.bloodjournal.org/content/130/Suppl_1/3790.
  29. Junge A, Zandi R, Havgaard JH, Gorodkin J, Cowland JB. Assessing the miRNA sponge potential of RUNX1T1 in t(8;21) acute myeloid leukemia. Gene. 2017;615(C):35–40. DOI: 10.1016/j.gene.2017.03.015.
Опубликован
2019-07-01
Ключевые слова: гибридный онкоген RUNX1-RUNX1T1, альтернативный сплайсинг РНК, высокопроизводительное секвенирование, биологический шум
Поддерживающие организации Работа выполнена в рамках подпрограммы «Объединение» государственной программы научных исследований «Конвергенция-2020» (задание 3.08.03 (№ 469/54)).
Как цитировать
Ильюшёнок, И. Н., Мигас, А. А., Сухаревский, А. Ю., Шнайдер, О. Д., & Гринев, В. В. (2019). Вклад различных механизмов генерации альтернативных транскриптов в разнообразие мРНК гибридного онкогена RUNX1-RUNX1T1 человека. Экспериментальная биология и биотехнология, 2, 45-59. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2019-2-45-59
Выпуск
№ 2 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Генетика и молекулярная биология

Copyright (c) 2019 Журнал Белорусского государственного университета. Биология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).