В клетках животных и дрожжах, исследование, сравнивающие уровни транскриптов мРНКа с таковыми из соответствующего белка ясно показывает, что, в то время как регуляция экспрессии генов на пост-транскрипционные и пост-поступательных уровнях очевидна, транскрипционный контроль остается основной механизм диктуют уровни белка. Например, в исследовании, где мРНК были сначала изолированы от обоих отдыха и митогенетически активированных фибробластов, используя рибо- некоторую нагрузку, чтобы отличить глобальные изменения в трансляционной состоянии мРНК (Цзун и др., 1999), менее 1 процента (1200) были обнаружены после того, как регулируется транскрипции. Точно так же, в дрожжах Saccharomyces дрожжи, сравнение 1400 белков, выделенных с помощью двумерного гель-элек-trophoresis и соответствующие им мРНК показали сильную корреляцию между белком-abun танцев и уровней мРНК; и типичный пост-transla-ционное управление, введенное стабильность мРНКа и белок оборот оказалось незначительными (Futcher и др., 1999). Исследования показывают, что плазмодии регуляция транскрипции оказывается более тесно связаны с дрожжевых и животных клеток. В транскрипты мРНК и уровень родственного белка (ов) были измерены в течение девяти различных стадий жизненного паразита цикла (Washburn и др., 2001; Florens, и др., 2002;. Грауманн и др, 2004; Ле Рох и др и др., 2004), и недавний анализ, основанный на подмножестве этих данных установлено, что изменения в мРНК, как правило, соответствуют уровни белка с расхождением между мРНК и уровня белка часто объясняется сдвигом по времени между первым обнаружением транскрипта и родственного белки (Le Рох и др., 2004).
Хотя приведенные выше результаты демонстрируют отчетливую предрасположенность регулировать уровень белка транскрипции мРНК в обоих много- и Uni-клеточных эукариот, пост-транскрипционные механизмы для регулирования уровня специфических белков среди
| ВЫВОДЫ |
простейшими были описаны (Шапира и др., 2001;. Garcia-Сальседо и др, 2002; Chow и Wirth, 2003;. Larreta и др., 2004; Rochette и др, 2005). Транскрипция в Leishmania является полицистронная, и, следовательно, пост-транскрипционный транс-сплайсинг-механич ханизмы необходимы для достижения зрелой мРНК (Шапира и др., 2001;. Кэмпбелл и др, 2003); и в Leishmania и трипаносомы видов, уровни мРНКов продиктованы в основном эти пост-transcrip-ционные событиями или присущей стабильностью самой мРНК (Хайло и соавт, 2003;.. Cevallos и др, 2005;. Пурди и др, 2005о, 2005b;. Уэбб и др, 2005а, 2005b). РНК-связывающие белки с продемонстрированной роль в регуляции трансляции и стабильности РНК были найдены в Plasmodium (Кюи и др., 2002), и транскрипционные белки, ассоциированные с известными ролями в модулирования мРНК распада и перевод были также обнаружены в геноме (Коулсон и др., 2004). Таким образом, признаки пост-транскрипционного контроля были описаны для генов протозойных с определенными ролями в дифференциации (Vervenne и соавт, 1994;. Dechering и др, 1997;.. Салливан и др, 2004), митохондриальная обработку РНКА (Rehkopf др., 2000), а также поверхностные антигены (Ланзер и др, 1993;.. Левитт и др, 1993;. Спано и соавт, 2002). В Toxoplasma, несбалансированные отношения мРНК и белка наблюдали в течение НКГ-связанных поверхностных белков Toxoplasma, обозначенный SAG5A, SAG5B и SAG5C (Спано и др., 2002), а также для мРНК, кодирующих пролиферирующих клеток ядерные антигены, TgPCNA1 и TgPCNA2 (Guerini и др., 2000). мРНК TgPCNA1 было установлено, что в семь раз выше, чем у TgPCNA2, еще TgPCNA 1 и 2 на Вестерн-блоттинга были выражены в почти равных уровнях во всех исследованных штаммов (Guerini и др., 2000). Эти расхождения в уровнях мРНКа и белки показывают, что пост-транскрипционные события происходят в Apicomplexa паразитов, хотя механизмы поступательного контроля в этих паразитах не поняты. В Toxoplasma, то фос-phorylation эукариотической инициации фактор-2, eIF2, который является известным условием, чтобы подчеркнуть REMEDIA-ции в эукариотических клетках, как было показано, происходит при стресс индукции развития паразита (Harding и соавт., 2000; Клеменс, 2001; Нарасимхан и др., 2004;. Салливан и др., 2004; Zhan и др, 2004). Роман токсоплазмы eIF2 протеинкиназы, Эти расхождения в уровнях мРНКа и белки показывают, что пост-транскрипционные события происходят в Apicomplexa паразитов, хотя механизмы поступательного контроля в этих паразитах не поняты. В Toxoplasma, то фос-phorylation эукариотической инициации фактор-2, eIF2, который является известным условием, чтобы подчеркнуть REMEDIA-ции в эукариотических клетках, как было показано, происходит при стресс индукции развития паразита (Harding и соавт., 2000; Клеменс, 2001; Нарасимхан и др., 2004;. Салливан и др., 2004; Zhan и др, 2004). Роман токсоплазмы eIF2 протеинкиназы, Эти расхождения в уровнях мРНКа и белки показывают, что пост-транскрипционные события происходят в Apicomplexa паразитов, хотя механизмы поступательного контроля в этих паразитах не поняты. В Toxoplasma, то фос-phorylation эукариотической инициации фактор-2, eIF2, который является известным условием, чтобы подчеркнуть REMEDIA-ции в эукариотических клетках, как было показано, происходит при стресс индукции развития паразита (Harding и соавт., 2000; Клеменс, 2001; Нарасимхан и др., 2004;. Салливан и др., 2004; Zhan и др, 2004). Роман токсоплазмы eIF2 протеинкиназы, который является известным условием, чтобы подчеркнуть REMEDIA-ции в эукариотических клетках, как было показано, происходит при стресс индукции развития паразита (Harding и соавт., 2000; Clemens, 2001; Нарасимхан и др., 2004; Sullivan и др., 2004; Zhan и др, 2004).. Роман токсоплазмы eIF2 протеинкиназы, который является известным условием, чтобы подчеркнуть REMEDIA-ции в эукариотических клетках, как было показано, происходит при стресс индукции развития паразита (Harding и соавт., 2000; Clemens, 2001; Нарасимхан и др., 2004; Sullivan и др., 2004; Zhan и др, 2004).. Роман токсоплазмы eIF2 протеинкиназы,
обозначенный TgIF2K-А (токсоплазм Перво-Тион фактор-2-киназа), содержит последовательность консервативной среди членов семейства киназ eIF2, и способно фосфорилировать рекомбинантный TgIF2αв пробирке (Sullivan и др., 2004). Сверхэкспрессия TgIF2K-А в дрожжевой штамм минус эндогенного eIF2 киназы (обозначенный GCN2;. Нарасимхан и соавт, 2004) приводит к нерегулируемому фосфорилирования eIF2 и последующим снижением перевода Перво-ции, что приводит, в конечном счете, к росту клеток замедленной. Фосфорилирование TgIF2αв тахизоитах были продемонстрировано в ответ на тепловой шок или алка линии стресса (Sullivan и др., 2004) - оба условие, известное для индукции дифференцировки паразитов в пробирке. Влияет ли этот механизм мРНК transla Тион в целом или служит для регулирования конкретных аспектов развития генной экспрессии в токсоплазмах еще предстоит определить.
Несколько примеров для регулирования на уровне использования мРНК предполагает, что, если не глобальная стратегия в Apicomplexa паразитов, эти мехи-ханизмы могут быть важны для определенных генов. Завершение последовательности генома Toxoplasma и развитие целого генома микрочипов, в сочетании с прогрессом в области протеомики, позволит более глобальной characteri-зации мРНК и уровня белка, и приведет к идентификации этих мРНК с учетом пост-транскрипционный регуляторный деятельность.
ВЫВОДЫ
Теперь у нас есть достаточные знания о глобальной экспрессии мРНК в плазмодии и токсоплазмы заключить, что транскрипционные механизмы играют важную роль в регулировании программы с развитием этих паразитов. Наблюдения, которые совместно регулируемые гены разбросаны по паразиту хромосомы, наряду с наличием значительной частью обычного эукариотического транскрипционного аппарата в геномах Apicomplexa включая хроматин перемодельер, согласуются с растущим доказательством того, что промоторные структуры в этих паразитах содержат цис-элементы, которые являются регулируется факторами транс-действующих. Детали этих механизмов еще предстоит разработать, и мы ожидаем, что
438 GENE РЕГУЛИРОВАНИЕ
это будет предстоящее в ближайшие несколько лет. Apicomplexa простейшие эволюционно отличаются от других эукариот, а также уникальное обогащает Единение паразитных специфических генов в их бассейнах мРНКа предполагает, что транскрипционные регуляторные механизмы в этих паразитах будут иметь уникальные характеристики. сохранения фактора транскрипции, как представляется, является функцией эволюционного расстояния (Коулсон и Ouzounis, 2003), что свидетельствует о том, что структурные ограничения должны сохранить основные основные механизмы являются гибкими по отношению к последовательности белка. Таким образом, будущее рассечение Tran-scriptional механизмов в токсоплазмах и других Apicomplexa потребует использования биохимических подходов, которые были хорошо развиты в других эукариотических моделях.
БЛАГОДАРНОСТЬ
Неопубликованная работа описана в этой главе была частично поддержана грантами от NIH до MWW и Дж.Р.Р., в том числе Кобре NCRR P20 RR-020185. WJS поддерживается NIH GM065051 и IUSM Шоуолтер гранта (Indiana University School Медицины, Indianapolis, IN). Этот парень-тер является вкладом от опытной станции Университета штата Монтаны Сельскохозяйственного.
РЕКОМЕНДАЦИИ
Ajioka, JW, Boothroyd, JC, Brunk, BP и др. (1998). Обнаружение гена пути секвенирования EST в токсоплазме показывает последовательность ограниченной к Apicomplexa. Геном Res. 8, 18-28.
Эндрюс, компакт-диск, Дубей, ДП, ширильные, АМ и Webert, DW (1997). Токсоплазма рекомбинантные антигены, Н4 и Н11: использование в ИФА для обнаружения toxoplasmo-лиза у свиней. Ветеринарный Parasitol. 70, 1-11.
Баннистер, AJ, Zegerman П., куропатка, JF и др. (2001).
Выборочное признание метилированных лизина 9 гистона
Н3 доменом HP1 хромо. Природа 410, 120-124.
Белли, SI (2000). Хроматина в течение жизненного цикла trypanosomatids. Международный J. Parasitol. 30, 679-687.
Бермудес, Д., Пек, КР, Afifi, М., Бекерс, CJ и Столяр, К. (1994). Тандемно повторяющиеся гены кодируют нуклеозидтрифосфат гидролазу изоформов секретируемых в паразитофорную вакуоль токсоплазма. J. Biol. Химреагент 269, 29 252-29 260.
Бхатти, ММ и Салливан, WJ младший (2005). Гистонов acety-Lase GCN5 проникает в ядро с помощью импортина-альфа в
простейшим паразитом токсоплазма. J. Biol. Химреагент
280, 5902-5908.
Бхатти, М., Ливингстон, М., Mullapudi, Н. и Салливана, WJ-младший (2006). Пара необычных GCNS гистонацетилтрансфераза и ADA2 гомологов в прото-Зоан паразит Toxoplasma gondii.Eukaryotic Cell 5, 62-76.
Блазек, Е., Mittler, Г. и Meisterernst, М. (2005). Medi-АТОР РНК-полимеразы II. Chromosoma 113, 399-408.
Bohne, У. и Руса, DS (1997). Стадия конкретных Expres-Sion селектируемых маркеров в токсоплазме допускает селективное ингибирование либо тахизоитов или bradyzoites. Mol. Biochem. Parasitol. 88, 115-126.
Bohne, В., Вирзинг, А. и Гросс, У. (1997). Брадизоитная-специфическая экспрессия гена в токсоплазме требует минимальных геномных элементов. Mol. Biochem. Parasitol. 85, 89-98.
Bowie, WR, King, AS, Werker, DH и др. (1997). Очаг токсоплазмоза, связанного с муници-Pal питьевой водой. Команда BC Toxoplasma Исследование. Ланцет 350, 173-177.
Bozdech, З. и Гинзбург, H. (2005). Добыча данных о транскриптоме из малярийного плазмодия: пентозофосфатный пути и вспомогательных процессов. Malar. J. 4, 17.
Калдервуд, МС, Gannoun-Заки, Л., Wellems, ТЕ и Deitsch, кВт (2003). Plasmodium гены фальципарум вар регулируются двумя областями с отдельными промоторами, один выше по потоку от кодирующей области и второй внутри интрона. J. Biol. Химреагент 278, 34 125-34 132.
Каллебаут, И., Прат, К., Meurice, Е., Mornon, JP и Tomavo, С. (2005). Прогнозирование общих факторов transcrip-ции, связанные с РНК-полимеразы II в малярийного плазмодия: сохраняются особенности и отличаются-ences относительно других эукариотов. BMC Genomics 6, 100.
Кэмпбелл, Д. Томас, С. и Sturm, NR (2003). Транскрипция в кинетопластидах простейших: почему бы нормальна? Микробы Infect. 5, 1231-1240.
Cevallos, М., Перес-Escobar, М., Эспиноса, Н., Herrera J., Lopez-Villasenor, И. и Hernandez, R. (2005). Стабилизации домашнего хозяйства транскриптов в трипаносом Тгурапозота epimastigotes свидетельствует глобальное регулирование распада РНК в ходе стационарной фазы. FEMS Microbiol. Латыши 246, 259-264.
Choi, WY, Nam, HW, Квак, NH и др. (1997).
Foodborne вспышки человека токсоплазмоз.
J. Infect. Dis, 175, 1280-1282.
Chow, CS и Вирт, DF (2003). Сканирование линкер mutage-Несис из Plasmodium gallinaceum половой стадии специфического гена pgs28 раскрывает новый элемент вниз по течению цис-управления. Mol. Biochem. Parasitol. 129, 199-208.
Клири, MD, Singh, У., Ведьмак, IJ, Brewer, JL и Boothroyd, JC (2002). Токсоплазма бесполое развитие: идентификация онтогенетически регулируемых генов и различных форм гена Expres-Sion. Eukaryot. Cell 1, 329-340.
Clemens, МДж (2001). фактор инициации eIF2 альфа-Phos-phorylation в реакции на стресс и апоптоз. Программируемый. Mol. Подъячейка. Biol. 27, 57-89.
Collart, MA (2003). Глобальный контроль экспрессии генов в дрожжах К ccr4-не комплекс. Gene 313, 1-16.
Коулсон, RM и Ouzounis, CA (2003). Phyloge-нитного разнообразие эукариотической транскрипции. Nucleic Acids Res. 31, 653-660.