Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1054510.32607/20758251-2014-6-2-41-47Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleStructural Features of the Telomerase RNA Gene in the Naked Mole Rat Heterocephalus glaberСтруктурные особенности гена теломеразной РНК Heterocephalus glaberEvfratovS. A.ЕвфратовС. А.
Russian Federation
evfratov@gmail.comSmekalovaE. M.СмекаловаЕ. М.
Russian Federation
evfratov@gmail.comGolovinA. V.ГоловинА. В.
Russian Federation
evfratov@gmail.comLogvinaN. A.ЛогвинаН. А.
Russian Federation
evfratov@gmail.comZverevaM. I.ЗвереваМ. Э.
Russian Federation
evfratov@gmail.comDontsovaO. A.ДонцоваО. А.
Russian Federation
evfratov@gmail.comFaculty of Chemistry, Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваFaculty of Bioengineering and Bioinformatics, Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваBelozersky Institute of Physicochemical Biology, Moscow State UniversityНаучно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова1506201462VOL 6, NO2 (2014)ТОМ 6, №2 (2014)414717012020Copyright ©; 2014, Evfratov S.A., Smekalova E.M., Golovin A.V., Logvina N.A., Zvereva M.I., Dontsova O.A.Copyright ©; 2014, Евфратов С.А., Смекалова Е.М., Головин А.В., Логвина Н.А., Зверева М.Э., Донцова О.А.2014Evfratov S.A., Smekalova E.M., Golovin A.V., Logvina N.A., Zvereva M.I., Dontsova O.A.Евфратов С.А., Смекалова Е.М., Головин А.В., Логвина Н.А., Зверева М.Э., Донцова О.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10545

Telomere length, an important feature of life span control, is dependent on the activity of telomerase (a key enzyme of the telomere-length-maintaining system). Telomerase RNA is a component of telomerase and, thus, is crucial for its activity. The structures of telomerase RNA genes and their promoter regions were compared for the long-living naked mole rat and different organisms. Two rare polymorphisms in Heterocephalus glaber telomerase RNA (hgTER) were identified: A→G in the first loop of pseudoknot P2b-p3 (an equivalent of 111nt in hTR) and G→A in the scaRNA domain CR7-p8b (an equivalent of 421nt in hTR). Analysis of TER promoter regions allowed us to identify two new transcription factor binding sites. The first one is the ETS family site, which was found to be a conserved element for all the analyzed TER promoters. The second site is unique for the promoter region of TER of the naked mole rat and is a binding site for the SOX17 transcription factor. The absence of one Sp1 site in the TER promoter region of the naked small rat is an additional specific feature of the promoter area of hgTER. Such variation in the hgTER transcription regulation region and hgTER itself could provide increased telomerase activity in stem cells and an extended lifespan to H. glaber.

Система поддержания длины теломер играет важную роль в старении организма. Сердцем этой системы является теломеразный комплекс, в который входят фермент обратная транскриптаза и теломеразная РНК, служащая матрицей для синтеза теломерных повторов на концах хромосом. В результате биоинформатического сравнения структуры гена теломеразной РНК (TER) и его промоторного участка долгоживущего голого землекопа Heterocephalus glaber и TER других видов найдены два основных отличия теломеразной РНК H. glaber (hgTER). Это замена A → G в первой петле псевдоузла P2b-p3, что соответствует нуклеотиду 111 в теломеразной РНК человека (hTR), и замена G → A в домене CR7-p8b (соответствует нуклеотиду 421 hTR). Анализ промоторных участков гена TER позволил идентифицировать два новых сайта связывания факторов транскрипции: сайт взаимодействия с белками семейства ETS, найденный в промоторных участках генов всех проанализированных TER, и сайт связывания фактора SOX17, уникальный для TER голого землекопа. Еще одной отличительной чертой гена hgTER оказалось отсутствие одного из Sp1-сайтов. Особенности hgTER и регуляции ее транскрипции могут рассматриваться как один из важных факторов, обеспечивающих повышенную теломеразную активность в стволовых клетках H. glaber и увеличение продолжительности его жизни.

H. glabertelomerase RNAbioinformaticspromoter analysiscomparative genomicsбиоинформатикаHeterocephalus glaberпромоторсравнительная геномикателомеразная РНКThis study was supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation, project № 829, the Russian Foundation for Basic Research (grants № 11-04-01310-a and 14-04-01092-a), and the Moscow State University development program (PNR5.13).Работа поддержана Министерством образования и науки РФ (грант № 8297), РФФИ (гранты № 11-04-01310-а и 14-04-01092-а), программой развития Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (ПНР 5.13).[1] Rando T.A. // Nature 2006, V.441, P.1080-1086[2] Van Zant G., Liang Y. // Exp. Hematol. 2003, V.31(8), P.659-672[3] Rossi D.J., Bryder D., Weissman I.L. // Exp. Gerontol. 2007, V.42, P.385-390[4] Tümpel S., Rudolph K.L. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2012, V.1266, P.28-39[5] Blasco M.A. // Nat. Chem. Biol. 2007, V.3, P.640-649[6] Nicholls C., Li H., Wang J.Q., Liu J.P. // Protein Cell. 2011, V.2, P.726-738[7] Jaskelioff M., Muller F.L., Paik J.H., Thomas E., Jiang S., Adams A.C., Sahin E., Kost-Alimova M., Protopopov A., Cadiñanos J. // Nature 2011, V.469, P.102-106[8] Bernardes de Jesus B., Vera E., Schneeberger K., Tejera A.M., Ayuso E., Bosch F., Blasco M.A. // EMBO Mol. Med. 2012, V.4, P.691-704[9] Collins K. // Curr. Opin. Chem. Biol. 2011, V.15, P.643-648[10] Kelleher C., Teixeira M.T., Forstemann K., Lingner J. // Trends Biochem. Sci. 2002, V.27, P.572-579[11] Chiodi I., Mondello C. // Front. Oncol. 2012, V.2, P.133[12] Hiyama E., Hiyama K., Yokoyama T., Shay W.J. // Neoplasia. 2001, V.3, P.17-26[13] Smekalova E.M., Shubernetskaya O.S., Zvereva M.I., Gromenko E.V., Rubtsova M.P., Dontsova O.A. // Biochemistry (Mosc.) 2012, V.77, P.1120-1128[14] Chiang Y.J., Hemann M.T., Hathcock K.S., Tessarollo L., Feigenbaum L., Hahn W.C., Hodes R.J. // Mol. Cell. Biol. 2004, V.24, P.7024-7031[15] Garrels W., Kues W.B., Herrmann D., Holler S., Baulain U., Niemann H. // Biol. Reprod 2012, V.87, P.95[16] Kim E.B., Fang X., Fushan A.A., Huang Z., Lobanov A.V., Han L., Marino S.M., Sun X., Turanov A.A., Yang P. // Nature 2011, V.479, P.223-227[17] Yu C., Li Y., Holmes A., Szafranski K., Faulkes C.G., Coen C.W., Buffenstein R., Platzer M., de Magalhães J.P., Church G.M. // PLoS One. 2011, V.6, P.e26729[18] Gorbunova V., Bozzella M.J., Seluanov A. // Age (Dordr). 2008, V.30, P.111-119[19] Liang S., Mele J., Wu Y., Buffenstein R. // Aging Cell. 2010, V.9, P.626-635[20] Sandelin A., Alkema W., Engström P., Wasserman W.W., Lenhard B. // Nucleic Acids Research 2004, V.32, P.D91-D94[21] Sandelin A., Wasserman W.W., Lenhard B. // Nucleic Acids Research 2004, V.32, P.249-252[22] Wasserman W.W., Sandelin A. // Nat. Rev. Genet. 2004, V.5, P.276-387[23] Chen J.L., Blasco M.A., Greider C.W. // Cell. 2000, V.100, P.503-514[24] Zhao J.Q., Hoare S.F., McFarlane R., Muir S., Parkinson E.K., Black D.M., Keith W.N. // Oncogene. 1998, V.16, P.1345-1350[25] Makkonen H., Jääskeläinen T., Pitkänen-Arsiola T., Rytinki M., Waltering K.K., Mättö M., Visakorpi T., Palvimo J.J. // Oncogene. 2008, V.27, P.4865-4876[26] Shore P., Sharrocks A.D. // Nucleic Acids Research 1995, V.23, P.4698-4706[27] Mo Y., Vaessen B., Johnston K., Marmorstein R. // Molecular Cell 1998, V.2, P.201-212[28] Wei G.H., Badis G., Berger M.F., Kivioja T., Palin K., Enge M., Bonke M., Jolma A., Varjosalo M., Gehrke A.R. // EMBO J. 2010, V.29, P.2147-2160[29] Sharrocks A.D., Brown A.L., Ling Y., Yates P.R. // Int. J. Biochem. Cell. Biol 1998, V.29, P.1371-1387[30] Stros M., Launholt D., Grasser K.D. // Cell. Mol. Life Sci. 2007, V.64, P.2590-2606[31] Denny P., Swift S., Connor F., Ashworth A. // EMBO J. 1992, V.11, P.3705-3712[32] Laudet V., Stehelin D., Clevers H. // Nucleic Acids Research 1993, V.21, P.2493-2501[33] Dunn T.L., Mynett-Johnson L., Wright E.M., Hosking B.M. // Gene. 1995, V.161, P.223-225[34] Kanai Y., Kanai-Azuma M., Noce T., Saido T.C. // J. Cell. Biol. 1996, V.133, P.667-681[35] Mertin S., McDowall S.G., Harley V.R. // Nucleic Acids Research 1999, V.27, P.1359-1364[36] Zhao J.Q., Glasspool R.M., Hoare S.F., Bilsland A., Szatmari I., Keith W.N. // Neoplasia. 2000, V.2, P.531-539[37] Zhao J., Bilsland A., Hoare S.F., Keith W.N. // FEBS Lett. 2003, V.536, P.111-119[38] Li L., Davie J.R. // Ann. Anat. 2010, V.192, P.275-283[39] Séguin C.A., Draper J.S., Nagy A., Rossant J. // J. Cell. Stem Cell. 2008, V.3, P.182-195[40] Patterson E.S., Addis R.C., Shamblott M.J., Gearhart J.D. // Physiol. Genomics. 2008, V.34, P.277-284[41] Kim I., Saunders T.L., Morrison S.J. // Cell. 2007, V.130, P.470-483[42] He S., Kim I., Lim M.S., Morrison S.J. // Genes Dev. 2011, V.25, P.1613-1627[43] Seluanov A., Chen Z., Hine C., Sasahara T.H. // Aging Cell. 2007, V.6, P.45-52[44] Vulliamy T., Marrone A., Dokal I., Mason P.J. // Lancet. 2002, V.359, P.2168-2170[45] Chen J.L., Greider C.W. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005, V.102, P.8080-8085[46] Vulliamy T., Marrone A., Goldman F., Dearlove A., Bessler M., Mason P.J., Dokal I. // Nature 2001, V.413, P.432-435[47] Leontis N.B., Westhof E. // RN A. 1998, V.4, P.1134-1153[48] de Magalhães J.P., Costa J. // J. Evol. Biol. 2009, V.22, P.1770-1774[49] Theimer C.A., Jády B.E., Chim N., Richard P., Breece K.E., Kiss T., Feigon J. // J. Mol. Cell. 2007, V.27, P.869-881[50] Jády B.E., Bertrand E., Kiss T. // J. Cell Biol. 2004, V.164, P.647-652[51] Tycowski K.T., Shu M.D., Kukoyi A., Steitz J.A. // Molecular Cell 2009, V.34, P.47-57[52] Venteicher A.S., Abreu E.B., Meng Z., McCann K.E., Terns R.M., Veenstra T.D., Terns M.P. // Artandi SE Sci. 2009, V.323, P.644-648