Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1056910.32607/20758251-2013-5-4-52-61Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleCompetition within Introns: Splicing Wins over Polyadenylation via a General MechanismКонкуренция внутри интронов: сплайсинг побеждает полиаденилированиеTikhonovM. V.ТихоновМ. В.
Russian Federation
georgiev_p@mail.ruGeorgievP. G.ГеоргиевП. Г.
Russian Federation
georgiev_p@mail.ruMaksimenkoO. G.МаксименкоО. Г.
Russian Federation
mog@genebiology.ruDepartment of the Control of Genetic Processes, Institute of Gene Biology, Russian Academy of SciencesИнститут биологии гена РАН1512201354VOL 5, NO4 (2013)ТОМ 5, №4 (2013)526117012020Copyright ©; 2013, Tikhonov M.V., Georgiev P.G., Maksimenko O.G.Copyright ©; 2013, Тихонов М.В., Георгиев П.Г., Максименко О.Г.2013Tikhonov M.V., Georgiev P.G., Maksimenko O.G.Тихонов М.В., Георгиев П.Г., Максименко О.Г.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10569

Most eukaryotic messenger RNAs are capped, spliced, and polyadenylated via co-transcriptional processes that are coupled to each other and to the transcription machinery. Coordination of these processes ensures correct RNA maturation and provides for the diversity of the transcribed isoforms. Thus, RNA processing is a chain of events in which the completion of one event is coupled to the initiation of the next one. In this context, the relationship between splicing and polyadenylation is an important aspect of gene regulation. We have found that cryptic polyadenylation signals are widely distributed over the intron sequences of Drosophila melanogaster. As shown by analyzing the distribution of genes arranged in a nested pattern, where one gene is fully located within an intron of another gene, overlapping of putative polyadenylation signals is a fairly common event affecting about 17% of all genes. Here we show that polyadenylation signals are silenced within introns: the poly(A) signal is utilized in the exonic but not in the intronic regions of the transcript. The transcription does not end within the introns, either in a transient reporter system or in the genomic context, while deletion of the 5'-splice site restores their functionality. According to a full Drosophila transcriptome analysis, utilization of intronic polyadenylation signals occurs very rarely and such events are likely to be inducible. These results confirm that the transcription apparatus ignores premature polyadenylation signals for as long as they are intronic.

Кэпирование, сплайсинг и полиаденилирование многих мРНК эукариот сопряжено с транскрипцией. Согласованность этих процессов обеспечивает правильное созревание РНК и создает разнообразие синтезируемых изоформ. Процессинг РНК представляет собой цепь событий, в которой окончание одного этапа связано с началом следующего. В этом контексте связь между сплайсингом и полиаденилированием считается важной для регуляции работы генов. Нами обнаружено, что скрытые сигналы полиаденилирования широко представлены в интронах Drosophila melanogaster. В результате анализа встречаемости генов, полностью расположенных в интронах других генов, установлено, что перекрывание в сигналах полиаденилирования встречается достаточно часто и затрагивает около 17% всех генов. Показано, что активность сигналов полиаденилирования, расположенных внутри интронов, подавлена: они функционируют, находясь в экзонах, но не в интронах. Как в транзиентной репортерной системе, так и в модельных геномных локусах транскрипция не останавливается в интронах in vivо. При удалении 5'-сайта сплайсинга включается использование сигналов полиаденилирования в интронах. Согласно анализу транскриптома Drosophila, сигналы полиаденилирования внутри интронов используются очень редко, и, по всей видимости, данные со-бытия регулируются при помощи особых механизмов. Наши данные подтверждают, что транскрипционный аппарат игнорирует преждевременные сигналы полиаденилирования, расположенные в интроне.

transcription terminationsplicingpolyadenylation signalsexonintronинтронсигналы полиаденилированиясплайсингтерминация транскрипцииэкзонThis study was supported by the Molecular and Cell Biology Program of the Russian Academy of Sciences (to P.G.); the Russian Foundation for Basic Research, grant no. 10.04.00341-a (to P.G.); the President’s Stipendy SP-1960.2012.4 (to O.M.); the Ministry of Science and Education of the Russian Federation, grant no. P1165 (to O.M.); and by the OPTEC grant (to O.M.).Работа поддержана программой «Молекулярная и клеточная биология» Президиума РАН, РФФИ (грант № 10.04.00341-a) (П.Г.), ФЦП «Кадры» № 8103 (П.Г.), стипендией Президента РФ СП-1960.2012.4 (O.M.), Министерством образования и науки РФ (П1165) (O.M.) и грантом ОПТЭК (O.M.).[1] Auboeuf D., Dowhan D.H., Dutertre M., Martin N., Berget S.M., O’Malley B.W. // Mol Cell Biol. 2005, V.25, P.5307-5316[2] Bentley D.L. // Curr Opin Cell Biol. 2005, V.17, P.251-256[3] Calvo O., Manley J.L. // Genes Dev. 2003, V.17, P.1321-1327[4] Kornblihtt A.R., de la Mata M., Fededa J.P., Munoz M.J., Nogues G. // RN A. 2004, V.10, P.1489-1498[5] Maniatis T., Reed R. // Nature 2002, V.416, P.499-506[6] Dantonel J.C., Murthy K.G., Manley J.L., Tora L. // Nature 1997, V.389, P.399-402[7] Ujvári A., Luse D.S. // J Biol Chem. 2004, V.279, P.49773-49779[8] Niwa M., Rose S.D., Berget S.M. // Genes Dev. 1990, V.4, P.1552-1559[9] Niwa M., Berget S.M. // Genes Dev. 1991, V.5, P.2086-2095[10] Dye M.J., Proudfoot N.J. // Mol Cell. 1999, V.3, P.371-378[11] Vagner S., Vagner C.C., Mattaj I.W. // Genes Dev. 2000, V.14, P.403-413[12] Kyburz A., Friedlein A., Langen H., Keller W. // Mol Cell. 2006, V.23, P.195-205[13] Millevoi S., Loulergue C., Dettwiler S., Karaa S.Z., Keller W., Antoniou M., Vagner S. // EMBO J. 2006, V.25, P.4854-4864[14] Rigo F., Martinson H.G. // Mol Cell Biol. 2008, V.28, P.849-862[15] Rigo F., Martinson H.G. // RN A. 2009, V.15, P.823-836[16] Awasthi S., Alwine J.C. // RN A. 2003, V.9, P.1400-1409[17] Guo J., Garrett M., Micklem G., Brogna S. // Mol Cell Biol. 2011, V.31, P.639-651[18] Andersen P.K., Lykke-Andersen S., Jensen T.H. // Genes Dev. 2012, V.26, P.2169-79[19] Gunderson S.I., Polycarpou-Schwarz M., Mattaj I.W. // Mol Cell. 1998, V.1, P.255-264[20] Kaida D., Berg M.G., Younis I., Kasim M., Singh L.N., Wan L., Dreyfuss G. // Nature 2010, V.468, P.664-668[21] Goraczniak R., Behlke M.A., Gunderson S.I. // Nat Biotechnol. 2009, V.27, P.257-263[22] Abad X., Vera M., Jung S.P., Oswald E., Romero I., Amin V., Fortes P., Gunderson S.I. // Nucleic Acids Res. 2008, V.36, P.2338-2352[23] Tian B., Pan Z., Lee J.Y. // Genome Res. 2007, V.17, P.156-165[24] Berg M.G., Singh L.N., Younis I., Liu Q., Pinto A.M., Kaida D., Zhang Z., Cho S., Sherrill-Mix S., Wan L., Dreyfuss G. // Cell. 2012, V.150, P.53-64[25] Cheng Y., Miura R.M., Tian B. // Bioinformatics. 2006, V.22, P.2320-2325[26] McQuilton P., St Pierre S.E., Thurmond J. // Nucleic Acids Res. 2012, V.40, P.D706-D714[27] Graveley B.R., Brooks A.N., Carlson J.W., Duff M.O., Landolin J.M., Yang L., Artieri C.G., van Baren M.J., Boley N., Booth B.W. // Nature 2011, V.471, P.473-479[28] Celniker S.E., Dillon L.A., Gerstein M.B., Gunsalus K.C., Henikoff S., Karpen G.H., Kellis M., Lai E.C., Lieb J.D., MacAlpine D.M. // Nature 2009, V.459, P.927-930[29] Hernandez G., Vazquez-Pianzola P., Sierra J.M., Rivera-Pomar R. // RN A. 2004, V.10, P.1783-1797[30] Langemeier J., Radtke M., Bohne J. // RN A Biol. 2013, V.10, P.180-184[31] Langemeier J., Schrom E.M., Rabner A., Radtke M., Zychlinski D., Saborowski A., Bohn G., Mandel-Gutfreund Y., Bodem J., Klein C., Bohne J. // EMBO J. 2012, V.31, P.4035-44[32] West S., Gromak N., Proudfoot N.J. // Nature 2004, V.432, P.522-525[33] Luo W., Johnson A.W., Bentley D.L. // Genes Dev. 2006, V.20, P.954-965[34] Dye M.J., Gromak N., Proudfoot N.J. // Mol Cell. 2006, V.21, P.849-59