Ostatnie dane powiązały niedotlenienie, klasyczną cechę mikrośrodowiska guza mikrośrodowiska, z funkcją określonych mikroRNA (miRNA); jednak, czy niedotlenienie wpływa na inne typy transkryptów niekodujących jest obecnie transkryptów jest obecnie nieznane. Zaczynając od profilowania ekspresji w całym genomie, po raz pierwszy wykazujemy po raz pierwszy funkcjonalny związek między niedoborem tlenu a modulacją długich niekodujących transkryptów z regionów ultrakonserwowanych, określanych jako regiony transkrybowane-ultrakonserwowane (T-UCR). Co ciekawe, kilka T-UCR, odtąd nazwanych "niekodującymi transkryptami indukowanymi hipoksją". niekodujące transkrypty" (HINCUT), są również nadeksprymowane w próbkach klinicznych próbkach od pacjentów z rakiem jelita grubego. Pokazujemy, że te T-UCR są głównie jądrowe i że czynnik indukowany hipoksją (HIF) jest przynajmniej częściowo odpowiedzialny za indukcję kilku członków tej grupy. Jeden specyficzny HINCUT, uc.475 (lub HINCUT-1) jest częścią zachowanego intronu genu kodującego białko gospodarza, O genu kodującego białko gospodarza, O-związaną transferazę N-acetyloglukozaminy, która jest ulega nadekspresji w nowotworach nabłonkowych. Zgodnie z hipotezą, że T-UCR pełnią ważną funkcję w powstawaniu nowotworów, HINCUT-1 wspiera proliferację komórek proliferację komórek szczególnie w warunkach niedotlenienia i może mieć kluczowe znaczenie dla optymalnej O-GlcNAcylacji białek, gdy napięcie tlenu jest ograniczone. Nasze dane dają pierwszy wgląd w nową funkcjonalną sieć hipoksyjną obejmującą transkrypty kodujące białka i niekodujące RNA (ncRNA) z kategorii T-UCR. --- Chociaż ekspresja niekodujących białek RNA (ncRNA) może być zmieniona w ludzkich nowotworach nowotworach, ich znaczenie funkcjonalne jest nieznane. Regiony ultrakonserwowane to niekodujące segmenty genomu, które są w 100% zachowane u ludzi, myszy i szczurów. szczurów. Konserwacja sekwencji genów u różnych gatunków może wskazywać na istotną rolę funkcjonalną. funkcjonalną rolę i dlatego oceniliśmy ekspresję ultrakonserwowanych RNA (ucRNA) w raku wątrobowokomórkowym (HCC). Globalna ekspresja ucRNA została analizowana za pomocą niestandardowej mikromacierzy. Ekspresję zweryfikowano w liniach komórkowych metodą PCR w czasie rzeczywistym lub w tkankach poprzez hybrydyzację in situ przy użyciu mikromacierzy tkankowych. Komórkową ekspresję ucRNA modulowano za pomocą siRNA, a wpływ na globalną ekspresję genów i wzrost ekspresję genów i wzrost ludzkich i mysich komórek HCC. Pięćdziesiąt sześć ucRNA uległo nieprawidłowej ekspresji w komórkach HepG2 w porównaniu z niezłośliwymi hepatocytami. Wśród tych ucRNA największą zmianę odnotowano dla ultrakonserwowanego elementu 338 (uc.338), który był dramatycznie zwiększony w ludzkim HCC w porównaniu z nienowotworowymi tkankami sąsiadującymi. Chociaż uc.338 jest częściowo znajduje się częściowo w genie białka wiążącego poli(rC) 2 (PCBP2), transkrybowany ncRNA kodujący uc.338 ulega ekspresji niezależnie od PCBP2 i został sklonowany jako gen 590-bp gen RNA, określany jako TUC338. Analiza adnotacji funkcjonalnych genów wykazała dominujący wpływ na geny zaangażowane we wzrost komórek. Efekty te zostały wykazano eksperymentalnie zarówno w komórkach ludzkich, jak i mysich. siRNA do TUC338 zmniejszało zarówno zależny od zakotwiczenia, jak i niezależny od zakotwiczenia wzrost komórek HCC komórek. Badania te identyfikują krytyczną rolę TUC338 w regulacji wzrostu transformowanych komórek i transkrybowanego ultrakonserwowanego ncRNA jako unikalnej klasy genów klasy genów zaangażowanych w patobiologię HCC. --- CELE: Rozwój raka jelita grubego (CRC) charakteryzuje się wieloma zmianami genetycznymi. Transkrybowane regiony ultrakonserwowane (T-UCR) są podzbiór 481 sekwencji dłuższych niż 200 bp, które są absolutnie konserwowane między ortologicznymi regionami genomów człowieka, szczura i myszy i są aktywnie aktywnie transkrybowane. Niedawno udowodniono w systemach nowotworowych, że zróżnicowane T-UCR mogą zmieniać cechy funkcjonalne komórek nowotworowych. Profilowanie w całym genomie ujawniło, że T-UCR mają różne sygnatury w ludzkiej białaczce i raku. białaczce i raku. METODY: W naszym badaniu zbadaliśmy poziomy ekspresji uc.43, uc.73, uc.134, uc.230, uc.339, uc.388 i uc.399 w 54 próbkach pierwotnych raków jelita grubego i 15 próbkach sąsiadujących tkanek nienowotworowych metodą PCR w czasie rzeczywistym. Poziomy ekspresji T-UCR były również skorelowane z powszechnie stosowanymi cechami kliniczno-patologicznymi CRC. WYNIKI: Poziomy ekspresji uc.73 (p = 0,0139) i uc.388 (p = 0,0325) były znacząco obniżone w tkance CRC, a uc.388 (p = 0,0325) znacząco obniżone w tkance CRC, a uc.73 wykazywał dodatnią korelację z całkowitym przeżyciem (p = 0,0315). Niższa ekspresja uc.388 była związana z dystalną lokalizacją CRC (p = 0,0183), ale nie było korelacji T-UCR ze stadium klinicznym, stopniem zaawansowania i średnicą guza. zaobserwowano. WNIOSEK: Nasze wstępne wyniki sugerują, że uc.73 i uc.388 mogą być potencjalnymi biomarkerami diagnostycznymi i prognostycznymi u pacjentów z CRC. --- Znaczenie niekodującego genomu dla chorób człowieka było badane głównie w kontekście powszechnych zaburzeń ekspresji i funkcji mikroRNA (miRNA), które obserwuje się w nowotworach które obserwuje się w ludzkich nowotworach. Jednak dopiero zaczynamy zrozumieć naturę i zakres zaangażowania niekodujących RNA (ncRNA) w chorobach. Inne ncRNA, takie jak RNA oddziałujące z PIWI (piRNA), małe nukleolarne RNA (snoRNA), transkrybowane regiony ultrakonserwowane (T-UCR) i duże intergeniczne niekodujące RNA (ncRNA). międzygenowe niekodujące RNA (lincRNA) stają się kluczowymi elementami homeostazy komórkowej. homeostazy komórkowej. Wraz z mikroRNA stwierdzono, że dysregulacja tych ncRNA ma znaczenie nie tylko ma znaczenie nie tylko dla nowotworzenia, ale także dla chorób neurologicznych, sercowo-naczyniowych, rozwojowych i innych chorób. Istnieje duże zainteresowanie strategie terapeutyczne przeciwdziałające tym zaburzeniom ncRNA. --- Kooptacja modułów cis-regulacyjnych została zasugerowana jako mechanizm ewolucji miejsc ekspresji podczas rozwoju. Jednak zakres i mechanizmy mechanizmy zaangażowane w mobilizację modułów cis-regulacyjnych pozostają nieuchwytne. Aby prześledzić historię niekodujących elementów, które mogą reprezentować kandydujące przodków modułów cis-regulacyjnych potwierdzonych podczas ewolucji strunowców, przeszukaliśmy w genomach osłonic i kręgowców (Olfactores). Po raz pierwszy zidentyfikowaliśmy 183 niekodujące sekwencje, które są wysoce zachowane między tymi dwiema grupami. Nasze wyniki pokazują, że wszystkie elementy z wyjątkiem jednego są konserwowane w regionach niesyntenicznych między genomami kręgowców i osłonic, podczas gdy będąc syntenicznymi wśród kręgowców. Niemniej jednak, we wszystkich grupach są one znacząco związane z czynnikami transkrypcyjnymi wykazującymi specyficzne funkcje podstawowe dla rozwoju zwierząt, takie jak rozwój organizmów wielokomórkowych i specyficzne dla sekwencji wiązanie DNA. Większość tych regionów mapuje się na ultrakonserwowane elementy i wykazujemy, że mogą one działać jako funkcjonalne wzmacniacze w organizmie pochodzenia, a także w eksperymentach transgenezy krzyżowej. i że są one transkrybowane u istniejących gatunków Olfactores. My nazywamy "zachowanymi niekodującymi elementami Olfactores". --- TŁO: Elementy ultrakonserwowane (UCE) są wysoce ograniczonymi elementami genomów ssaków. genomów ssaków, których rola funkcjonalna nie została jeszcze w pełni wyjaśniona. Poprzednie badania wykazały, że niektóre z nich działają jako wzmacniacze u myszy, podczas gdy inne ulegają ekspresji zarówno w prawidłowych, jak i nowotworowych tkankach ludzkich. Tylko wykazano, że tylko jeden element UCE pełni te dwie funkcje jednocześnie, jak zaobserwowano w innych izolowanych przypadkach pojedynczych, niezachowanych ultrakonserwatywnie elementów wzmacniających. WYNIKI: Użyliśmy niestandardowej mikromacierzy do oceny poziomów transkrypcji UCE podczas rozwoju myszy i zintegrowaliśmy te dane z opublikowanymi mikromacierzami i sekwencjonowania następnej generacji, a także z nowo wyprodukowanymi eksperymentami walidacji PCR eksperymentami walidacyjnymi. Pokazujemy, że duża część nieegzonicznych UCE jest transkrybowana na wszystkich badanych etapach rozwoju tylko z jednej nici DNA. Chociaż natura tych transkryptów pozostaje tajemnicą, nasza metaanaliza zbiorów danych RNA-Seq wskazuje, że jest mało prawdopodobne, aby były to krótkie RNA i że niektóre z nich mogą kodować transkrypty jądrowe. z nich może kodować transkrypty jądrowe. W większości przypadków funkcja ta pokrywa się z już ustaloną funkcją wzmacniacza tych elementów podczas rozwoju myszy. Wykorzystując kilka zestawów danych sekwencjonowania następnej generacji, byliśmy w stanie byliśmy w stanie wykazać, że poziom ekspresji obserwowany w nieegzonicznych UCEs jest znacznie wyższy niż w losowych regionach genomu i że jest również widoczny w innych regionach, które działają jako wzmacniacze. WNIOSEK: Nasze dane pokazują, że jednoczesna obecność funkcji wzmacniacza i transkryptu w nieegzonicznych UCE funkcji transkrypcji w nieeksonicznych elementach UCE jest bardziej rozpowszechniona niż wcześniej wykazano. Co więcej, dzięki naszym własnym eksperymentom, a także wykorzystaniu zestawów danych sekwencjonowania następnej generacji, byliśmy w stanie wykazać, że RNA kodowane przez nieeksoniczne UCE są prawdopodobnie długimi RNA transkrybowanymi tylko z jednej nici DNA. DNA. --- Identyfikacja ultrakodujących sekwencji niekodujących u kręgowców została z regulatorami rozwoju i białkami wiążącymi DNA. Jedną z pierwszych z nich została zidentyfikowana w regionie międzygenowym między genami Dlx-5 i Dlx-6, członkami rodziny białek zawierających homeodomenę Dlx/dll. W poprzednich eksperymentach wykazaliśmy, że leczenie Sonic hedgehog eksplantów neuronalnych przodomózgowia eksplantów neuronalnych przodomózgowia powoduje aktywację Dlx-2 i nowego niekodującego RNA (ncRNA), Evf-1. W tym raporcie pokazujemy, że region ultrakonserwowany Dlx-5/6 jest transkrybowany w celu wygenerowania alternatywnie splicingowanej formy Evf-1, ncRNA Evf-2. Evf-2 specyficznie współpracuje z Dlx-2 w celu zwiększenia aktywności transkrypcyjnej Dlx-5/6. aktywność wzmacniacza Dlx-5/6 w sposób specyficzny dla celu i homeodomeny. A stabilny kompleks zawierający ncRNA Evf-2 i białko Dlx-2 tworzy się in vivo, sugerując, że Evf-2 ncRNA aktywuje aktywność transkrypcyjną bezpośrednio wpływając bezpośrednio na aktywność Dlx-2. Eksperymenty te identyfikują nowy mechanizm, w którym transkrypcja jest kontrolowana przez kooperacyjne działanie ncRNA i białka białka homeodomeny. Możliwość, że podzbiór ultrakonserwowanych regionów kręgowców kręgowców może funkcjonować zarówno na poziomie DNA, jak i RNA, kontrolując kluczowe regulatory rozwoju może wyjaśniać, dlaczego ultra-zachowane sekwencje wykazują 90% lub więcej konserwację nawet po 450 milionach lat ewolucji kręgowców. --- Długie niekodujące RNA (lncRNA) to transkrypty dłuższe niż ~200 nukleotydów o niewielką lub żadną zdolnością do kodowania białek. Coraz więcej dowodów wskazuje na to, że lncRNA pełnią ważną funkcję w rozwoju i są związane z wieloma ludzkimi chorobami, takimi jak nowotwory, choroba Alzheimera i choroby serca. Transkrybowany transkryptów regionu ultrakonserwowanego (T-UCR) to nowa klasa lncRNA transkrybowanych z regionów ultrakonserwowanych (UCR). Regiony UCR są całkowicie konserwowane (100%) między ortologicznymi regionami genomów człowieka, szczura i myszy. Regiony UCR są często zlokalizowane w delikatnych miejscach i regionach genomowych związanych z nowotworami. nowotworach. Ostatnie dane sugerują, że T-UCR są zmienione na poziomie transkrypcji w ludzkim procesie nowotworzenia, a nieprawidłowe profile ekspresji T-UCR mogą być mogą być wykorzystywane do różnicowania typów nowotworów u ludzi. Dogłębne zrozumienie T-UCRs może rzucić nowe światło na patogenezę ludzkich nowotworów. --- Wiele wysiłków w badaniach nad rakiem koncentruje się na niewielkiej części naszego genomu, która koduje mRNA. Jednak ostatnio uznano, że mikroRNA również przyczyniają się do w decydujący sposób przyczyniają się do powstawania nowotworów. Badania wykazały również, że epigenetyczne przez hipermetylację wysp CpG mikroRNA z aktywnością supresora nowotworów jest powszechną cechą ludzkiego raka. jest powszechną cechą ludzkiego raka. Znaczenie innych klas niekodujących innych klas niekodujących RNA, takich jak długie intergeniczne ncRNA (lincRNA) i transkrybowane regiony regiony transkrybowane (T-UCR) jako zmienione elementy w neoplazji, jest również zyskuje uznanie. Dlatego zastanawialiśmy się, czy istnieją inne ncRNA ulegają inaktywacji związanej z hipermetylacją wysp CpG w komórkach nowotworowych. Skupiliśmy się na małych nukleolarnych RNA (snoRNA), podzbiorze ncRNA o szerokim zakresie funkcji komórkowych, takich jak różnorodne funkcje komórkowe, takie jak chemiczna modyfikacja RNA, przetwarzanie pre-RNA i kontrola alternatywnego splicingu. Przeszukując bazy danych snoRNA i literatury naukowej, wybraliśmy 49 snoRNA, które miały wyspę CpG w obrębie ≤ 2 Kb lub które zostały przetworzone z genu gospodarza z wyspą 5'-CpG. Bisulfitowe sekwencjonowanie genomowe wielu klonów w normalnej błonie śluzowej okrężnicy i linii komórkowej linii komórkowej raka jelita grubego HCT-116 wykazało, że 46 snoRNA było jednakowo metylowane w obu próbkach: całkowicie niezmetylowane (n = 26) lub w pełni metylowane (n = 20). Co najciekawsze, związane z genem gospodarza wyspy 5'-CpG snoRNA SNORD123, U70C i ACA59B były hipermetylowane w komórkach nowotworowych, ale nie w odpowiadających im prawidłowych tkankach. komórkach nowotworowych, ale nie w odpowiadającej im prawidłowej tkance. Hipermetylacja wysp CpG była związana z transkrypcyjnym wyciszeniem odpowiednich snoRNA. Wyniki platformy mikromacierzy metylacji DNA w kompleksowej kolekcji normalnych tkanek, linii komórek nowotworowych i pierwotnych nowotworów złośliwych wykazały, że zaobserwowana hipermetylacja snoRNA była wspólną cechą różnych typów nowotworów, w szczególności białaczek. typów nowotworów, szczególnie w białaczkach. Ogólnie rzecz biorąc, nasze odkrycia wskazują na istnienie nowej podklasy ncRNA, snoRNA, które są celem inaktywacji epigenetycznej w ludzkim raku. inaktywacji w ludzkim raku.
Czy elementy ultrakonserwowane są często transkrybowane?
Tak.  W szczególności duża część nieegzonicznych UCE jest transkrybowana na wszystkich badanych etapach rozwoju tylko z jednej nici DNA.