по теме: “ (стр. 1 из 2)
Курсовая по теме:
“Эволюция белков семейства PAGE”.
Автор Вольдгорн Яна.
Научные руководители Артамонова И.И., Гельфанд М.С.
Введение:
Характеристика антигенов
В широком смысле слова, антигены – это молекулы, со специфическим участком (эпитопом) которых, могут связываться антитела. Обычно антигены представляют собой либо отдельные макромолекулы, такие, как белки, нуклеиновые кислоты, липиды или углеводы, либо комбинации макромолекул, примером которых служат наружные поверхности вирусов и бактерий (1). Антигены СТ (Cancer/testis) – группа антигенов, в норме образующихся в клетках зародышевой линии (семенников и иногда яичников). Большинство СТ принадлежат к мультигенным семействам. В настоящее время известно около двадцати семейств СТ. Многие СТ локализованы на хромосоме X, хотя среди недавно открытых СТ известны такие, которые расположены на других хромосомах. Обобщенная информация о семействах СТ представлена в таблице(2,5):
| № | Семейство | число генов | расположение |
| 1 | MAGE-A | 15 | Xq28 |
| 2 | MAGE-B | 17 | Xp21 |
| 3 | BAGE | 2 | 4, 13 |
| 4 | GAGE | 9 | Xp11 |
| 5 | SSX | >5 | Xp11 |
| 6 | NY-ESO-1 | 3 | Xp28 |
| 7 | SCP-1 | 3 | 1p12-p13 |
| 8 | CT7/MAGE-C1 | 7 | Xq26-27 |
| 9 | CT8 | 1 | Неизвестно |
| 10 | CT9/BRDT | 1 | 1p22.1 |
| 11 | HOM-TES-85 | 1 | Xp24 |
| 12 | CT10/MAGE-C2 | 1 | Xq27 |
| 13 | CTp11/SPAN-X-C1 | 3 | Xq27 |
| 14 | CT15/Fertilin beta | 30 | 8p.11.2 |
| 15 | CT16 | 2 | Xp11.2 |
| 16 | CT17 | 1 | 21q.11 |
| 17 | SAGE | 1 | Xq28 |
| 18 | OY-TES-1 | 2 | 12p12-p13 |
| 19 | CTAGE-1 | 1 | 18p11.2 |
| 20 | MMA-1 | 1 | 21q22.2 |
| 21 | CAGE | 1 | Xp22 |
Наличие антигенов не характерно для здоровых взрослых тканей (2), кроме семенников и, для некоторых СТ, плаценты. Тем не менее небольшое их количество отмечалось в щитовидной железе (SSX2), молочных железах (NY-ESO-1), легких, предстательной железе и др. Также известно наличие более восьми членов человеческого семейства MAGE, которые экспрессируются в соматических тканях. (К ним относится, например, Necdin). У мыши гены семейства MAGE экспрессируются в тканях мозга, глаза, печени, легких, почек, сердца, мускулатуры, поджелудочной железы, щитовидной железы, селезенки, простаты и др. (4). СT антигены начинают активно синтезироваться в злокачественных опухолях в 30-40% разных случаев рака, причем на более поздних стадиях развития опухоли их количество возрастает. Тем не менее, существуют исключения из этого правила (например, SSX в меланоме), поэтому взаимосвязь между стадией опухоли и уровнем антигенами CT в ней не до конца ясна. Количество антигенов CT также зависит от типа опухоли. Больше всего их было обнаружено в меланоме. Затем идет саркома, рак легких, рак груди, рак простаты и некоторые другие. Наименьший уровень CT характерен для рака толстой кишки и печени(2). Низкий уровень СТ во взрослых соматических тканях делает возможным их использование в иммуногенетических вакцинах против рака, так как иммунная система пациента, привитого такой вакциной, воспримет СТ как инородные гены. Кроме того, предполагается, что иммунная реакция после вакцинации не будет иметь автоимунных последствий на здоровых тканях(4).
Функции большинства СТ-антигенов не известны, но была показана роль SCP-1 в образовании пары гомологичных хромосом в процессе мейоза. OY-TES-1 участвует в упаковке акрозина в головке сперматозоидов. CT15/Fertilin beta, вероятно, принимает участие во взаимодействии мембран яйцеклетки и сперматозоида во время оплодотворения. У членов семейства SSX известны домены, связанные с подавлением транскрипции мРНК, а у семейства CT9/BRDT – домен, который присутствует также во многих ДНК-связывающих белках и связан с регуляцией транскрипции. Член семейства MAGE Necdin расположен на участке 15q11-q13, который связан с нейрогенетическим заболеванием – синдромом Прадера-Вилли. У мышей отсутствие Necdin вызывает симптомы, схожие с сиптомами этого заболевания(2). Известно участие СТ-антигенов в развитии гамет (в частности, в сперматогамии), что дает основания предполагать сходство этого процесса с развитием раковых опухолей.
Многие семейства CT антигенов подвержены альтернативному сплайсингу. Сплайсинг – это удаление из пре-мРНК участков (интронов) с последующим соединением участков (экзонов), которые формируют экзоны зрелой мРНК. Сплайсинг называется альтернативным, если из одной пре-мРНК возможно образование разных вариантов мРНК(1). Альтернативный сплайсинг способствует относительно быстрой эволюции семейств антигенов, которые ему подвержены, а быстрая эволюция характерна для генов, связанных с иммунитетом, рецепторами запахов и размножением. СТ-антигены, по-видимому, относятся к последним. О ходе и результатах альтернативного сплайсинга можно судить, сравнивая нуклеотидные последовательности, соответствующие самому белку, а также различным вариантам мРНК и EST. Альтернативный сплайсинг дает представление об эволюции семейств паралогов. До сих пор подобный анализ семейств антигенов не проводился, за исключением семейства MAGE (3). Данная работа посвящена аналогичному анализу семейства PAGE, которое отличается от MAGE наличием альтернативного сплайсинга в кодирующей области. Семейство PAGE относится к GAGE-подобным семействам СТ. Все гены PAGE локализованы на Х-хромосоме. Они экспессируются в здоровой и опухолевой ткани простаты, семенников и матки.
Постановка задачи
Задачей данной работы является нахождения паралогов известных представителей семейства PAGE и родственных ему генов из других семейств у человека и других организмов и дальнейшее выясненение их эволюции.
Методы
Были использованы следующие программы и базы данных:
- Банк данных Genome Browser (Human, Mouse, Rat и Chimp), доступные на сайте http://genome.ucsc.edu. В этом банке данных представлены нуклеотидные и аминокислотные последовательности белков, их мРНК и EST (Expressed Sequence Tags). EST – это последовательности, длиной обычно не более 500 оснований, содержащие, как правило, фрагменты транскрибированного гена. Часто начало и конец EST не отвечает началу и концу самого гена, а потому по EST нельзя судить о длине его первого и последнего экзонов, если они оказываются в данном EST крайними.
- Поисковая программа BLAT на том же сервере. Программа находит в банке данных похожие последовательности (аминокислотные и нуклеотидные) путем их выравнивания.
- Поисковая программа BLAST на сервере www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST выполняет аналогичную задачу. По умолчанию используется матрица BLOSUM62, штраф за открытие делеции 11, штраф за продолжение делеции 1.
- Программа CLUSTALX позволяет делать множественные выравнивания последовательностей, используя (по умолчанию) матрицу BLOSUM30, штраф за открытие делеции 10, штраф за продолжение делеции 0.1.
Результаты
1. В Human Genome Browser был найден ген PAGE-5 по запросу “page-5”.
Характеристика PAGE-5
Назовем вариант RefSeq Genes Основной Изоформой. Она подтверждается двумя мРНК и тринадцатью EST. (Кажущаяся разница в длине первого слева экзона BC009230 и AJ344352 является дефектом изображения.) Назовем вариант, представленный EST BG476118 Изоформой1. Ее поддерживают 11 EST. Первый экзон Изоформы1 на 199 нуклеотидов короче, чем в Основной Изоформе. Таким образом, в первом экзоне существует альтернативный сайт сплайсинга.