ПОМК быка: мРНК и ген
Структура проопиомеланокортина первоначально была определена секвенированием клонированной комплементарной ДНК транскрибированной in vitro с матричной РНК ПОМК, выделенной из промежуточной доли гипофиза быка ( Nakanishi S. ea, 1979 ).
Секвенированная Nakanishi S.( Nakanishi S. ea, 1979 ) и Inoue A.( Inoue A. ea, 1981 ) с сотрудниками матричная РНК ПОМК быка состоит из 1083 транскрибированных нуклеотида, из которых 113 составляют 5'- нетранслируемую область, 795 кодирует белок ПОМК, далее расположен UGA- терминатор трансляции и 172 нуклеотида 3'-нетранслируемой области мРНК. Последняя содержит последовательность AAUAAA -сигнал полиаденилирования для достройки поли(А)-сегмента (около 68 п.о.) к 3'-концу мРНК. На основании компьютерного анализа вычисленной аминокислотной последовательности ПОМК быка в этой работе впервые было показано, что участок ПОМК от -55 до -44 аминокислотного остатка, очень похож на последовательности альфа-меланоцитстимулирующих гормонов и бета- меланоцитстимулирующих гормонов ( a-МСГ , b-МСГ ), расположенных ниже по последовательности ПОМК. Более того, он также содержал характерный тетрапептид His-Phe-Arg-Trp, необходимый для проявления меланотропной активности , и был фланкирован с обеих сторон парами основных аминокислот- ных остатков, выполняющих роль сайтов расщепления при протеолитическом процессинге прогормона. Таки образом был открыт новый пептидный гормон в составе ПОМК, названный гамма-МСГ ( Nakanishi S. ea, 1979 ).
Ранее этими же авторами было отмечено, что в области мРНК, кодирующей АКТГ и первый сегмент бета-ЛПГ , содержится необычно большое количество повторов. На основании дальнейшего анализа полной нуклеотидной последовательности мРНК ПОМК быка, который выявил повторы и в других районах (-453-443 и 406-417, -93-82 и 235:246 и т.д.), авторы предполагают, что структурный ген, кодирующий белок предшественник АКТГ- бета-ЛПГ в процессе своей эволюции был вовлечен в серию прямых дупликаций определенного общего предкового сегмента ДНК с последующим замещением, добавлением и делецией некоторых районов ( Nakanishi S. ea, 1979 ).
Секвенированный Мертвецовым Н.П. и сотрудниками ( Мертвецов Н.П. и др., 1987 ) фрагмент кДНК ПОМК быка размером 732 н.п. включает в себя полную последовательность АКТГ, бета-липотропина и половину N-концевого пептида и отличается от определенной Nakanishi S.и сотрудниками ( Nakanishi S. ea, 1979 ) последовательности мРНК ПОМК быка тремя нуклеотидными заменами. Эти замены попадают на третьи положения кодонов и не меняют аминокислотный состав продукта трансляции.
Ген проопиомеланокортина быка имеет длину приблизительно 7300 н.п. и кодирует зрелую мРНК размером 1098 нуклеотидов ( Nakanishi S. ea, 1980 ; Nakanishi S. ea, 1981 ), это на 15 нуклеотидов 5'-нетранслируемой области больше, чем было определено ранее ( Nakanishi S. ea, 1979 ). Экзон 1 (108 н.п.) кодирует всю 5'-нетранслируемую область мРНК за исключением последних, "дистальных", 20 нуклеотидов и отделен от экзона 2 (152 н.п.) интроном А размером около 4000 н.п. Дистальная часть 5'-нетранслируемой области мРНК проопиомеланокортина и 44 N-концевых аминокислотных остатка ПОМК, включая сигнальный пептид, кодируются экзоном 2, который отделен от экзона 3 (838 н.п.) интроном B длиной 2200 н.п. ( Nakanishi S. ea, 1980 ; Nakanishi S. ea, 1981 ). Экзон 3 кодирует большую часть белковой структуры проопиомеланокортина, включая основные биологически активные пептиды ПОМК, а также всю 3'-нетранслируемую область мРНК ПОМК. Предполагаемый сайт инициации транскрипции мРНК (или CAP-сайт) был определен сравнением первичной структуры гена с 5'-концевой нуклеотидной последовательностью мРНК ПОМК быка, определенной впервые этой же группой исследователей ранее ( Inoue A. ea, 1981 ; Nakanishi S. ea, 1979 ; Kita T. ea, 1979 ). На экспрессию генов в эукариотических клетках влияют разнообразные факторы. Так последовательности фланкирующие 5'- конец эукариотических генов, т.е. первый экзон, содержат районы играющие важную роль в регуляции транскрипции, обеспечивающие точность и эффективность транскрипции ( Jones N.C. ea, 1988 ; Muller M.M. ea, 1988 ; Rosenthal N., 1987 ). Один из таких районов, известный как TATA-бокс (или бокс Хогнесс-Гольберта) был локализован в 23 нуклеотидах с 5'-конца от сайта инициации транскрипции мРНК. В 5'-нетранслируемой области гена ПОМК быка, а также в интронах были обнаружены по крайней мере четыре повторяющиеся последовательности, гомологичные друг с другом. Таких последовательностей в геноме быка около 100 000. Каждый повторяющийся элемент содержит в себе от одного до трех высоко консервативных элементов длиной примерно 120 н.п. Два из них обнаружены в 5'-нетранслируемой области гена и по одному в каждом интроне ( Nakanishi S. ea, 1981 ).
