ヒトFMR1遺伝子のアミドイントロン9からの140bp配列を新規エクソンとしてさらに同定した

Further identification of a 140bp sequence from amid intron 9 of human FMR1 gene as a new exon.

• Wen-Jing Yang
• Ai-Zhen Yan
• Yong-Jun Xu
• Xiao-Yan Guo
• Xian-Guo Fu
• Dan Li
• Juan Liao
• Duo Zhang
• Feng-Hua Lan

抄録

背景:

脆弱性X症候群の疾患遺伝子であるFMR1遺伝子は、脆弱性X精神遅滞タンパク質（FMRP）をコードしている。FMR1の代替スプライシング（AS）は、FMRPの構造および機能に影響を与え得る。しかし、代替スプライシングされたアイソフォームの生物学的機能については、未だ解明されていません。これまでの研究で、私たちはヒトFMR1遺伝子のイントロン9から新たに140bpのエクソンを同定しました。本研究では、この新しいエクソンの生物学的機能とそのシグナル伝達経路をさらに調べました。

BACKGROUND: The disease gene of fragile X syndrome, FMR1 gene, encodes fragile X mental retardation protein (FMRP). The alternative splicing (AS) of FMR1 can affect the structure and function of FMRP. However, the biological functions of alternatively spliced isoforms remain elusive. In a previous study, we identified a new 140bp exon from the intron 9 of human FMR1 gene. In this study, we further examined the biological functions of this new exon and its underlying signaling pathways.

結果:

qRT-PCRの結果、この新規エクソンは健常者の末梢血中によく発現していることが明らかになった。また、比較ゲノム解析の結果、この140bp配列に類似する配列は霊長類のゲノムにしか存在しないことが明らかになった。この新しい転写産物の生物学的機能を調べるために、真核生物の組換え発現ベクターとレンチウイルス過剰発現ベクターを構築した。その結果、スプライスされた転写産物は、主に細胞核内で発現するタンパク質をコードしていることがわかった。また、mGluR-LTPやmGluR-LTDのシグナル伝達経路に関与するBEX1遺伝子を含むいくつかの遺伝子が、FMRPを過剰発現させることで有意な影響を受けた。

RESULTS: qRT-PCR results showed that this novel exon is commonly expressed in the peripheral blood of normal individuals. Comparative genomics showed that sequences paralogous to the 140 bp sequence only exist in the genomes of primates. To explore the biological functions of the new transcript, we constructed recombinant eukaryotic expression vectors and lentiviral overexpression vectors. Results showed that the spliced transcript encoded a truncated protein which was expressed mainly in the cell nucleus. Additionally, several genes, including the BEX1 gene involved in mGluR-LTP or mGluR-LTD signaling pathways were significantly influenced when the truncated FMRP was overexpressed.

結論:

我々の研究は、正常な健常者で広く発現しているヒトFMR1遺伝子のアミドイントロン9からの新規エクソンを同定したことから、FMR1遺伝子のASは複雑であり、FMRPの複数の機能の大部分を占めている可能性があるという考えを強調している。

CONCLUSIONS: our work identified a new exon from amid intron 9 of human FMR1 gene with wide expression in normal healthy individuals, which emphasizes the notion that the AS of FMR1 gene is complex and may in a large part account for the multiple functions of FMRP.