Nowe znaczenie niekodującego DNA.

Renata Suchanek-Raif; Paweł Raif

doi:10.12775/KOSMOS.2025.032

Autor

Renata Suchanek-Raif Katedra i Zakład Genetyki Medycznej, Wydział Nauk Farmaceutycznych, Śląski Uniwersytet Medyczny https://orcid.org/0000-0002-6836-6127
Paweł Raif Katedra Informatyki Medycznej i Sztucznej Inteligencji, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Śląska, ul. Roosevelta 40, 41-800 Zabrze, Polska https://orcid.org/0000-0002-7810-7479

DOI:

https://doi.org/10.12775/KOSMOS.2025.032

Słowa kluczowe

niekodujący DNA, sekwencje cis, wyciszacze, wzmacniacze, eRNA, sekwencje UTR

Abstrakt

Badania nad genomem zmieniają naszą wiedzę o sekwencjach w DNA nie tylko kodujących, ale i niekodujących (ncDNA). Wykazano, że sekwencje w ncDNA nie są tylko nadmiarowym elementem łączącym poszczególne geny, ale mają liczne funkcje: od regulacyjnych po strukturalne. Stanowią elementy złożonego sytemu warunkującego tworzenie wzorców ekspresji genów na różnych etapach rozwoju, różnicowania i wzrostu komórek. Artykuł skupia się na sekwencjach cis-regulatorowych takich jak: wzmacniacze, wyciszacze, sekwencje LCR, insulatory i sekwencje UTR. Dotychczasowe rozumienie pojęcia „kodująca i niekodująca sekwencja w DNA” zmieniło definicję i będzie ona ulegała dalszym modyfikacjom w miarę postępu badań na genomem.

Bibliografia

Cubeñas-Potts, C., Corces, V.G., 2015. Topologically Associating Domains: An invariant framework or a dynamic scaffold? Nucleus 6, 430–434. https://doi.org/10.1080/19491034.2015.1096467

Deeb, S.S., 2006. Genetics of variation in human color vision and the retinal cone mosaic. Curr. Opin. Genet. Dev., Genetics of disease 16, 301–307. https://doi.org/10.1016/j.gde.2006.04.002

Dever, T.E., Ivanov, I.P., Hinnebusch, A.G., 2023. Translational regulation by uORFs and start codon selection stringency. Genes Dev. 37, 474–489. https://doi.org/10.1101/gad.350752.123

Elkon, R., Agami, R., 2017. Characterization of noncoding regulatory DNA in the human genome. Nat. Biotechnol. 35, 732–746. https://doi.org/10.1038/nbt.3863

Farley, E.K., Olson, K.M., Levine, M.S., 2015. Regulatory Principles Governing Tissue Specificity of Developmental Enhancers. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 80, 27–32. https://doi.org/10.1101/sqb.2015.80.027227

Goodman, P.A., Medina-Martinez, O., Fernandez-Mejia, C., 1996. Identification of the human insulin negative regulatory element as a negative glucocorticoid response element. Mol. Cell. Endocrinol. 120, 139–146. https://doi.org/10.1016/0303-7207(96)03830-0

Grosveld, F., van Assendelft, G.B., Greaves, D.R., Kollias, G., 1987. Position-independent, high-level expression of the human beta-globin gene in transgenic mice. Cell 51, 975–985. https://doi.org/10.1016/0092-8674(87)90584-8

Han, Z., Li, W., 2022. Enhancer RNA: What we know and what we can achieve. Cell Prolif. 55, e13202. https://doi.org/10.1111/cpr.13202

Hong, D., Jeong, S., 2023. 3’UTR Diversity: Expanding Repertoire of RNA Alterations in Human mRNAs. Mol. Cells 46, 48–56. https://doi.org/10.14348/molcells.2023.0003

Hou, T.Y., Kraus, W.L., 2021. Spirits in the Material World: Enhancer RNAs in Transcriptional Regulation. Trends Biochem. Sci. 46, 138–153. https://doi.org/10.1016/j.tibs.2020.08.007

Hu, Y., Horlbeck, M.A., Zhang, R., Ma, S., Shrestha, R.,i in., 2025. Multiscale footprints reveal the organization of cis-regulatory elements. Nature 638, 779–786. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08443-4

Huang, D., Ovcharenko, I., 2022. Enhancer–silencer transitions in the human genome. Genome Res. 32, 437–448. https://doi.org/10.1101/gr.275992.121

Jeziorska, D.M., Jordan, K.W., Vance, K.W., 2009. A systems biology approach to understanding cis-regulatory module function. Semin. Cell Dev. Biol. 20, 856–862. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2009.07.007

Kahles, A., Lehmann, K.-V., Toussaint, N.C., Hüser, M., Stark, S., 2018. Comprehensive Analysis of Alternative Splicing Across Tumors from 8,705 Patients. Cancer Cell 34, 211-224.e6. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2018.07.001

Kim, S., Wysocka, J., 2023. Deciphering the multi-scale, quantitative cis-regulatory code. Mol. Cell S1097-2765(22)01215–1. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2022.12.032

Kolovos, P., Knoch, T.A., Grosveld, F.G., Cook, P.R., Papantonis, A., 2012. Enhancers and silencers: an integrated and simple model for their function. Epigenetics Chromatin 5, 1. https://doi.org/10.1186/1756-8935-5-1

Lam, M.T., Li, W., Rosenfeld, M.G., Glass, C.K., 2014. Enhancer RNAs and regulated transcriptional programs. Trends Biochem. Sci. 39, 170–182. https://doi.org/10.1016/j.tibs.2014.02.007

Levings, P.P., Bungert, J., 2002. The human beta-globin locus control region. Eur. J. Biochem. 269, 1589–1599. https://doi.org/10.1046/j.1432-1327.2002.02797.x

Li, Q., Liu, X., Wen, J., Chen, X., Xie, B., Zhao, Y., 2023. Enhancer RNAs: mechanisms in transcriptional regulation and functions in diseases. Cell Commun. Signal. 21, 191. https://doi.org/10.1186/s12964-023-01206-0

Li, Q., Peterson, K.R., Fang, X., Stamatoyannopoulos, G., 2002. Locus control regions. Blood 100, 3077–3086. https://doi.org/10.1182/blood-2002-04-1104

Mao, R., Wu, Y., Ming, Y., Xu, Y., Wang, S., i in., 2019. Enhancer RNAs: a missing regulatory layer in gene transcription. Sci. China Life Sci. 62, 905–912. https://doi.org/10.1007/s11427-017-9370-9

Mathelier, A., Shi, W., Wasserman, W.W., 2015. Identification of altered cis-regulatory elements in human disease. Trends Genet. 31, 67–76. https://doi.org/10.1016/j.tig.2014.12.003

Morris, D.R., Geballe, A.P., 2000. Upstream Open Reading Frames as Regulators of mRNA Translation. Mol. Cell. Biol. 20, 8635–8642.

Niu, M., Tabari, E., Ni, P., Su, Z., 2018. Towards a map of cis-regulatory sequences in the human genome. Nucleic Acids Res. 46, 5395–5409. https://doi.org/10.1093/nar/gky338

Ogbourne, S., Antalis, T.M., 1998. Transcriptional control and the role of silencers in transcriptional regulation in eukaryotes. Biochem. J. 331, 1–14. https://doi.org/10.1042/bj3310001

Pagni, S., Mills, J.D., Frankish, A., Mudge, J.M., Sisodiya, S.M., 2022. Non-coding regulatory elements: Potential roles in disease and the case of epilepsy. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 48, e12775. https://doi.org/10.1111/nan.12775

Pang, B., Snyder, M.P., 2020. Systematic identification of silencers in human cells. Nat. Genet. 52, 254–263. https://doi.org/10.1038/s41588-020-0578-5

Poller, W., Sahoo, S., Hajjar, R., Landmesser, U., Krichevsky, A.M., 2023. Exploration of the Noncoding Genome for Human-Specific Therapeutic Targets-Recent Insights at Molecular and Cellular Level. Cells 12, 2660. https://doi.org/10.3390/cells12222660

Razin, S.V., Ulianov, S.V., Iarovaia, O.V., 2023. Enhancer Function in the 3D Genome. Genes 14, 1277. https://doi.org/10.3390/genes14061277

Ryczek, N., Łyś, A., Makałowska, I., 2023. The Functional Meaning of 5’UTR in Protein-Coding Genes. Int. J. Mol. Sci. 24, 2976. https://doi.org/10.3390/ijms24032976

Sartorelli, V., Lauberth, S.M., 2020. Enhancer RNAs are an important regulatory layer of the epigenome. Nat. Struct. Mol. Biol. 27, 521–528. https://doi.org/10.1038/s41594-020-0446-0

Segert, J.A., Gisselbrecht, S.S., Bulyk, M.L., 2021. Transcriptional silencers: driving gene expression with the brakes on. Trends Genet. TIG 37, 514–527. https://doi.org/10.1016/j.tig.2021.02.002

Shabalina, S.A., Spiridonov, N.A., 2004. The mammalian transcriptome and the function of non-coding DNA sequences. Genome Biol. 5, 105. https://doi.org/10.1186/gb-2004-5-4-105

Thomas, H.F., Buecker, C., 2023. What is an enhancer? Bioessays 45, 2300044. https://doi.org/10.1002/bies.202300044

Young, S.K., Wek, R.C., 2016. Upstream Open Reading Frames Differentially Regulate Gene-specific Translation in the Integrated Stress Response. J. Biol. Chem. 291, 16927–16935. https://doi.org/10.1074/jbc.R116.733899

Nowe znaczenie niekodującego DNA.

Autor

DOI:

Słowa kluczowe

Abstrakt

Bibliografia

Pobrania

Opublikowane

Numer

Dział

Licencja

Statystyki