The pathway of gene expression RNA-תהליך עיבוד ה גואניל טראנספראז מעביר Gלקצה ה '5-של הRNA בתאים אוקריוטים ל mRNAמוסף מבנה CAPבקצה ה'5- גואניל 7מתיל טראנספראז -O-'2מתיל טראנספראז גואניל טראנספראז פוליאדנילישן סיגנל CAP פולי Aפולימראז -אינזים המוסיף נוקלאוטידים ללא emplate Alternative polyadenylation Capping, poly A, splicing mRNA processing sum • The pathway of gene expression שיחבור אינטרונים אקסונים רצפים שמורים פוליפרימידין טראק גן הבטא גלובין ההומני הכמיה של ראקצית הsplicing- lariat ראקציה דו-שלבית המורכבת משתי ראקציות טראנס-אסטרפיקציה עוקבות האם ניתן לכתוב תוכנת מחשב שתאתר את האינטרונים בתוך הגן? • • • • • .1כן ,התוכנה צריכה לחפש צמדי נוקלאוטידים AG .and GT .2לא ,יש הרבה צמדי נוקלאוטידים .AG and GT שאינם .splice site .3כן ,בתנאי שהמרחק בין AGלבין ה GT-אינו עולה על 300נוקלאוטידים. .4כן ,בתנאי שהמרחק בין AGלבין ה GT-אינו עולה על 1500נוקלאוטידים. ראקציית הספליסינג מתרחשת בתוך קומפלקס שמכיל רנא וחלבון – נקראת ספליסוזום . ראקצית ה splicing 50-100חלבונים U1, U2, U4, U5, U6 snRNP Small nuclear ribonucleoprotein סנרפס Pre-mRNA splicing involves 5 small nuclear RNAs (snRNAs) U5 U1 חוט השידרה של ראקציית הספליסינג הינה הדרך בה חמשת המולקולות של הרנא עוברות אינטראקציה אחת עם השניה ועם הרצפים השמורים על מנת לאפשר .את ראקציית הספליסינג U2 U6 U4 orange-interaction with the 5’ splice site green-interaction with the branch site blue-interaction between U2 and U6 tan-Sm-binding site (PuAU4-6GPu) flanked by two stem-loop structures Systemic Lupus Erythematosus (SLE) Lupus is a type of immune system disorder known as an autoimmune disease. In autoimmune diseases, the body harms its own healthy cells and tissues. This leads to inflammation and damage of various body tissues. Lupus can affect many parts of the body, including the joints, skin, kidneys, heart, lungs, blood vessels, and brain. Although people with the disease may have many different symptoms, some of the most common ones include extreme fatigue, painful or swollen joints (arthritis), unexplained fever, skin rashes, and kidney problems. Lupus is also known as a rheumatic disease. The rheumatic diseases are a group of disorders that cause aches, pain, and stiffness in the joints, muscles, and bones. Capping, poly A, splicing mRNA processing sum • Splicing of pre-mRNA movie PloA spliceosome spliceosome מעגל מחזורי של ראקציית השיחבור ספליסוזום The network of RNA interactions in the spliceosome אבולוציה של ה snRNP אינטרונים אוטוקטליטים כ 15%-מהמוטציות שגורמות למחלות גנטיות נמצאות האזורים חשובים לראקצית הsplicing- Untreated β thalassemia Treatment of thalassemia major antisense Human genome 2.91 billion base pairs 21,000 genes 1.5% exons (127 nucleotides) 24% introns (~3,000 nucleotides) 75% intergenic (no genes) Average size of a gene is 27,894 bases Contains an average of 8.8 exons Titin contains 234 exons. Gene number C. elegans ~19,000 Drosophila melanogaster ~13,600 Arabidopsis thaliana ~25,500 Homo Sapiens ~21,000 Mouse ~21,000 Rice (Oryza sativa) ~50,000 Compared to worm and fly, human has shorter exons and longer introns on the extremes of the distribution 150 nt – drosophila 125 nt – Ciona intes. 119 nt - human 5000 genes 234 introns Multi-introns genes 7.8 introns per gene זהות של 88% ברצף האקסונים בין אדם לעכבר Alternative Alternative splicing splicing פוליפרימידין טראק 40% 18% 8% ? 3% איזופורם 18 איזופורמים כ 90%-מהגנים שלנו עוברים אלטרנטיב ספליסינג 1 Alternative splicing regulate pro or anti apoptotic pathways. pro-apoptotic anti-apoptotic כיצד מערכת השיחבור בוחרת את גבולות האקסון-אינטרון RRM – RNA Recognition Motif RNA processing mRNA transport from the nucleus to the cytoplasm mRNA גרעין תעלה Nucleopore ממברנת הגרעין ציטופלזמה מבנה הnucleopore - גרעין RNP ציטופלזמה Protein import to the nucleus mRNA movment • mRNA mov חלבונים המיועדים לגרעין צריכים להכיל רצף חומצות אמינו הנקרא .Nuclear localization signal (NLS) גרעינון Nucleoli or Nucleolus rRNA processing Pre-rRNA processing tRNA processing RNase P CCA adding enzyme זמן דור של התא Transport from the nucleus to the cytoplasm .1 Precursor ribosomal RNA processing (pre-rRNA) .2 tRNA processing .3 Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome How are short exons recognized within vast intron oceans? Schwartz et al., Nature SMB, 2009 ttgagaactatttttctgactctagcactaaactcaaaatgtaatttcagatggaatttcctaggctcattcattttattttatttatggcttggccagtcatggatctaatcagtaacttgcaactgttgcttcaactacct tgtcctggactttccagagattggctttaagaaagaaagaggacatccctgggataagattaccatgtgtatttttatgtacagattttgaaaaacatacaaatgaatgggatctttgcttatctcttccatgtagaaaaatt attttacttctatttcaggttttcaataatgtagtaggacaagatgacatcactatatccctgttttttacacagatatattagagatgcattatcttattggaaattttaaactattcaataataaactattagtcttttag atttctttttcctcaagtgttgataagtaactgaaagtctacaagcagacaagcagaattagtcggtggaacttcatttcttgctccatttttgtcctcagcagtagagggtggtgagatttcaacccagcctagcaggacca taagtctggaaagaagtagctctagttcatattggcacctgctaattctagttctgaagaccatgggaaatctcttgcctatttagctcagtgatcatccaagatgggaaattcttgggctcagctgtgagggatcccaagtt atatgtaacactaatgtctcacaaatcaagaatccaagagaatcaagagactatagttcattccttatattaaattcttaggactgccaactgggtggctacagttttgggggctagaagtctgatatcaaggtgccaactgg ctggttccttctgaggaccacgagggcaggatctgttcaggcttgtagatggccttcttttccatgtgtcttcacattatcttcctctgtttgtatgtgtgtccaaatttcctcttctttttttttaatttagaaatttatac gtctacaagctttatatagctttagttaaaaaaaagcaaaaaaaaaaaaaaatcaaaacaaaaacagtgaagccaagacactcttccaaagtctggacccttccggccttccaaatacaagagctctggaagttgtatatacc aatttcctcttcttaaaatgtcaccagtcacattggattaaggcttaccctattaacaccattttaacttaatcacctctgtaaagaccctatctcctgatacagtcacattcggatgctcaggaagttagggtatcagtatc ctatatgaatttgggagttgggggaggacacagtttagcccatgacagtcctgaatctcctttgctagatgcatgactgtgggccagtcacttcaccagttgggatactgccatctctatcagaaaaggggtttgggctaggt atctataaagtcctttctgctctaaattgtaaatataatgagataccaacatttagtttaattgtttaaaattttagaagctaactggatgctttgctggtgtcaacactcccctttacaaaaaaaaattcggccgggcatgg ggctcacgcctgtaatcccaacactttgggaggccgaggcaggcggatcacggggtcgagagattgagaccatctggccaacatggtgaaaccccgtctctactaaaaacacaaaaattagctgggcctggtggtgcacatct tagtcccagctactcgggaagctgaggcaggagagtcacttgaacccgggaggcggagcttgcagtgagccgagatcgcgccactgcacctccagcctggcaacagagcgagactccgtctcaaaaaaataaataaataaata aataaaataaaataaaataaaatctcactttctgtttctactgttctctcaagtacccctctgccttctgttacttctttgctgcattctgagaggaatggggtggggagcactctttcctgtagaaccccataacccatcta tttcatcaatttatttgaaattcaaagccaggggttaaaatgtccactttcaatttgagatgtctaactttcagataaatctattaacatgcatttctaagtgacttttaagctaagcattttattttattgagctcgtatgg agggtaactattatacttgtataataaagtgcactttcaaaaatactcggttcaaatgtaaaataatattcgtaatattttaagacaaacctcctagaacttatatgtgtctttcttcccagagcagtctctatgggtgccta acaatactgcattattagatttttttcagtttataagccacacaagaaagttaacccatgtcatctctagaggcataaaaatagacagttgttctgagaaacatatctgtttattcctagttcagtaacagcgcaatgagatc taaattatgaggtactttttgtttatcttattgtctcattggcaaccagcaactcctgttgcatttttgacatgggaatctatcagggtgtggttaataaagtacatttccatggtaagtattctttaagaaaaaataaacca gatttcatcagagacagaaattactgcaaactgtacttaccagtttctggtgatttgtataactgagctttcaatttcaaaaattaaaaagttctctttagtgtaacatatttttgtgtccagtaattttacttcaaaaataa agagaattttctttaccatcaaacaacgttgctgtaatgagtggtgatatatttagtcctagaggaccaaagagaaataaaatggctttgattatgctggtttaagaaaatatatccgatgaaacagaggttaatatttgtga gtttgatttagtaaaattataagactaccaaagaaaactagaagagcaaaataaccaaaatttatataaagaattcaatgttgataattcaaaggtttagaattttttccacctttcaaatactaagttgctgttatagattt ctaccattattacccagattttctattttactaaaaaataataacacagttcgttatgataaatcagtatagatctttaggctcaacacaaccctgctaccttttaaacttttttattatacaacaaacacatatgcattatc agaaaagatgagtttagcaaaatgaagaaaaatagtcttatcaactagaaataagcaccattaaaatttctgtgtgttaaaagataatatgctgctgaaactttttttttcttgaaatgtccctcttttctttcacttttcat ttcttaatccctaaccttctactgttgaattttctggaccaccgttataccccctcatcaatagggcatttttttctgcagtagctgagcacaatggtcatattgaagaaattcccttgtgggggctttgcctagaggtaaaa cctcttggccgggtgcgttggctcatgcctgtaatcccagcactttgggaagctgaggcgggagcatcttctgaggtcaggagtttgagattagcctggccaacgtggtgaaatgccgtctctactaaaaatacaaaaaatta ccgtcatagtgtgcattcctgtaatcccacctactcgggaggctgaggcaggagaattgcttgaatgccggaggcagaggttgtagtgagccaagatctagattgtgccactgtgctccagcctgggtgacagagcaagactc gtctaaaacaaaacaaaacaaaacaacaacaacaaaaacaaagtaaaaccctcttcactgtgatgactctaaagcttgcttttgtctctctaaatcacaacaaaccgtttgcagtgtgatgctgtgctcaaaattgagaattc cactgactgttccaggcatctgtctactcattcttgccatgctgagggctgtcatttctcaccactgaatgcctttttttttttttttgtgcttctttttaaaagtcttttcctgtttgctttgaacttcaataaaaacaggg gtaagaaggtaatatgcttttattttgtctgtggggtttttttcttccttcttttggttccttttcagatcctagctcatcaaggccatttgccacactgacactggaataagcctgaatgggggtctatatttcttccagta ttagtttaattcggtcattgagctgttgctctatttgtaaccgtcatgctagatccgagggctgactattcctgagaaagtgtggagatcctttcagactgccatggtgctagggcagagtttcagtcattatcttctgtgtc gctaattcttgcatcatttcttctactctgtaacctggttggctatgaaaagtgattcttcctcactgatgctgcaggcaatgggtgaatatccaattgttctctcaggttcttgtcatcggatacaaagaacaaatttcatg gtccctgtttctgagaggttcaaagggagcaaatgcacagattctagcttaggatgacttccagcttctaactatttgtctgtgcattccatttcctcacccctgcgagaggttgcagtcatggtaacggctgttctgagaaa tcagtgcccaaactggagggaggggaacacaaactcagcttcttcccaagcttcagggcagggctggcaagttttgccttccccgccagcaagagccctggctttaggggtcttgctacagttttcccagactggaggtcttg ggctggattctggttcttagcgaattcttgccaaacacctcccctttccccagtatccatttgttttgaaggttctttgcaggcttcttgccaataattgtcttaaaacaaatggagttgtttgcatacctagatggagtaaa tatttaggaaactattctacaaatatgaaacagcccagatttgggccagaagtcctggtcctgagtctcttgttagccactcttaactgtgaattattggacaaatcatttctcgcactctgtgtaatctgtcacctgggtac tgatgatttaaaccaggaattgtggcccttctcataatactgtctcctaaatattgggtgaatttagtatatcaaggagggcagggcactatacccgtaggggactctctctctccctctgtctctttgcctttctcagatat catctttggtggcagacctggggttcaaaccacagttgttttgaaatttctctttccttctccactatgctccccctcactgaaactttaataataaaagtagcacacttattgggcatgtatttgttatgtgccaggttctg gctaacagctttaagtgcattattccacgtattttcacaacaagcctgtgaggaagaggttatttccacttatagataaagaaactgagacttggagaatgtaagtgattttacccacaaacacagggcagtaagtgggaggc ctgttcaccttagaacacctggcttctatcattcatggtgctgtttctagtgtggtttgaagaacctgagatccaaactgctatacaagtgacctgctgctttcttggagagagaaatctgaaagacagtggagccctcacat gtctttgcctgtgcacagcagatactgccaattttgggtgggttacacttgtttaccacgttgcttacttcagaaatcaataaaattctcttcatgcttttattttacagGTTCTTACGTCTGTTGCTAGATTATCGTCCAAA GTGTTAATGCCCAAGTGACTGACATCAACTCCAAGGGATTGGAATTGAGGAAGACTGTTACTACAGTTGAGACTCAGAACTTGGAAGGCCTGCATCATGATGGCCAATTCTGCCATAAGCCCTGTCCTCCAGgtatgttacac aaacatccagagattacagtgaaagtcacagttaggagtagcacatagtaatcatgactataataattttacagtttttggttcccctatattatataacataactgagagaaaaacaactatgaaattattttccaaagatg gttttatttatatttatcacgcttatttgatgtggttatggataaatttaatttacaagtgacatgcacctctgaaatgagaagactggtctatttggctccatttttttctaagcaaaaatgactcatttgtgaatatgaaa cttatcatgtcaaaactgattaggatctaccataacaatagtggaactctgaaagcaagagacttctcctcttaagggatatgtctcagcacttcccttcaatcagaaggtctctaagaaagctgtcctggcactgaagcctg aaaatatatttgcattttgcagctgaataactagacgaataagaaaagcaacaggcagaaaccaacagcttttttttttaaatcaatactttgaagggcaaactaatttcagatcacaaatccttcaaacactggtaaattag agctaagcaaaatgcaattgtgcaaacatttcttcaactttgagtagagttgaaaaaaggaaaatagcacatgggttcatgtgatagattaatagaacaaaaaaggactgtagtatgtttcatggttgtcctcccaggcttcc gcactcaagctgtaaaacaggatgggtcctgtttgtgaaaagattctaccagtctccctgtgcttcatgtccagattttaataaccgttatggaaaaatctcccctataacccaacccatttatacttaaacccatttacact aaatcttctccaacacgaataaagaatggcgtcctggctttattataacctgctaaacacaatcaatttgctctatgaattgaaatctttgttcataattttaaaacctaaaatgtaaattaaaatgaacaaaatatgctttg acatcaaactgtcaaggatttttgtctattgctttttcggttttgctttgttttattttaatttaagaagtgaatgtaaattgttacaaacttttaagaaatacatttggatatatgagtcaaaaatttgaaaaaaaattttt ttaacttttttttcttattattatactttaagttttagggtacacatgcacaatctgcaggttagttacatatgtatacatgtgccatgctggtgcactgcacccactaactcgtcatctagcattaggtatatctcccaatg tatccctcccccctccccccaacccactgtttatacttgctaagatagcaattaatttatacgaaaataccctgagaaaataatcaaaaataaaggaaaatattgtacacatgatatttcattatcaatatgatgtaggattc ttaggtaaattctggaatatttaaagactgaaatagtatgtatcaaagtcatgttttctgatatatttctaatataatcctcaattatataaaccttcttaagtaatttccaactgatctggctggattaactgattctccct atccgtctataaaatatcctggatggcatccaaccatgttaaatactcttcccacttcaattccctcttgttgaattttaggcttatcaatatctaagttgcttccaaatctgtttatgctcattagtgttgtgatattcata gtaatttgattgaatattgcataaattaatgaaatacaaatacagagaaaagacagattttatttctaagaaaactaggttgagtgctttggagaattcaataaagatgagctgctaaaatgttgttgatgaattttgtgagg aaaaataaaagttaagtagtaggaaaaatcacaaaaatctctaaagccattcatagagattattggtatgtttatgttttcctttcatcaaaaacgaagggagggagggagggagggagggaggagaaaaaaagaaagaaatg Nucleosomes mark exon-intron structure What drives nucleosomes to exons? Nucleosome positioning is dependent on nucleotide composition Eran Segal from the WIC Nucleosomes mark exon-intron structure ChIP-seq in a nutshell Nucleosomes mark exon-intron structure Exon length and DNA length wrapped around nucleosomes are conserved through evolution