بهینه سازی استفاده از کدون در سلول های بنیادی جنینی پرتوان

تاریخ انتشار: جمعه 27 دی 1398 | امتیاز: Article Rating

پیشینه:

استفاده نامساعد از کدون های مترادف در ترانسکریپتوم کارایی و ثبات نرخ ترجمه پروتئین را تنظیم می کند. هنوز، اهمیت این کدون ها در تنظیم برنامه های بیان مختص وضعیت سلولی در حال حاضر مورد شک است. در این جا، ما می پرسیم که آیا استفاده از کدون های مختلف برنامه های بیان ژنی دخیل در خودنوزایی و تمایز سلول های بنیادی جنینی را کنترل می کنند یا خیر.

نتایج:

با استفاده از ریبوزوم و پروفایل کردن ترانسکریپتوم، ما مشخصه های کدونی مجزا طی تمایز سلول های بنیادی جنینی انسانی را شناسایی کردیم. ما دریافتیم که کدون مختص وضعیت سلولی بوسیله محتوای گوآنین-سیتوزین(GC) ژن های بیان شده به صورت افتراقی تعیین می شود. بوسیله اندازه گیری فراوانی های کدون در جایگاه های فعال ریبوزوم برهمکنش کننده با tRNA، ما کشف کردیم که سلول های خودنوزایی کننده ترجمه کدون ها را بهینه سازی می کنند که این امر به مدیفیکاسیون tRNA اینوزین در جایگاه wobble آنتی کدون بستگی دارد. طبق این امر، سطح اینوزین در سلول های بنیادی جنینی پرتوان انسانی بالاترین بود. این اثر در موش برعکس است و مستقل از تحریک تمایزی است.

جمع بندی:

 ما نشان می دهیم که محتوای GC سطح mRNA مختص ویژه سلولی را تحت تاثیر قرار می دهد و ما نشان می دهیم که چگونه مکانیسم های ترجمه ای بر مبنای مدیفیکاسیون tRNA استفاده از کدون در سلول های بنیادی جنینی را تغییر می دهد.

Genome Biol. 2019; 20: 119.

Published online 2019 Jun 7. doi: 10.1186/s13059-019-1726-z

PMCID: PMC6555954

Codon usage optimization in pluripotent embryonic stem cells

Susanne Bornelöv,#3 Tommaso Selmi,#1 Sophia Flad,1,2 Sabine Dietmann,3 and Michaela Frye 1,2

Abstract

Background

The uneven use of synonymous codons in the transcriptome regulates the efficiency and fidelity of protein translation rates. Yet, the importance of this codon bias in regulating cell state-specific expression programmes is currently debated. Here, we ask whether different codon usage controls gene expression programmes in self-renewing and differentiating embryonic stem cells.

Results

Using ribosome and transcriptome profiling, we identify distinct codon signatures during human embryonic stem cell differentiation. We find that cell state-specific codon bias is determined by the guanine-cytosine (GC) content of differentially expressed genes. By measuring the codon frequencies at the ribosome active sites interacting with transfer RNAs (tRNA), we further discover that self-renewing cells optimize translation of codons that depend on the inosine tRNA modification in the anticodon wobble position. Accordingly, inosine levels are highest in human pluripotent embryonic stem cells. This effect is conserved in mice and is independent of the differentiation stimulus.

Conclusions

We show that GC content influences cell state-specific mRNA levels, and we reveal how translational mechanisms based on tRNA modifications change codon usage in embryonic stem cells.

PMID: 31174582
ثبت امتیاز
آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان