the pathway of gene expression

The pathway of gene expression

RNAתהליך עיבוד ה-

מעביר טראנספראז -Gגואניל ה ה' 5לקצה RNAשל

ל אוקריוטים מבנה mRNAבתאים -CAPמוסף ה '5בקצה

מתיל 7גואניל טראנספראז

2-'O-מתילטראנספראז

טראנספראז גואניל

ללא - פולימראז Aפולי נוקלאוטידים המוסיף templateאינזים

CAPסיגנל פוליאדנילישן

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

של הכמיהראקצית

splicingה-

- שלבית דו ראקציהראקציות משתי המורכבת

עוקבות- אסטרפיקציה טראנס

lariat

האם ניתן לכתוב תוכנת מחשב שתאתר את האינטרונים בתוך הגן?

. כן, התוכנה צריכה לחפש צמדי 1•.AG and GTנוקלאוטידים

.AG and GT. לא, יש הרבה צמדי נוקלאוטידים 2•.splice siteשאינם • אינו GT לבין ה-AG. כן, בתנאי שהמרחק בין 3•

נוקלאוטידים.300עולה על אינו GT לבין ה-AG. כן, בתנאי שהמרחק בין 4•

נוקלאוטידים.1500עולה על

וחלבון – רנא שמכיל קומפלקס בתוך מתרחשת הספליסינג ראקצייתספליסוזום נקראת

.

Small nuclear ribonucleoprotein

סנרפס

ה splicingראקציתחלבונים 50-100

U1, U2, U4, U5, U6snRNP

U1

U2

U4

U5

U6

Pre-mRNA splicing involves 5 small nuclear RNAs (snRNAs)

orange-interaction with the 5’ splice sitegreen-interaction with the branch siteblue-interaction between U2 and U6tan-Sm-binding site (PuAU4-6GPu) flanked by two stem-loop structures

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.

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

מעגלמחזורי

של ראקציית השיחבור

ספליסוזום

The network of RNA interactions in the spliceosome

snRNPאבולוציה של ה

אינטרונים אוטוקטליטים

Untreated β thalassemia

מהמוטציות שגורמות למחלות גנטיות נמצאות האזורים חשובים 15%כ-splicingלראקצית ה-

Treatment of thalassemia major

antisense

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.

Human genome

Gene number

Arabidopsis thaliana

25,500~

Drosophila melanogaster

~13,600

C. elegans 19,000~

Rice (Oryza sativa)

~50,000

Mouse~21,000

Homo Sapiens~21,000

Compared to worm and fly,

human has shorter exons

and longer introns on the

extremes of the distribution

150 nt – drosophila125 nt – Ciona intes.

119 nt - human

5000 genes

234 introns

Multi-introns genes

7.8 introns per gene

88%זהות של ברצף

האקסונים בין אדם לעכבר

Alternative splicing

פוליפרימידין טראק

40%

18%

8%

?

3%

Alternative

splicing

איזופורם

איזופורמים

1 18

אלטרנטיב 90%כ- עוברים שלנו מהגניםספליסינג

Alternative splicing regulate pro or anti apoptotic pathways.

anti-apoptotic

pro-apoptotic

כיצד מערכת השיחבור בוחרת את גבולות האקסון-אינטרון

RRM – RNA Recognition Motif

RNA processing

mRNA transport from the nucleus to the cytoplasm

גרעין

ציטופלזמה

הגרעין ממברנת

Nucleopore

mRNA

תעלה

- ה nucleoporeמבנה

ציטופלזמהגרעין

RNP

Protein import to the nucleus

• mRNA movment mRNA mov

חלבונים המיועדים לגרעין צריכים להכיל רצף חומצות אמינו .Nuclear localization signal (NLS)הנקרא

גרעינוןNucleoli or Nucleolus

rRNA processing

Pre-rRNA processing

tRNA processing CCA adding enzyme

RNase P

התא של דור זמן

.1Transport from the nucleus to the cytoplasm

.2Precursor ribosomal RNA processing (pre-rRNA)

.3tRNA processing

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

cttgagaactatttttctgactctagcactaaactcaaaatgtaatttcagatggaatttcctaggctcattcattttattttatttatggcttggccagtcatggatctaatcagtaacttgcaactgttgcttcaactacctctgtcctggactttccagagattggctttaagaaagaaagaggacatccctgggataagattaccatgtgtatttttatgtacagattttgaaaaacatacaaatgaatgggatctttgcttatctcttccatgtagaaaaatttattttacttctatttcaggttttcaataatgtagtaggacaagatgacatcactatatccctgttttttacacagatatattagagatgcattatcttattggaaattttaaactattcaataataaactattagtcttttagaatttctttttcctcaagtgttgataagtaactgaaagtctacaagcagacaagcagaattagtcggtggaacttcatttcttgctccatttttgtcctcagcagtagagggtggtgagatttcaacccagcctagcaggaccaataagtctggaaagaagtagctctagttcatattggcacctgctaattctagttctgaagaccatgggaaatctcttgcctatttagctcagtgatcatccaagatgggaaattcttgggctcagctgtgagggatcccaagtttatatgtaacactaatgtctcacaaatcaagaatccaagagaatcaagagactatagttcattccttatattaaattcttaggactgccaactgggtggctacagttttgggggctagaagtctgatatcaaggtgccaactggactggttccttctgaggaccacgagggcaggatctgttcaggcttgtagatggccttcttttccatgtgtcttcacattatcttcctctgtttgtatgtgtgtccaaatttcctcttctttttttttaatttagaaatttatactgtctacaagctttatatagctttagttaaaaaaaagcaaaaaaaaaaaaaaatcaaaacaaaaacagtgaagccaagacactcttccaaagtctggacccttccggccttccaaatacaagagctctggaagttgtatataccaaatttcctcttcttaaaatgtcaccagtcacattggattaaggcttaccctattaacaccattttaacttaatcacctctgtaaagaccctatctcctgatacagtcacattcggatgctcaggaagttagggtatcagtatcactatatgaatttgggagttgggggaggacacagtttagcccatgacagtcctgaatctcctttgctagatgcatgactgtgggccagtcacttcaccagttgggatactgccatctctatcagaaaaggggtttgggctaggtcatctataaagtcctttctgctctaaattgtaaatataatgagataccaacatttagtttaattgtttaaaattttagaagctaactggatgctttgctggtgtcaacactcccctttacaaaaaaaaattcggccgggcatggtggctcacgcctgtaatcccaacactttgggaggccgaggcaggcggatcacggggtcgagagattgagaccatctggccaacatggtgaaaccccgtctctactaaaaacacaaaaattagctgggcctggtggtgcacatctgtagtcccagctactcgggaagctgaggcaggagagtcacttgaacccgggaggcggagcttgcagtgagccgagatcgcgccactgcacctccagcctggcaacagagcgagactccgtctcaaaaaaataaataaataaataaaataaaataaaataaaataaaatctcactttctgtttctactgttctctcaagtacccctctgccttctgttacttctttgctgcattctgagaggaatggggtggggagcactctttcctgtagaaccccataacccatctattttcatcaatttatttgaaattcaaagccaggggttaaaatgtccactttcaatttgagatgtctaactttcagataaatctattaacatgcatttctaagtgacttttaagctaagcattttattttattgagctcgtatggaagggtaactattatacttgtataataaagtgcactttcaaaaatactcggttcaaatgtaaaataatattcgtaatattttaagacaaacctcctagaacttatatgtgtctttcttcccagagcagtctctatgggtgcctaaacaatactgcattattagatttttttcagtttataagccacacaagaaagttaacccatgtcatctctagaggcataaaaatagacagttgttctgagaaacatatctgtttattcctagttcagtaacagcgcaatgagatcctaaattatgaggtactttttgtttatcttattgtctcattggcaaccagcaactcctgttgcatttttgacatgggaatctatcagggtgtggttaataaagtacatttccatggtaagtattctttaagaaaaaataaaccaagatttcatcagagacagaaattactgcaaactgtacttaccagtttctggtgatttgtataactgagctttcaatttcaaaaattaaaaagttctctttagtgtaacatatttttgtgtccagtaattttacttcaaaaataaaagagaattttctttaccatcaaacaacgttgctgtaatgagtggtgatatatttagtcctagaggaccaaagagaaataaaatggctttgattatgctggtttaagaaaatatatccgatgaaacagaggttaatatttgtgatgtttgatttagtaaaattataagactaccaaagaaaactagaagagcaaaataaccaaaatttatataaagaattcaatgttgataattcaaaggtttagaattttttccacctttcaaatactaagttgctgttatagatttactaccattattacccagattttctattttactaaaaaataataacacagttcgttatgataaatcagtatagatctttaggctcaacacaaccctgctaccttttaaacttttttattatacaacaaacacatatgcattatcaagaaaagatgagtttagcaaaatgaagaaaaatagtcttatcaactagaaataagcaccattaaaatttctgtgtgttaaaagataatatgctgctgaaactttttttttcttgaaatgtccctcttttctttcacttttcattttcttaatccctaaccttctactgttgaattttctggaccaccgttataccccctcatcaatagggcatttttttctgcagtagctgagcacaatggtcatattgaagaaattcccttgtgggggctttgcctagaggtaaaatcctcttggccgggtgcgttggctcatgcctgtaatcccagcactttgggaagctgaggcgggagcatcttctgaggtcaggagtttgagattagcctggccaacgtggtgaaatgccgtctctactaaaaatacaaaaaattagccgtcatagtgtgcattcctgtaatcccacctactcgggaggctgaggcaggagaattgcttgaatgccggaggcagaggttgtagtgagccaagatctagattgtgccactgtgctccagcctgggtgacagagcaagactccgtctaaaacaaaacaaaacaaaacaacaacaacaaaaacaaagtaaaaccctcttcactgtgatgactctaaagcttgcttttgtctctctaaatcacaacaaaccgtttgcagtgtgatgctgtgctcaaaattgagaattctcactgactgttccaggcatctgtctactcattcttgccatgctgagggctgtcatttctcaccactgaatgcctttttttttttttttgtgcttctttttaaaagtcttttcctgtttgctttgaacttcaataaaaacagggggtaagaaggtaatatgcttttattttgtctgtggggtttttttcttccttcttttggttccttttcagatcctagctcatcaaggccatttgccacactgacactggaataagcctgaatgggggtctatatttcttccagtagttagtttaattcggtcattgagctgttgctctatttgtaaccgtcatgctagatccgagggctgactattcctgagaaagtgtggagatcctttcagactgccatggtgctagggcagagtttcagtcattatcttctgtgtctgctaattcttgcatcatttcttctactctgtaacctggttggctatgaaaagtgattcttcctcactgatgctgcaggcaatgggtgaatatccaattgttctctcaggttcttgtcatcggatacaaagaacaaatttcatgtgtccctgtttctgagaggttcaaagggagcaaatgcacagattctagcttaggatgacttccagcttctaactatttgtctgtgcattccatttcctcacccctgcgagaggttgcagtcatggtaacggctgttctgagaaattcagtgcccaaactggagggaggggaacacaaactcagcttcttcccaagcttcagggcagggctggcaagttttgccttccccgccagcaagagccctggctttaggggtcttgctacagttttcccagactggaggtcttggggctggattctggttcttagcgaattcttgccaaacacctcccctttccccagtatccatttgttttgaaggttctttgcaggcttcttgccaataattgtcttaaaacaaatggagttgtttgcatacctagatggagtaaaatatttaggaaactattctacaaatatgaaacagcccagatttgggccagaagtcctggtcctgagtctcttgttagccactcttaactgtgaattattggacaaatcatttctcgcactctgtgtaatctgtcacctgggtacttgatgatttaaaccaggaattgtggcccttctcataatactgtctcctaaatattgggtgaatttagtatatcaaggagggcagggcactatacccgtaggggactctctctctccctctgtctctttgcctttctcagatatgcatctttggtggcagacctggggttcaaaccacagttgttttgaaatttctctttccttctccactatgctccccctcactgaaactttaataataaaagtagcacacttattgggcatgtatttgttatgtgccaggttctgtgctaacagctttaagtgcattattccacgtattttcacaacaagcctgtgaggaagaggttatttccacttatagataaagaaactgagacttggagaatgtaagtgattttacccacaaacacagggcagtaagtgggaggccctgttcaccttagaacacctggcttctatcattcatggtgctgtttctagtgtggtttgaagaacctgagatccaaactgctatacaagtgacctgctgctttcttggagagagaaatctgaaagacagtggagccctcacattgtctttgcctgtgcacagcagatactgccaattttgggtgggttacacttgtttaccacgttgcttacttcagaaatcaataaaattctcttcatgcttttattttacagGTTCTTACGTCTGTTGCTAGATTATCGTCCAAAAGTGTTAATGCCCAAGTGACTGACATCAACTCCAAGGGATTGGAATTGAGGAAGACTGTTACTACAGTTGAGACTCAGAACTTGGAAGGCCTGCATCATGATGGCCAATTCTGCCATAAGCCCTGTCCTCCAGgtatgttacacaaaacatccagagattacagtgaaagtcacagttaggagtagcacatagtaatcatgactataataattttacagtttttggttcccctatattatataacataactgagagaaaaacaactatgaaattattttccaaagatgagttttatttatatttatcacgcttatttgatgtggttatggataaatttaatttacaagtgacatgcacctctgaaatgagaagactggtctatttggctccatttttttctaagcaaaaatgactcatttgtgaatatgaaagcttatcatgtcaaaactgattaggatctaccataacaatagtggaactctgaaagcaagagacttctcctcttaagggatatgtctcagcacttcccttcaatcagaaggtctctaagaaagctgtcctggcactgaagcctgcaaaatatatttgcattttgcagctgaataactagacgaataagaaaagcaacaggcagaaaccaacagcttttttttttaaatcaatactttgaagggcaaactaatttcagatcacaaatccttcaaacactggtaaattagaagctaagcaaaatgcaattgtgcaaacatttcttcaactttgagtagagttgaaaaaaggaaaatagcacatgggttcatgtgatagattaatagaacaaaaaaggactgtagtatgtttcatggttgtcctcccaggcttccagcactcaagctgtaaaacaggatgggtcctgtttgtgaaaagattctaccagtctccctgtgcttcatgtccagattttaataaccgttatggaaaaatctcccctataacccaacccatttatacttaaacccatttacacttaaatcttctccaacacgaataaagaatggcgtcctggctttattataacctgctaaacacaatcaatttgctctatgaattgaaatctttgttcataattttaaaacctaaaatgtaaattaaaatgaacaaaatatgctttgcacatcaaactgtcaaggatttttgtctattgctttttcggttttgctttgttttattttaatttaagaagtgaatgtaaattgttacaaacttttaagaaatacatttggatatatgagtcaaaaatttgaaaaaaaattttttttaacttttttttcttattattatactttaagttttagggtacacatgcacaatctgcaggttagttacatatgtatacatgtgccatgctggtgcactgcacccactaactcgtcatctagcattaggtatatctcccaatgctatccctcccccctccccccaacccactgtttatacttgctaagatagcaattaatttatacgaaaataccctgagaaaataatcaaaaataaaggaaaatattgtacacatgatatttcattatcaatatgatgtaggattccttaggtaaattctggaatatttaaagactgaaatagtatgtatcaaagtcatgttttctgatatatttctaatataatcctcaattatataaaccttcttaagtaatttccaactgatctggctggattaactgattctccctgatccgtctataaaatatcctggatggcatccaaccatgttaaatactcttcccacttcaattccctcttgttgaattttaggcttatcaatatctaagttgcttccaaatctgtttatgctcattagtgttgtgatattcatatgtaatttgattgaatattgcataaattaatgaaatacaaatacagagaaaagacagattttatttctaagaaaactaggttgagtgctttggagaattcaataaagatgagctgctaaaatgttgttgatgaattttgtgagggaaaaataaaagttaagtagtaggaaaaatcacaaaaatctctaaagccattcatagagattattggtatgtttatgttttcctttcatcaaaaacgaagggagggagggagggagggagggaggagaaaaaaagaaagaaatg

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