GC-06. Исследование in silico мутагенного эффекта гена NCSTN в развитии неопластических образований костного мозга

Резюме

В ряде исследований ученых приводятся данные об участии в различных неопластических процессах гена NCSTN и кодируемого им белка никастрина – основной субъединицы γ-секретазы. Также показана его роль в регулировании иммунной системы организма. Поэтому изучение функционирования данного гена может дать возможность понять механизм развития новообразований различной локализации и снизить риск развития неоплазм у пациентов с нарушением функций костного мозга.

Материалы и методы

В начальной стадии исследования было проведено сравнение каждой из аннотаций изоформ гена с данными mRNAs и ESTs для выбора проаннотированной версии. После этого анализа можно заключить, что каждая аннотация содержит изоформы, несущие лишнюю информацию о гене, а именно – появление дополнительных экзонов, не отображенных в mRNAs и ESTs или отсутствие белок-кодирующих экзонов. В дальнейшем был проведен анализ гена в плане его способности к кодированию белков, транскрипции, экспрессии и взаимодействию с белками.

Результаты

Ген NCSTN локализован на хромосоме 21, он состоит из 17 экзонов и 16 интронов и находится на плюс-цепи, что косвенно говорит об его белок-кодирующей функции. Ген NCSTN уникален вследствие наличия повторов только в интронах и не имеет псевдогенов, по данным базы BLAST. Ген проаннотирован правильно, структура гена корректна, так как пики трека транскрипции совпадают с экзонами изоформ аннотаций. При исследовании гена на способность кодировать белки можно заключить, что, для каждого экзона, полученные экспериментально пики сигналов трансляции соответствуют проаннотированным белок-кодирующим областям гена. Большинство пиков рибосомального профайлинга соотносится с транслируемыми пептидами, что говорит о том, что данный ген обладает белок-кодирующей функцией. Анализ гена проводился по данным трека RNA-seq и пиков CAGE, полученным на клеточной культуре A549. Анализируя данные RNA-seq, можно сказать, что 65,4% РНК остается в ядре, а в цитоплазму выходит 34,6%. По данным CAGE, 72,4% РНК остается в ядре, и 27,6% выходит в цитоплазму, т.е. представленные данные базы RNA-seq и CAGE сопоставимы. В цитоплазме содержится РНК, транслирующая белок. Исследование гена на мутации по базе данных OMIM Genes указывают на то, что данный ген имеет мутации и может вызывать наследственные заболевания аутосомно-доминантного типа, проявляющиеся семейной инверсией акне, семейным гнойным гидраденитом при нарушенной функции костного мозга. Кодируемые белки расщепляют интегральные мембранные белки, включая рецепторы Notch и белок-предшественник бета-амилоида, что, вероятно, является стабилизирующим кофактором, необходимым для сборки комплекса гамма-секретазы. Также, по данным трека Gene Interactions, этот ген контролирует белок-белковые взаимодействия, которые нарушены при мутациях в гене и отсутствии конечного функционального белкового продукта.

Заключение

По результатам проведенного анализа можно сказать, что точечные мутации данного гена, в том числе и те, которые встречаются в опухолевых образцах, совпадают с кодирующими частями экзонов. Кроме того, база данных COSMIC Regions содержит информацию о точечных мутациях этого гена, встречающихся в опухолях: злокачественных меланомах, аденомах, карциномах, саркомах, глиомах, лимфоидных новообразованиях. Эти заболевания возникают не только из-за точечных мутаций в кодирующей части гена, что отображено в базах данных СOSMIC Regions, ClinVar Short Variants, HGMD Variants, но и за счет делеций и дупликаций, затрагивающих всю последовательность данного гена, что отображено в базах ClinVar Long Varlants, Development Delay.

Ключевые слова

Костный мозг, транскриптомика, ген NCSTN.