Biopolym. Cell. 2015; 31(1):63-71.
Биоинформатика
Биоинформатический анализ цис-регуляторных эелементов в генах Mbl1 и Mbl2 Rattus norvegicus
1, 2Бондаренко В. С., 1Оболенская М. Ю.
  1. Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины
    ул. Академика Заболотного, 150, Киев, Украина, 03680
  2. Учебно-научный центр «Институт биологии»
    Киевского национального университета имени Тараса Шевченко
    ул. Владимирская, 64/13, Киев, Украина, 01601

Abstract

Мета. Провести біоінформатичне дослідження промоторів генів Mbl1 і Mbl2 Rattus norvegicus, що кодують мано­зозв’зуючий лектини, на наявність та функціональну специфічність сайтів зв’язування транскрипційних факторів. Методи. Обидві послідовності промоторів довжиною 1100 п.н. проаналізовано в програмі MatInspector за використання позиційно-вагових матриць з бази данних Matrix Family Library Version 9.0. В межах програми відібрано сайти зв’я­зування для транскрипційних факторів, які специфічно експресуються в печінці і клітинах імунної системи, а також, що пройшли тест на консервативність через порівняння з сайтами зв’язування транскрипційних факторів в промоторах генів – ортологів Mus musculus. Результати. В промоторах гена Mbl1 і гена Mbl2 наявні сайти для чотирьох родин транскрипційних факторів (HNF, homeodomain trans­cription factors, GRs and ETS factors). В промоторі гена Mbl1 виявлено також сайти для представників шістьох (AP1 re­la­ted factors, Ccaat/Enhancer Binding Proteins, FOX, p53, NFAT, ISGF3), а в гені Mbl2 – для чотирьох (cAMP-responsive ele­ment binding proteins, heat shock factors, Nf-?B/c-rel and TATA binding protein) інших родин транскрипційних факторів. Характерні для гена Mbl1 транскрипційні фактори переважно задіяні в регуляції диференціювання, розвитку, підтримання гомеостазу, клітинного циклу. Через характерні для гена Mbl2 сайти транскрипційні фактори можуть опосередковувати переважно відповідь на чинники, які індукують стрес. Висновок. Різноманітність транскрипційних фак­торів, які потенційно можуть регулювати транскрипцію обох генів, вказує на можливу участь генів в різних клітинних процесах зі специфічною функцією кожного з генів. Отримані результати є підставою для цілеспрямованого експериментального дослідження регуляції транскрипції зазначених генів.
Keywords: маннозосвязывающие лектины, по­зи­ционно-весовые матрицы, сайты связывания транск­рип­цио­н­ных факторов.

Supplementary data

References

[1] Turner MW. Mannose-binding lectin: the pluripotent molecule of the innate immune system. Immunol Today. 1996;17(11):532-40.
[2] Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 2006;126(4):663-76.
[3] Stuart LM, Takahashi K, Shi L, Savill J, Ezekowitz RA. Mannose-binding lectin-deficient mice display defective apoptotic cell clearance but no autoimmune phenotype. J Immunol. 2005;174(6):3220-6.
[4] Fujita T, Endo Y, Nonaka M. Primitive complement system--recognition and activation. Mol Immunol. 2004;41(2-3):103-11.
[5] Matsushita M, Fujita T. Activation of the classical complement pathway by mannose-binding protein in association with a novel C1s-like serine protease. J Exp Med. 1992;176(6):1497-502.
[6] Schwaeble W, Dahl MR, Thiel S, Stover C, Jensenius JC. The mannan-binding lectin-associated serine proteases (MASPs) and MAp19: four components of the lectin pa­thway activation complex encoded by two genes. Immunobiology. 2002; 205(4–5):455–66.
[7] Takahashi K, Chang WC, Takahashi M, Pavlov V, Ishida Y, La Bonte L, Shi L, Fujita T, Stahl GL, Van Cott EM. Mannose-binding lectin and its associated proteases (MASPs) mediate coagulation and its deficiency is a risk factor in developing complications from infection, including disseminated intravascular coagulation. Immunobiology. 2011;216(1-2):96-102.
[8] Ricklin D, Hajishengallis G, Yang K, Lambris JD. Complement: a key system for immune surveillance and homeostasis. Nat Immunol. 2010;11(9):785-97.
[9] Takahashi K, Ip WE, Michelow IC, Ezekowitz RA. The mannose-binding lectin: a prototypic pattern recognition molecule. Curr Opin Immunol. 2006;18(1):16-23.
[10] Farrar CA, Sacks SH. Mechanisms of rejection: role of complement. Curr Opin Organ Transplant. 2014;19(1):8-13.
[11] Huber-Lang M, Kovtun A, Ignatius A. The role of complement in trauma and fracture healing. Semin Immunol. 2013;25(1):73-8.
[12] Jha AN, Sundaravadivel P, Singh VK, Pati SS, Patra PK, Kremsner PG, Velavan TP, Singh L, Thangaraj K. MBL2 variations and malaria susceptibility in Indian populations. Infect Immun. 2014;82(1):52-61.
[13] Herpers BL, Endeman H, de Jong BA, de Jongh BM, Grutters JC, Biesma DH, van Velzen-Blad H. Acute-phase responsiveness of mannose-binding lectin in community-acquired pneumonia is highly dependent upon MBL2 genotypes. Clin Exp Immunol. 2009;156(3):488-94.
[14] Larghi EL, Kaufman TS. Modulators of complement activation: a patent review (2008 - 2013). Expert Opin Ther Pat. 2014;24(6):665-86.
[15] Tokovenko BT, El’skaya AV, Obolenskaya MYu. In silico approach to study and functionally analyze interferon regulated genes. Biopolym Cell. 2007;23(4):368–75.
[16] Tokovenko B, Golda R, Protas O, Obolenskaya M, El’skaya A. COTRASIF: conservation-aided transcription-factor-binding site finder. Nucleic Acids Res. 2009;37(7):e49.
[17] Drahushchenko OO, Tokovenko BT, Obolens'ka MIu. [Initial analysis of the results of the genome-wide search for the genes responsive to interferon alpha]. Ukr Biokhim Zh. 2010;82(1):82-9.
[18] Matsushita M, Hijikata M, Matsushita M, Ohta Y, Mishiro S. Association of mannose-binding lectin gene haplotype LXPA and LYPB with interferon-resistant hepatitis C virus infection in Japanese patients. J Hepatol. 1998;29(5):695-700.
[19] Quandt K, Frech K, Karas H, Wingender E, Werner T. MatInd and MatInspector: new fast and versatile tools for detection of consensus matches in nucleotide sequence data. Nucleic Acids Res. 1995;23(23):4878-84.
[20] Cartharius K, Frech K, Grote K, Klocke B, Haltmeier M, Klingenhoff A, Frisch M, Bayerlein M, Werner T. MatInspector and beyond: promoter analysis based on transcription factor binding sites. Bioinformatics. 2005;21(13):2933-42. ttp://
[21] Crispe IN. The liver as a lymphoid organ. Annu Rev Immunol. 2009;27:147-63.
[22] Schrem H, Klempnauer J, Borlak J. Liver-enriched transcription factors in liver function and development. Part I: the hepatocyte nuclear factor network and liver-specific gene expression. Pharmacol Rev. 2002;54(1):129-58.
[23] B?rglin TR. Homeodomain subtypes and functional diversity. Subcell Biochem. 2011;52:95-122.
[24] Kassel O, Herrlich P. Crosstalk between the glucocorticoid receptor and other transcription factors: molecular aspects. Mol Cell Endocrinol. 2007;275(1-2):13-29.
[25] Garrett-Sinha LA. Review of Ets1 structure, function, and roles in immunity. Cell Mol Life Sci. 2013;70(18):3375-90.
[26] Yang TT, Chow CW. Transcription cooperation by NFAT.C/EBP composite enhancer complex. J Biol Chem. 2003;278(18):15874-85.
[27] Marecki S, Riendeau CJ, Liang MD, Fenton MJ. PU.1 and multiple IFN regulatory factor proteins synergize to mediate transcriptional activation of the human IL-1 beta gene. J Immunol. 2001;166(11):6829-38.
[28] Shaulian E, Karin M. AP-1 in cell proliferation and survival. Oncogene. 2001;20(19):2390-400.
[29] Schrem H, Klempnauer J, Borlak J. Liver-enriched transcription factors in liver function and development. Part II: the C. EBPs and D site-binding protein in cell cycle control, carcinogenesis, circadian gene regulation, liver re­generation, apoptosis, and liver-specific gene regulation. Pharmacol Rev. 2004;56(2):291–330.
[30] Le Lay J, Kaestner KH. The Fox genes in the liver: from organogenesis to functional integration. Physiol Rev. 2010;90(1):1-22.
[31] Macian F. NFAT proteins: key regulators of T-cell development and function. Nat Rev Immunol. 2005;5(6):472-84.
[32] Vaughan C, Pearsall I, Yeudall A, Deb SP, Deb S. p53: its mutations and their impact on transcription. Subcell Biochem. 2014;85:71-90.
[33] Akerfelt M, Morimoto RI, Sistonen L. Heat shock factors: integrators of cell stress, development and lifespan. Nat Rev Mol Cell Biol. 2010;11(8):545-55.
[34] Shaywitz AJ, Greenberg ME. CREB: a stimulus-induced transcription factor activated by a diverse array of extracellular signals. Annu Rev Biochem. 1999;68:821–61.
[35] Gilmore TD. Introduction to NF-kappaB: players, pathways, perspectives. Oncogene. 2006;25(51):6680-4.
[36] Hayden MS, West AP, Ghosh S. NF-kappaB and the immune response. Oncogene. 2006;25(51):6758-80.
[37] Basehoar AD, Zanton SJ, Pugh BF. Identification and distinct regulation of yeast TATA box-containing genes. Cell. 2004;116(5):699-709.
[38] Zou Y, Huang W, Gu Z, Gu X. Predominant gain of promoter TATA box after gene duplication associated with stress responses. Mol Biol Evol. 2011;28(10):2893-904.
[39] Han HW, Bae SH, Jung YH, Kim JH, Moon J. Genome-wide characterization of the relationship between essential and TATA-containing genes. FEBS Lett. 2013;587(5):444-51.
[40] Guo N, Mogues T, Weremowicz S, Morton CC, Sastry KN. The human ortholog of rhesus mannose-binding protein-A gene is an expressed pseudogene that localizes to chromosome 10. Mamm Genome. 1998;9(3):246-9.
[41] Lynch M, Conery JS. The evolutionary fate and consequences of duplicate genes. Science. 2000;290(5494):1151-5.
[42] Platanias LC. Mechanisms of type-I- and type-II-interferon-mediated signalling. Nat Rev Immunol. 2005;5(5):375-86.
[43] Rutkowski MJ, Sughrue ME, Kane AJ, Ahn BJ, Fang S, Parsa AT. The complement cascade as a mediator of tissue growth and regeneration. Inflamm Res. 2010;59(11):897-905.
[44] Rutkowski MJ, Sughrue ME, Kane AJ, Mills SA, Fang S, Parsa AT. Complement and the central nervous system: emerging roles in development, protection and regeneration. Immunol Cell Biol. 2010;88(8):781-6.
[45] Degnan BM, Degnan SM, Naganuma T, Morse DE. The ets multigene family is conserved throughout the Metazoa. Nucleic Acids Res. 1993;21(15):3479-84.
[46] Degnan BM, Morse DE. Identification of eight homeobox-containing transcripts expressed during larval development and at metamorphosis in the gastropod mollusc Haliotis rufescens. Mol Mar Biol Biotechnol. 1993;2(1):1-9.
[47] Baker ME, Funder JW, Kattoula SR. Evolution of hormone selectivity in glucocorticoid and mineralocorticoid receptors. J Steroid Biochem Mol Biol. 2013;137:57-70.
[48] Amoutzias GD, Veron AS, Weiner J 3rd, Robinson-Rechavi M, Bornberg-Bauer E, Oliver SG, Robertson DL. One billion years of bZIP transcription factor evolution: conservation and change in dimerization and DNA-binding site specificity. Mol Biol Evol. 2007;24(3):827-35.
[49] Rutkowski R, Hofmann K, Gartner A. Phylogeny and function of the invertebrate p53 superfamily. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2010;2(7):a001131.
[50] Shimeld SM, Degnan B, Luke GN. Evolutionary genomics of the Fox genes: origin of gene families and the ancestry of gene clusters. Genomics. 2010;95(5):256-60.
[51] Song X, Hu J, Jin P, Chen L, Ma F. Identification and evolution of an NFAT gene involving Branchiostoma belcheri innate immunity. Genomics. 2013;102(4):355-62.
[52] Langevin C, Aleksejeva E, Passoni G, Palha N, Levraud JP, Boudinot P. The antiviral innate immune response in fish: evolution and conservation of the IFN system. J Mol Biol. 2013;425(24):4904-20.
[53] Xu L, Yang L, Liu W. Distinct evolution process among type I interferon in mammals. Protein Cell. 2013;4(5):383-92.
[54] Marchalonis JJ, Whitfield GK, Schluter SF. Rapid evolutionary emergence of the combinatorial recognition repertoire. Integr Comp Biol. 2003;43(2):347-59.