آموزش تحصیلات تکمیلی علوم پایه دانشکده  

استاد راهنما: دکتر محمد حسین مدرسی

استاد مشاور: دکتر مریم بیگم مباشری

نگارنده: پویا صالحی پور

مقطع: کارشناسی ارشد رشته ژنتیک انسانی

عنوان پژوهش:تعیین واریانت­های بیان شده ژن TSGA10 با توجه به تنوع ناحیه 5′UTR در سرطان پستان

چكيده

مقدمه و هدف: سرطان يكي از شايع ترين علل مرگ در جهان است. سرطان پستان شایعترین بدخیمی در بین زنان و همچنین دومین عامل مرگ و میر زنان به علت سرطان در جهان می باشد. هر یک از مراحل سرطان ممکن است شامل مکانیسم‌های مختلفی در سطح سلولی، ژنتیکی و اپی‌ژنتیکی باشد. در سلول­های سرطانی تنظیم بیان بسیار از ژن­ها در سطح رونویسی و همچنین در سطح ترجمه تغییرات محسوسی را نشان می­دهد. در سال­های اخیر شواهد رو به رشدی حاکی از آن است که تغيير نوع رونوشت بيان شده ژن­ها و به هم خوردن تنظیم اختصاصی ژن­ها در سطح ترجمه نقش مهمی در دگرگونی انکوژنیک و پیشرفت تومور سرطانی ایفا می­کند. ناحیه 5′UTR یک ناحیه غیر ترجمه شونده در بالادست ناحیه ترجمه شونده RNA بالغ می­باشد که در تنظیم ترجمه با استفاده از ثبات RNA و همچنین کارایی ترجمه نقش دارد. ژن هایTumor Suppressor  و Oncogenes دارای تنوع زیادی در ناحیه 5′UTR خود می­باشند که این تنوع باعث تنظیم دقيق در ترجمه این ژن ها می­شود و اختلال در ناحیه 5′UTR این ژن ها می­تواند موجب ایجاد سرطان­های مختلفی شود. با توجه به نتايج مطالعات اخير، ژن TSGA10 به گروه ژنهاي Cancer/Testis تعلق دارد. با توجه به شيوع قابل توجه سرطان پستان و افزایش بیان قابل توجه ژن TSGA10 در سرطان پستان و از آنجایی که مکانیسم­های تنظیمی این ژن ناشناخته باقی مانده است در این مطالعه به دنبال تعیین نوع رونوشت ژن TSGA10 با توجه به تنوع ناحیه 5′UTR و بررسی میزان بیان این رونوشت­های مختلف در سرطان پستان می­باشیم. با استفاده از تعیین نوع رونوشت می­توانیم نوع پروموتور تنظیم کننده و نحوه تنظیم بیان این ژن را در سرطان پستان تشخیص دهیم. همچنین با تعیین توالی ناحیه 5′UTR این ژن و عناصر تنظیمی موجود در این ناحیه می­توانیم نقش این ناحیه در تنظیم ترجمه ژن TSGA10 را نیز تشخیص دهیم. این اطلاعات می­تواند در یافتن علت افزایش بیان ژن TSGA10 و نقش این ژن در سرطان پستان کمک نماید.

روش کار: در این مطالعه 62 نمونه سرطان پستان از تومور بانک انستیتو کانسر بیمارستان امام خمینی به همراه اطلاعات بیماران مبتلا مانند سن، Stage و Grade گرفته و ثبت شد. همچنین دو نمونه بافت بیضه از بیماران مبتلا به سرطان پروستات درمان شده توسط ارکیدکتومی گرفته شد. RNA موجود در بافت­ها استخراج شده و سپس با انجام RT-PCR توسط پرایمر­های اختصاصی طراحی شده برای ناحیه 5′UTR ژن TSGA10، نوع رونوشت­های بیان شده از این ژن در بافت بیضه تعیین شد، سپس میزان بیان این رونوشت­ها در نمونه­های بافت سرطان پستان اندازه گیری شد. در مرحله بعد با توجه به توالی ناحیه 5′UTR این ژن ساختارهای تنظیمی موجود در این ناحیه مانند uORF، IRES و همچنین ناحیه پروموتری بالادست ژن TSGA10 تعیین شد.

یافته‌ها: یافته‌های حاصل از این مطالعه نشان داد که ژن TSGA10 انسانی از حداقل 22 اگزون تشکیل شده که 7 اگزون اول آن تشکیل دهنده ناحیه 5′UTR می­باشد. این ژن می­تواند 4 نوع رونوشت متفاوت را توسط بهره­گیری از 2 ناحیه پروموتری مختلف و پیرایش متفاوت اگزون­های 4 و 7 تولید نماید که دارای ناحیه کد کننده یکسان اما دارای ناحیه 5′UTR متفاوتی می­باشند. همچنین در این مطالعه نشان داده شد که الگوی رونوشت­های بیان شده از ژن TSGA10 در نمونه­های سرطان پستان نسبت به بافت نرمال بیضه متفاوت می­باشد، به گونه­ای که رونوشت­های دارای ناحیه 5′UTR کوتاه­تر که فاقد اگزون 4 می­باشند در نمونه­های سرطان پستان همانند بافت بیضه بیان می­شوند اما رونوشت­های دارای ناحیه 5′UTR بلند­تر که حاوی اگزون 4 می­باشند در نمونه ­های سرطان پستان کاهش یافته است.

نتیجه‌گیری: در این مطالعه مشاهده شد که ژن TSGA10 دارای 5 عنصر تنظیمی uORF (upstream Open Reading Frame) و یک عنصر تنظیمی IRES (Internal Ribosome Entry Site) در ناحیه 5′UTR خود می­باشد. دو ناحیه پروموتری و اسپلایسینگ اگزون­های 4 و 7 باعث تولید 4 نوع رونوشت­ مختلف از ژن TSGA10 می­شود که دارای توالی کدکننده یکسان می­باشند اما توالی ناحیه 5′UTR بین آنها متفاوت می­باشد. رونوشت­های مختلف بیان شده دارای ترکیب متفاوتی از عناصر تنظیمی uORF و IRES می­باشند که باعث می­شود کارایی ترجمه این رونوشت­ها چه در شرایط نرمال و چه در شرایط استرس مانند هایپوکسی با یکدیگر متفاوت باشد. رونوشت­ های دارای ناحیه 5′UTR بلندتر دارای 4 عنصر تنظیمی uORF و یک عنصر تنظیمی IRES می­باشند در حالی که رونوشت­های دارای 5′UTR کوتاه­تر دارای 3 عنصر تنظیمی uORF و فاقد عنصر تنظیمی IRES می­باشند. رونوشت­ هایی که دارای عنصر تنظیمی IRES و تعداد عنصر uORF بیشتر می­باشند در شرایط استرس مانند هایپوکسی دارای کارایی ترجمه بیشتری می­باشند در حالی که ترجمه اکثر mRNAهای موجود در سلول مهار شده است. بیان کاهش یافته رونوشت­های دارای 5′UTR بلندتر در نمونه­های سرطان پستان نسبت به بافت بیضه ممکن است جزو دلایلی باشد که باعث کاهش کارایی ترجمه ژن TSGA10 شده و بنابراین مقدار کاهش یافته پروتئین TSGA10 در سرطان پستان نتواند وظیفه مهار رگ­زایی را در شرایط هایپوکسی انجام دهد در حالی که در بافت بیضه این وظیفه را به خوبی انجام می­دهد.

کلمات کلیدی: TSGA10؛ تنظیم ترجمه؛ 5′UTR؛ uORF؛ IRES

Abstract:

Determination of The TSGA10 Expressed Transcript Variants in Breast Cancer, Considering Alternative 5′UTR

Testis specific gene antigen 10 (TSGA10) is a cancer testis antigen involved in the process of spermatogenesis. TSGA10 could also play an important role in the inhibition of angiogenesis by preventing nuclear localization of HIF-1α. Although it has been shown that TSGA10 messenger RNA (mRNA) is mainly expressed in testis and some tumors, the transcription pattern and regulatory mechanisms of this gene remain largely unknown. Here, we report that human TSGA10 comprises at least 22 exons and generates four different transcript variants. It was identified that using two distinct promoters and splicing of exons 4 and 7 produced these transcript variants, which have the same coding sequence, but the sequence of 5′untanslated region (5′UTR) is different between them. This is significant because conserved regulatory RNA elements like upstream open reading frame (uORF) and internal ribosome entry site (IRES) were found in this region which have different combinations in each transcript variant and it may influence translational efficiency of them in normal or unusual environmental conditions like hypoxia. To indicate the transcription pattern of TSGA10 in breast cancer, expression of identified transcript variants was analyzed in 62 breast cancer samples. We found that TSGA10 tends to express transcript variants with shorter 5′UTR and fewer uORF elements in breast cancer tissues. Our study demonstrates for the first time the expression of different TSGA10 transcript variants in testis and breast cancer tissues and provides a first clue to a role of TSGA10 5′UTR in regulation of translation in unusual environmental conditions like hypoxia.

Key word: Cancer Testis Antigens; Testis specific gene antigen 10 (TSGA10); 5′untanslated region (5′UTR); Translational regulation; upstream open reading frame (uORF); internal ribosome entry site (IRES)