Splicing, capping, e poliadenilazione sono tre fasi principali nella trasformazione dell’RNA pre-messaggero (pre-mRNA) in mRNA. La poliadenilazione (poly(A)) comporta la scissione endonucleolitica del pre-mRNA e l’aggiunta della coda poly(A) al sito di scissione. Il singolo pre-mRNA di solito ospita alcuni siti di scissione/poliadenilazione (C/P) (siti polyA o pA). La poliadenilazione alternativa (APA) può alla fine produrre diverse isoforme di poliadenilazione dell’mRNA.

Secondo le conoscenze attuali, l’APA è un processo completo realizzato tramite azioni coordinate di diverse piccole molecole. I fattori di elaborazione 3′ sono i principali obiettivi della regolazione APA. L’elaborazione tipica di APA include le seguenti fasi: (1) CFIm (cleavage factor I) si lega al campo UGUA del pre-mRNA a monte del sito pA e attira CPSF (cleavage and polyadenylation specificity factor) e CSTF (cleavage stimulation factor) per assemblarsi alla fine della RNA polimerasi II; (2) mentre la RNA polimerasi II avanza, CPSF si lega alla sequenza del segnale pA (ad es. AAUAAA) e CSTF si trasferisce al nuovo precursore di mRNA, legandosi alla sequenza ricca di GU o U; (3) CPSF e CSTF iniziano la scissione di ~ 35 nucleosidi dopo la sequenza del segnale pA, e la proteina legante la poliadenilazione (PABPN1) nel nucleo si lega alla sequenza della coda di poliadenilazione per iniziare il processo PAP; (4) mentre la poliadenilazione mediata dalla PAP continua, si preparano code di adenosina di ~ 50-250 nucleotidi (nt) (a seconda della specie dell’organismo) e la CPSF si dissocia dalla sua sequenza di legame; (5) la PABPN1 funziona come un righello molecolare durante questa progressione APA, definendo quando il processo di poliadenilazione deve fermarsi; (6) la PAP comincia a dissociarsi, sebbene la PABPN1 continui a mantenere il suo stato di legame. La combinazione dei 6 passi di cui sopra, in combinazione con il processo di 5′-capping, promuove la maturazione dell’mRNA e l’eventuale esportazione dal nucleo al citoplasma.

Circa il 50 ~ 80% dei trascritti pre-mRNA dei mammiferi hanno più di un sito pA. Il 3′-UTR dell’mRNA ospita elementi chiave di regolazione dell’RNA che determinano quando, dove e quanto il trascritto dell’mRNA sarà tradotto. APA è un meccanismo cruciale di regolazione post-trascrizionale 3′-UTR. Le isoforme 3′-UTR APA svolgono vari ruoli nel determinare la stabilità dell’mRNA, la localizzazione, l’emivita e le funzioni. Inoltre, studi precedenti hanno dimostrato che APA è coinvolto nella progressione della malattia e nella sensibilità ai farmaci, soprattutto per i farmaci che hanno come bersaglio i modificatori della cromatina. Anche se la ricerca APA è ancora nella sua fase iniziale, il suo unico effetto di regolazione post-trascrizionale lo rende potenzialmente sia un biomarcatore per la prognosi e la diagnosi del cancro, sia un obiettivo per lo sviluppo di nuove terapie target.

Come APA modula il pre-mRNA

Sulla base delle posizioni di pAs, APA può essere classificato in due categorie principali: UTR-APA (Fig. 1a) e regione codificante-APA (CR-APA) (Fig. 1b-d). Per CR-APA, i pA alternativi si trovano in esoni o introni. Pertanto, CR-APA colpisce le regioni codificanti attraverso lo splicing alternativo (AS), portando alla generazione di isoforme proteiche con distinti C-termini. Per UTR-APA, i pA alternativi si trovano nel 3′-UTR, portando ai prodotti di trascrizione contenenti la stessa struttura di codifica ma 3′-UTR variabili. Studi precedenti hanno suggerito che gli eventi globali UTR-APA sono tessuto-specifici, con3′-UTR accorciamento correla positivamente alla proliferazione cellulare e negativamente alla differenziazione cellulare.

Il complesso di elaborazione 3′ del pre-mRNA è formato da diversi elementi, compresa la canonica sequenza di segnale poly(A) AAUAAA o le sue varianti vicine (es.AUAA, AUAAAA, AUAAA, AUAAAU, AUAAAG, CAAUAA, UAAUAA, AUAAAC, AAAAUA, AAAAAA, AAAAAG), che sono utilizzati con frequenze variabili in tutto il genoma, di solito entro 15-50 nts dal sito pA . Gli elementi UGUA si trovano spesso a monte del sito pA, gli elementi ricchi di U si trovano vicino al sito pA, e gli elementi ricchi di U/GU si trovano entro ~ 100 nts a valle del sito pA. Tuttavia, ~ 20% dei segnali poly(A) umani non sono circondati da regioni ricche di U-/GU.

Su 80 fattori core nelle cellule dei mammiferi, circa 20 di loro sono coinvolti nel meccanismo C/P. In generale, questi fattori centrali possono essere divisi in quattro elementi come segue (Fig. 2) :

CPSF (cleavage and polyadenylation specificity factor) è composto da CPSF1-CPSF4 (noto anche come CPSF160, CPSF100, CPSF73 e CPSF30), WDR33 e FIP1L1 (noto anche come Fip1) . La comprensione attuale è che WDR33 e CPSF4 interagiscono direttamente con pAs, e CPSF3 effettua la scissione endonucleolitica. Lavorando come un complesso, CPSF riconosce la sequenza del segnale di poliadenilazione AAUAAA e taglia il pre-mRNA. Questo fornisce una specificità di sequenza che può svolgere un ruolo importante nella regolazione della selezione del sito pA, dell’espressione genica, della migrazione delle cellule tumorali, della metastasi e infine dell’esito della malattia. Come parte del complesso CPSF, CPSF73 è un’endonucleasi che taglia il pre-mRNA al sito pA. Tuttavia, sotto stress ossidativo, CPSF73 si trasferisce dal nucleo al citosol e causa una significativa inibizione dell’attività di poliadenilazione nei tumori della prostata. Inoltre, Fip1, un membro del complesso CPSF, serve potenzialmente come regolatore dell’auto-rinnovamento cellulare. Infatti, la deplezione di Fip1 nelle cellule staminali embrionali del topo (ESCs) si traduce in perdita di stati indifferenziati cellulari e capacità di auto-rinnovamento a causa dell’uso del sito distale preferito poly(A) (dpA), portando infine all’allungamento 3′-UTR di geni selezionati che determinano il destino cellulare.

CSTF (cleavage stimulation factor) è composto da CSTF1, CSTF2, e CSTF3 (50 kDa, 64 kDa, e 77 kDa, rispettivamente), e svolge un ruolo chiave nella reazione di scissione. Il complesso CSTF può legarsi al campo ricco di U o GU a valle del sito di scissione per aumentare la scissione. Per esempio, CSTF2, noto anche come CSTF64, interagisce direttamente con la regione ricca di U/GU per modulare l’efficienza di elaborazione 3′-terminale. Alcuni studi hanno riferito che CSTF non solo promuovere l’uso di pAs, ma anche influenzare la proliferazione cellulare e potenzialmente agire come un biomarcatore di invasione del cancro e prognosi. CSTF64 agisce come un fattore essenziale di poliadenilazione e un regolatore principale dell’accorciamento 3′-UTR in diversi tipi di tumore. L’espressione di CSTF64 è stata trovata per essere associata alla prognosi del cancro del polmone povero e la sovraespressione di CSTF64 ha promosso la proliferazione e l’invasione delle cellule del cancro del polmone.

CFI e CFII (fattori di scissione I e II) sono costituiti da CFIm25 (noto anche come NUDT21/nudix idrolasi 21/CPSF5), CFIm59 e CFIm68, che si legano tutti a monte del motivo conservato UGUA per mediare la reazione di scissione. Il legame di CFIm può funzionare come un determinante primario dei siti di pA facendo uscire un’intera regione pA e quindi inducendo la selezione di un sito APA. Altre proteine, compreso symplekin, polimerasi (PAP) e proteina legante (PAB), possono regolare anche la selezione del sito APA. Le PAB (PABII, RBBP6, PABPN1) si legano alla coda di poli(A) in crescita, impedendo l’interazione tra CPSF e la polimerasi poli(A). Queste attività si verificano principalmente quando la coda è ~ 250 nts e il cui scopo è quello di controllare la lunghezza della coda poly(A) mentre APA in progressione .

I fattori coinvolti nel macchinario C/P di solito partecipano alla regolazione APA. Tra questi, CFIm25 è stato identificato come il principale regolatore globale di APA, il cui knockdown non solo induce un interruttore globale per l’uso del segnale poly(A) prossimale, ma anche migliorare la stabilità del gene bersaglio e l’espressione. Huang et al. hanno riferito che la deplezione CFIm25 aumenta significativamente i livelli di trascrizione di CCND1 e GSK3β, oltre a diminuire l’utilizzo di dPAS da diversi oncogeni (IGF1R, CCND1 e GSK3β). Inoltre, le analisi di ontologia genica (GO) hanno dimostrato che CFIm25 non solo modula APA attraverso le vie di segnalazione MAPK, ma è anche collegato con le vie di segnalazione associate al cancro e di ubiquitinazione delle proteine. Inoltre, la deplezione di CFIm25 e CFIm68, ma non CFIm59, porta alla selezione del sito di poliadenilazione prossimale in cellule HEK293. Tuttavia, Xia et al. hanno riferito che non ci sono differenze di espressione CFIm25 tra tessuto tumorale e tessuto sano. Kubo et al. hanno anche riferito che CFIm potrebbe non avere un ruolo per la selezione del sito poly(A). Inoltre, Takagaki et al. hanno dimostrato che CSTF64 è il primo fattore nell’elaborazione di APA 3′-end e che IgM può impiegare APA per attivare le cellule B del topo. Mentre sembra che CFIm gioca un ruolo chiave nella regolazione di APA, il suo ruolo esatto rimane ancora poco chiaro.

Le proteine di legame all’RNA (RBPs) possono anche influenzare la capacità di APA di indirizzare gli mRNA competendo con o migliorando il legame delle proteine del macchinario di poliadenilazione ai loro siti bersaglio. Xiang et al. hanno analizzato i profili APA globali da un grande database attraverso diversi tipi di cancro e hanno suggerito che PABPN1 è il regolatore principale del profilo APA attraverso diversi tipi di cancro. Un set di dati CTRP ha dimostrato che l’espressione di PABPN1 è statisticamente correlata alla sensibilità verso 31 farmaci. RBPs può lavorare da solo per prevenire il legame di altri fattori APA ai siti poly(A) prossimali o influenzare la selezione APA attraverso il suo ruolo nel mantenimento della stabilità dell’RNA. Inoltre, le RBPs possono regolare il profilo dinamico di APA e promuovere la transizione da mitosi a meiosi.

Come APA è regolata

APA è un processo biologico molecolare molto completo, che coinvolge numerosi elementi cellulari. Attualmente, non sappiamo ancora molto su questo processo biologico unico. Tuttavia, la situazione è stata rapidamente migliorata in un periodo di tempo molto breve dopo che la comunità scientifica ha intuito l’importanza di APA nella biologia cellulare e il suo ruolo potenziale come un nuovo bersaglio per la terapia del cancro. L’APA è un processo coordinato dinamicamente e spazio-temporalmente da numerosi fattori chiave. Per esempio, CFIm può legarsi alla specifica sequenza di RNA in un pre-mRNA e poi recluta il fattore core CPSF attraverso la sua interazione con una subunità CPSF, hFip15 . CSTF-64 può interagire con CPSF73, ma non con CFIm25. È stato osservato che entrambi i livelli di CSTF64 e CPSF73 sono elevati nelle cellule che migrano nel tessuto sano, ma non per il livello di CFIm25 . CFIm è coinvolto nella fase iniziale di pre-mRNA 3′-processing complexe assemblaggio via alternativamente stimolando o sopprimendo la scissione e poli (A) aggiunta a seconda dei livelli dei propri o altri fattori di base, e la sequenza di RNA che circonda i siti di scissione potenziale.

Oltre ai fattori di base, una varietà di condizioni fisiologiche anche partecipare alla regolazione APA, come la struttura della cromatina locale, posizionamento del nucleosoma, metilazione del DNA, e modifiche istone. È interessante notare che alcuni fattori che partecipano al capping 5′-terminale possono anche influenzare l’efficienza della scissione e della poliadenilazione.

Inoltre, APA può essere regolata a livello di trascrizione. Il macchinario di trascrizione, come l’inizio della trascrizione, la progressione e lo splicing, è probabile che influenzi l’efficienza e la specificità della poliadenilazione. Pertanto, indagare l’associazione tra gli elementi di sequenza specifici nella regione del promotore e la selezione del sito poly(A) ci aiuterà notevolmente a scoprire il meccanismo dietro questo interessante fenomeno, che può potenzialmente aiutare a sviluppare una nuova strategia di terapia del cancro.

Come viene analizzato metodologicamente l’APA

Da quando nel 1980 sono stati osservati gli effetti dei pA nella codifica dei geni IgM e diidrofolato reduttasi (DHFR), sono stati sviluppati una serie di metodi e strategie di ricerca rigorosi per identificare e studiare l’APA, come la tecnologia di sequenziamento di prossima generazione (NGS) Poly(A)-ClickSeq . Con il supporto di queste nuove metodologie, in particolare con il progresso della tecnologia NGS e il rapido accumulo di dati di sequenziamento da quelle varianti di espressione genica, i database di pA genetici determinati sperimentalmente sono in continua espansione.

Basato su protocolli RNA-seq arricchiti di 3′, i metodi di analisi APA possono essere classificati principalmente in due categorie: metodi basati su priming oligo (dT) e metodi basati sulla manipolazione RNA. Poiché solo le letture mappate ai 3′ -termini dell’mRNA sono utili per la scoperta APA, il numero di letture ha limitato questi metodi. Se la copertura di lettura a 5′- e 3′-termini sono bassi, RNA-seq non sarà adatto per identificare pAs precisamente e ampiamente. Inoltre, un’altra sfida è quella di risolvere l’ambiguità di mappatura lettura a causa della sovrapposizione di trascrizioni isoforma. Anche se ha la limitazione della lunghezza di lettura, una serie di algoritmi RNA-seq sono stati sviluppati per quantificare i cambiamenti relativi nella lunghezza 3′-UTR, quindi per prevedere eventi APA. Diversi metodi e algoritmi di rilevamento pA e di analisi APA sono stati sviluppati anche negli ultimi anni, come Dynamic Analyses of Alternative PolyA Adenylation (DaPars), 3USS, MISO, Roar, QAPA, e Change Points . Una revisione del 2019 di Gruber e Zavolaneloquentemente confrontato questi metodi .

DaPars è il metodo di analisi dei dati più popolare tra loro, anche se QAPA è più efficiente e sensibile . DaPars identifica i pA distali sulla base dei dati RNA-seq, e quindi utilizza un modello di regressione per eseguire l’identificazione de novo e la quantificazione degli eventi APA dinamici tra due condizioni, indipendentemente da qualsiasi annotazione APA precedente. La probabilità di produrre letture in sequenza è unificata tra le singole isoforme. I pAs presenti in posizioni lungo le posizioni del gene che mostrano un calo distinto in RNA-seq leggere copertura. Dopo aver corretto il potenziale RNA-seq non-uniformità bias lungo il corpo del gene, la posizione esatta del sito APA prossimale può essere identificato, e le APA dinamiche statisticamente significative e le loro attività poi saranno rilevate. L’innovazione metodologica chiave di DaPars è l’inferenza diretta degli eventi APA de novo dai dati RNA-seq esistenti senza fare affidamento su ulteriori esperimenti. Un altro vantaggio di DaPars è che può risolvere la sovrapposizione di geni vicini che possono dare risultati falsi positivi aumentando i cutoff. Tuttavia, a causa della copertura non uniforme di lettura lungo i loci, questo metodo limita l’accuratezza del rilevamento del sito poly(A) de novo aumentando il tasso di falsi positivi.

QAPA infersce quantitativamente APA da dati RNA-seq convenzionali stimando direttamente l’espressione assoluta alternativa 3′-UTR isoforma. Poi calcola l’espressione relativa di ogni isoforma tra tutte le isoforme per valutare l’APA. La limitazione di QAPA è che richiede pAs predefiniti. Tuttavia, questo problema può essere mitigato dalla generazione di una risorsa estesa di pAs annotati che incorporano dati da 3′-UTR RNA-seq e altre risorse. A causa di bias di copertura di lettura al 3′-terminale delle trascrizioni, i rendimenti poveri di non-templated poly (A) coda contenente legge, e l’ambiguità di leggere la mappatura in isoforme di trascrizione sovrapposti, i metodi basati su dati canonici RNA-seq sono limitati nel tentativo di mappare con precisione il pAs. Tuttavia, con il progresso della tecnologia molecolare, i metodi per studiare APA sono stati in continua crescita. Wang et al. hanno usato la metodologia CRISPR/Cas9 per studiare la funzione biologica di APA attraverso l’editing del segnale poly(A) debole in un segnale poly(A) canonico e dirigendo i segnali per indirizzare i siti poly(A) specifici.

In breve, ciascuno degli attuali metodi analitici APA disponibili ha i suoi vantaggi e limiti. Le strategie analitiche basate su dati RNA-seq canonici sono utilizzati più all’interno della comunità di ricerca APA.

Studio a livello di singola cella Il vantaggio dell’approccio a singola cella è che può ridurre significativamente il rumore di fondo da cellule di massa che contengono una miscela di materiale RNA estratto da cellule provenienti da vari tessuti o differenziazioni.

Con lo sviluppo della tecnologia di analisi a singola cella, variazioni APA tra le cellule è stato recentemente studiato. Anche se la ricerca APA su singola cellula è stata raramente condotta su larga scala, questa tecnica lavora sull’alta profondità e sulla lunghezza completa dell’RNA-seq su singola cellula (scRNA-seq), che la rende uno strumento possibile per analizzare accuratamente l’APA. Jingle Bells e scRNA-SeqDB (https://bioinfo.uth.edu/scrnaseqdb/) hanno utilizzato set di dati scRNA-seq per studiare una varietà di tipi di cancro. Ye et al. hanno riferito l’uso di dati scRNA-seq per studiare le variazioni dinamiche dell’uso di APA in diversi tipi di cellule mononucleate del midollo osseo da una grande collezione di campioni contenenti sia controlli sani che pazienti AML. Hanno scoperto che, rispetto agli individui sani, i pazienti AML sembrano avere una diversità APA inferiore tra otto diversi tipi di cellule. Hanno inoltre rivelato un ampio coinvolgimento della regolazione APA nell’eritropoiesi durante la progressione della leucemia a livello di singola cellula. Analizzando 515 set di dati scRNA-seq estratti da 11 pazienti con cancro al seno, Kim et al. hanno riferito che APA specifico del tipo di cellula può essere identificato a livello di singola cellula in base alla variazione di lunghezza 3′-UTR in combinazione con il livello di espressione genica e i modelli APA. Inoltre, hanno dimostrato che le firme APA immuno-specifiche nel cancro al seno possono potenzialmente essere utilizzate come un marcatore prognostico per i tumori al seno in fase iniziale

APA e splicing alternativo: Anche se ci sono differenze significative tra APA e splicing alternativo (AS), sia APA che AS possono generare varie isoforme, anche interagendo tra loro durante il processo pre-mRNA. Inoltre, mentre APA ha quattro isoforme tipiche, AS ne ha sei (Fig. 2). Diverse analisi approfondite di dati trascrittomici da vari tessuti umani e linee cellulari hanno rivelato una forte correlazione tra APA e AS . Se il pA è all’interno dell’esone terminale, l’APA può agire come un tipo speciale di AS, chiamato CR-APA, che non può possedere un codone di stop in-frame o 3′-UTR ed è probabile che venga degradato rapidamente attraverso il processo di decadimento dell’mRNA mediato dal codice non-stop (Fig. 1b) . Shen et al. hanno riferito che APA e splicing fattore SRSF3 lavorato insieme per modulare il processo di invecchiamento cellulare. Mentre APA può svolgere un ruolo in alcuni fattori di splicing mediato AS, fattori di splicing possono anche lavorare con elementi APA per assistere in questo processo. Per esempio, U2AF2 e RBPs sono in grado di interagire e reclutare CFI per facilitare la formazione del 3′-terminus vicino ai tratti di polipirimidina. Inoltre, il complesso CPSF può interagire con il fattore di splicing TFIID (fattore di trascrizione II D) nella regolazione della RNA polimerasi II. Si è anche osservato che U1 snRNP (piccola ribonucleoproteina nucleare) può lavorare all’interno degli introni sopprimendo la scissione prematura e la poliadenilazione. La deplezione di U1 porta anche all’attivazione dei segnali poly(A) degli introni e causa APA a livello genomico.

AS e APA sono anche in competizione tra loro mentre in CR-APA. Per esempio, l’ablazione del fattore di splicing 3B subunità1 (un componente di U2 snRNP, chiamato anche SF3b1) può attivare l’introne PAS. U1 snRNP può anche influenzare indipendentemente le attività di splicing di APA. Poiché U1 snRNP può legarsi alla regione 5′-terminale del trascritto e bloccare il potenziale riconoscimento del fattore di scissione, U1 snRNP knockdown aumenta l’utilizzo dei siti pA all’interno degli introni vicino a quella zona del trascritto. Tuttavia, Movassat et al. hanno dimostrato che l’associazione tra APA e AS è limitata agli introni terminali. Hanno anche dimostrato che il knockdown di CstF64 può influenzare indirettamente l’AS di hnRNP A2/B1, ma non APA, nelle cellule HeLa.

Come APA regola il ciclo cellulare

Ci sono molti geni, tra cui TP53, CDC6 (ciclo di divisione cellulare 6), CyclinD1 (CCND1), e CDK (chinasi ciclina-dipendente), sono associati con punti di controllo del ciclo cellulare e regolano la progressione del ciclo cellulare. Poiché il pre-mRNA ha solitamente più di un sito pA, i prodotti genici rilevanti per il ciclo cellulare sono modulati dal meccanismo APA e generano vari isomeri. L’accorciamento del 3′-UTR di CDC6, un importante regolatore della replicazione del DNA, è legato a livelli più elevati di proteina CDC6 e all’aumento dell’ingresso in fase S nelle cellule del cancro al seno. La ciclina D1, che svolge un ruolo critico nel promuovere la transizione di fase G1-S in molti tipi di cellule, è soggetta alla regolazione APA attraverso entrambi i meccanismi UTR-APA e CR-APA. Inoltre, Xiang et al. hanno esaminato il primo 10% di tutti i 20.532 geni associati agli eventi APA e hanno osservato che la maggior parte di questi geni partecipa ad attività legate alla struttura della cromatina, suggerendo una relazione tra l’elaborazione APA e la modifica della struttura della cromatina. Mitra et al. hanno scoperto che APA agisce come un collegamento tra il ciclo cellulare e la migrazione dei tessuti attraverso l’analisi delle ferite dermiche escissionali dei topi. Hanno dimostrato che le cellule proliferanti adiacenti alle ferite esprimono livelli più elevati di fattori APA rispetto ai fibroblasti quiescenti nella pelle non ferita. PIGN, che regola il ciclo cellulare attraverso l’interazione con le proteine del checkpoint di assemblaggio del fuso, è stato trovato per harbrt 6 siti pA nel suo 3′-UTR (Fig. 3) .

Come APA interagisce con miRNA nella modulazione post-trascrizionale

Più del 50% dei microRNA conservati (miRNA) bersagliano siti che risiedono a valle di pA prossimali nei geni dei mammiferi. Di conseguenza, l’UTR-APA gioca un ruolo chiave nella regolazione dell’interazione tra trascrizioni e miRNA. L’APA è stato recentemente identificato come un meccanismo diffuso che controlla la stabilità e l’espressione dei geni. I siti di targeting dei miRNA sono per lo più situati in 3′-UTR. Le trascrizioni con lunghezze 3′-UTR più corte sono di solito più stabili a causa della perdita di siti di targeting per i miRNA. È stato precedentemente dimostrato che APA è un meccanismo di regolazione cruciale in diversi tipi di cancro, come il tumore glioblastoma, il carcinoma epatocellulare, il cancro alla prostata e il cancro al seno. Tuttavia, Gruber et al. hanno riferito che l’accorciamento 3′-UTR ha solo un impatto limitato sulla proliferazione dei linfociti T murini e umani. Ha anche dimostrato che non tutti gli eventi APA si riferiscono a livelli di proteine più elevati. Diversi studi hanno riportato che gli effetti dell’APA sulla stabilità dell’mRNA e sul caricamento dei ribosomi sono marginali, a seconda dell’espressione del miRNA specifico del tipo di cellula e della disponibilità di proteine leganti l’RNA. Un tipico esempio è la regolazione dell’espressione del gene PAX3. PAX3 è un importante regolatore della differenziazione miogenica, il cui trascritto ha un sito bersaglio miR-206 nel 3′-UTR. Tuttavia, le isoforme di PAX3 mostrano modelli di differenziazione variabili in diversi tipi di muscoli.

APA può anche modulare i target dei miRNA che si trovano negli introni. Il gene ZFR è mirato dal suo miRNA intronico (miR-579) nella linea cellulare U87. Hinske et al. hanno anche riferito che il segnale APA gioca un ruolo nel fornire un feedback negativo del miRNA al gene ZFP.

APA influenza l’espressione genica non solo accorciando il 3′-UTR per rimuovere i siti di targeting del miRNA, ma anche attraverso altri meccanismi molecolari. Masamha et al. hanno riferito che CFIm25 e miR-23 erano indipendenti nel sopprimere l’espressione di 3′-UTR di una delle isoforme di glutaminasi. Pertanto, anche se l’mRNA sfugge alla soppressione del miRNA attraverso l’accorciamento del 3′-UTR per rimuovere il sito di destinazione del miRNA (un meccanismo canonico di APA), coesistono anche altri meccanismi di interazione tra APA e miRNA.

Prospettive

APA è relativamente un nuovo campo di ricerca biomedica. Anche se abbiamo raggiunto alcune pietre miliari sulla ricerca APA negli ultimi anni, molto rimane da chiarire (Fig. 4). Gli studi sull’APA si sono concentrati sulle azioni dirette di vari fattori di trans-azione negli ultimi anni. Si spera che le indagini future si concentrino sulla regolazione del segnale di questi fattori trans-agenti a livello molecolare e cellulare. È noto che APA gioca un ruolo cruciale nell’editing dei pre-mRNA e nel determinare la specificità e la stabilità delle successive isoforme di mRNA. APA partecipa alla modulazione della risposta immunitaria innata antivirale, alla regolazione dell’inizio e della prognosi del cancro e allo sviluppo della resistenza ai farmaci. Nel frattempo, APA si comporta in modo diverso sul singolo gene, sul tipo di cellula, sul tipo di tessuto e anche sulla malattia. La comprensione dell’APA e dei suoi meccanismi regolatori completi nelle malattie umane aprirà una nuova sede per perseguire la medicina di precisione e la medicina personalizzata.