Ponad połowa ludzkich genów jest regulowana przez alternatywne promotory1. Każdy alternatywny promotor może zawierać elementy regulacyjne, które mogą różnić się od tych w innych alternatywnych promotorach. Promotor (promotory) stosowany w jednej tkance może różnić się od tych stosowanych w innej tkance. Na przykład, możliwe jest, że aktywacja danego szlaku sygnałowego może wyzwolić alternatywny promotor dla genu wykorzystywanego w jednej tkance, ale nie mieć wpływu ani tłumić oddzielnego alternatywnego promotora dla tego samego genu, który jest wykorzystywany w innej tkance.
Ekspresja genu Bcrp1 jest regulowana przez alternatywne promotory. Bcrp1 to mysi ortolog ludzkiego genu białka oporności na raka piersi (BCRP). BCRP jest transporterem kasetowym wiążącym ATP (ABC), formalnie oznaczonym jako ABCG2 2,3. Jako białko wierzchołkowej błony komórkowej, BCRP/Bcrp1 działa w celu wypływu szerokiej gamy substratów naturalnych i ksenobiotycznych 3,4. U ludzi i myszy BCRP / Bcrp1 ulega silnej ekspresji w farmakologicznie istotnych narządach, takich jak wątroba (kanały żółciowe), jelita i nerki, a także w narządach z barierą krew-tkanka, takich jak łożysko, mózg i jądra 2,5-12. Ekspresja BCRP/Bcrp1 w krwiotwórczych i innych komórkach macierzystych, w tym w nowotworowych komórkach macierzystych, może powodować oporność tych komórek na ksenobiotyki i chemioterapeutyki przeciwnowotworowe3.
We wczesnych pracach mających na celu zrozumienie regulacji ekspresji BCRP w normalnych i nowotworowych komórkach, przeprowadzono analizę 5' szybkiej amplifikacji końców cDNA (5'-RACE) mRNA BCRP w celu określenia jego dokładnego miejsca rozpoczęcia transkrypcji13. Nie tylko znaleziono wiele miejsc początkowych transkrypcji; Napotkano również trzy alternatywne formy pierwszego eksonu, który w BCRP jest nieprzetłumaczony. Te alternatywne pierwsze eksony – oznaczone jako E1a, E1b, E1c – ulegały różnej ekspresji w różnych tkankach ludzkich. Dwa dodatkowe warianty pierwszego eksonu zostały odkryte podczas przeszukiwania ludzkiej bazy danych EST przez BLAST przy użyciu drugiego eksonu BCRP13. Cztery dopasowania ujawniły pierwszy ekson >70 kb w górę od eksonu 2, które zostały oznaczone jako E1u; cztery inne dopasowania ujawniły mRNA BCRP, które całkowicie nie miały pierwszego eksonu, które zostały oznaczone jako E1-13. Obecność alternatywnych eksonów lidera jest uważana za przejaw użycia alternatywnych promotorów14.
U myszy opisano cztery alternatywne pierwsze eksony Bcrp1, które mogą odpowiadać alternatywnym promotorom, które regulują transkrypcję Bcrp1 w różnych tkankach myszy; te eksony/promotory są oznaczone jako E1U, E1A, E1B i E1C, i znajdują się w przybliżeniu 70, 58, 15 i 5 kb przed eksonem Bcrp1 2 5,15. Stwierdzono, że izoforma mRNA E1A jest dominująca w mysich krwiotwórczych komórkach macierzystych, sercu, płucach, śledzionie i mózgu, podczas gdy izoforma E1B ulegała ekspresji w jelicie myszy, komórkach wątroby płodu i erytroidalnych komórkach prekursorowych w szpiku kostnym 5,15. Wykazano, że promotor przed E1B jest głównym alternatywnym promotorem regulującym transkrypcję Bcrp1 w jelicie myszy, regulowanym przynajmniej częściowo, przez białko wiążące element odpowiedzi fosfocyklicznej AMP (p-CREB) i element odpowiedzi CREB unikalny dla tego alternatywnego promotora Bcrp116. Izoforma mRNA E1C ulega ekspresji głównie w dorosłej mysiej wątrobie i nerkach5. Izoforma E1U jest niewykrywalna w większości badanych tkanek, z wyjątkiem mysich jąder, gdzie jest dominującą izoformą o ekspresji5. Bcrp1 wyrażany w jądrach szczurów znajduje się zarówno w komórkach somatycznych (ścisłe połączenia śródbłonka, okołokanalikowe komórki mięśniowe i komórki Sertoliego), jak i rozrodczych (w śródbłonku nasienia, gdzie może chronić spermatydy w późnym stadium4). Region przed E1U zawiera funkcjonalny element odpowiedzi na steroidogenny czynnik-1 (SF-1)5. MRNA i białko Bcrp1 są znacznie zmniejszone w jądrach myszy z nokautem SF-1 specyficznych dla komórek Sertoliego, co sugeruje, że ekspresja Bcrp1 w mysich komórkach Sertoliego jest kontrolowana przez SF-15.
Protokoły przedstawiły szczegółowe metody wykrywania alternatywnych pierwszych eksonów Bcrp1 in-silico, oraz ustanowienia opartych na lucyferazie testów reporterowych dla przypuszczalnych promotorów przed alternatywnymi pierwszymi zidentyfikowanymi eksonami.