ในพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลบริเวณที่ไม่ถูกถอดรหัส 3′ ( 3′  UTR ) คือส่วนของอาร์เอ็นเอส่งสาร (mRNA) ที่อยู่ถัดจากรหัสหยุดการแปล ทันที บริเวณ 3′ UTR มักมีบริเวณควบคุมที่ ส่งผลต่อ การแสดงออกของยีนหลังการถอดรหัส 

ในระหว่างการแสดงออกของยีนโมเลกุล mRNA จะถูกถอดรหัสจาก ลำดับ DNAและต่อมาจะถูกแปลเป็นโปรตีนบริเวณหลายส่วนของโมเลกุล mRNA จะไม่ถูกแปลเป็นโปรตีน ได้แก่5′ cap , 5′ untranslated region , 3′ untranslated region และpoly(A) tailบริเวณควบคุมภายใน 3′ untranslated region สามารถส่งผลต่อการเติม polyadenylationประสิทธิภาพการแปล ตำแหน่ง และความเสถียรของ mRNA ^{[ 1 ] [ 2 ]} 3′  UTR มีตำแหน่งการจับสำหรับทั้งโปรตีนควบคุมและไมโครอาร์เอ็นเอ (miRNAs) โดยการจับกับตำแหน่งเฉพาะภายใน 3′  UTR miRNAs สามารถลดการแสดงออกของยีนของ mRNA ต่างๆ ได้โดยการยับยั้งการแปลหรือทำให้เกิดการย่อยสลายของทรานสคริปต์โดยตรง 3′  UTR ยังมีบริเวณsilencer ซึ่งจับกับโปรตีน repressorและจะยับยั้งการแสดงออกของ mRNA

บริเวณ 3′ UTR จำนวนมาก ยังมีองค์ประกอบที่อุดมไปด้วยอะดีนีน (AREs) โปรตีนจะจับกับ AREs เพื่อส่งผลต่อความเสถียรหรืออัตราการสลายตัวของทรานสคริปต์ในลักษณะเฉพาะที่ หรือส่งผลต่อการเริ่มต้นการแปล นอกจากนี้ 3′  UTR ยังมีลำดับ AAUAAA ที่ควบคุมการเพิ่มอะดีนีนหลายร้อยโมเลกุลที่เรียกว่าหางโพลี(A)ที่ปลายของทรานสคริปต์ mRNA โปรตีนที่จับกับโพลี(A) (PABP) จะจับกับหางนี้ ซึ่งมีส่วนช่วยในการควบคุมการแปล ความเสถียร และการส่งออกของ mRNA ตัวอย่างเช่น PABP ที่จับกับหางโพลี(A) จะมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับปลาย 5′ ของทรานสคริปต์ ทำให้เกิดการสร้างวงกลมของ mRNA ซึ่งส่งเสริมการแปล

บริเวณ 3′  UTR อาจมีลำดับเบสที่ดึงดูดโปรตีนให้มาจับกับ mRNA ร่วมกับโครงสร้างเซลล์ขนส่ง mRNA เข้าหรือออกจากนิวเคลียสของเซลล์หรือทำหน้าที่ในการกำหนดตำแหน่งอื่นๆ นอกจากลำดับเบสภายใน 3′  UTR แล้ว คุณลักษณะทางกายภาพของบริเวณนี้ รวมถึงความยาวและโครงสร้างทุติยภูมิก็มีส่วนช่วยในการควบคุมการแปลรหัสด้วย กลไกการควบคุมยีนที่หลากหลายเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ว่ายีนที่ถูกต้องจะถูกแสดงออกในเซลล์ที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสม

บริเวณ 3′  UTR ของ mRNA มีหน้าที่ควบคุมที่หลากหลาย ซึ่งถูกควบคุมโดยลักษณะทางกายภาพของบริเวณนั้น ลักษณะหนึ่งคือความยาวของ 3′  UTR ซึ่งใน จีโนมของสัตว์ เลี้ยงลูกด้วยนมมีความแปรผันอย่างมาก บริเวณนี้ของ mRNA สามารถมีความยาวได้ตั้งแต่ 60 นิวคลีโอไทด์ไปจนถึงประมาณ 4000 ^{[ 3 ]}โดยเฉลี่ยแล้ว ความยาวของ 3′  UTR ในมนุษย์อยู่ที่ประมาณ 800 นิวคลีโอไทด์ ในขณะที่ความยาวเฉลี่ยของ 5′  UTR อยู่ที่ประมาณ 200 นิวคลีโอไทด์เท่านั้น^{[ 4 ]}ความยาวของ 3′  UTR มีความสำคัญ เนื่องจาก 3′  UTR ที่ยาวกว่าจะสัมพันธ์กับระดับการแสดงออกของยีนที่ต่ำกว่า คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งสำหรับปรากฏการณ์นี้คือ บริเวณที่ยาวกว่ามีโอกาสสูงกว่าที่จะมีไซต์การจับ miRNA มากขึ้น ซึ่งมีความสามารถในการยับยั้งการแปล นอกจากความยาวแล้ว องค์ประกอบของนิวคลีโอไทด์ยังแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง 5′ และ 3′  UTR เปอร์เซ็นต์ G+Cเฉลี่ยของ 5′  UTR ในสัตว์มีกระดูกสันหลังเลือดอุ่นอยู่ที่ประมาณ 60% เมื่อเทียบกับ 3′  UTR ซึ่งอยู่ที่เพียง 45% เท่านั้น นี่เป็นสิ่งสำคัญเพราะมีการสังเกตความสัมพันธ์ผกผันระหว่างเปอร์เซ็นต์ G+C ของ 5′ และ 3′  UTR กับความยาวที่สอดคล้องกัน UTR ที่มี GC ต่ำมักจะยาวกว่า UTR ที่อยู่ในบริเวณจีโนมที่มี GC สูง^{[ 4 ]}

ลำดับภายใน 3′  UTR ยังมีความสามารถในการย่อยสลายหรือทำให้ mRNA มีเสถียรภาพมากขึ้น การดัดแปลงที่ควบคุมเสถียรภาพของทรานสคริปต์ช่วยให้สามารถควบคุมการแสดงออกของยีนได้อย่างรวดเร็วโดยไม่เปลี่ยนแปลงอัตราการแปล กลุ่มหนึ่งขององค์ประกอบใน 3′  UTR ที่สามารถช่วยทำให้ mRNA ไม่เสถียรคือองค์ประกอบที่อุดมไปด้วย AU (AREs) องค์ประกอบเหล่านี้มีขนาดตั้งแต่ 50 ถึง 150 คู่เบส และโดยทั่วไปจะมีเพนทานิวคลีโอไทด์ AUUUA หลายชุด การศึกษาในระยะแรกระบุว่า AREs สามารถแตกต่างกันในลำดับและแบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลักที่แตกต่างกันในจำนวนและการจัดเรียงของโมทีฟ^{[ ​​1 ]}อีกชุดหนึ่งขององค์ประกอบที่มีอยู่ในทั้ง 5′ และ 3′  UTR คือองค์ประกอบตอบสนองต่อธาตุเหล็ก (IREs) IRE เป็นโครงสร้างก้านและห่วงภายในบริเวณที่ไม่ได้รับการแปลของ mRNA ที่เข้ารหัสโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญธาตุเหล็กในเซลล์ mRNA ที่มีองค์ประกอบนี้จะถูกย่อยสลายหรือทำให้มีเสถียรภาพมากขึ้นขึ้นอยู่กับการจับของโปรตีนเฉพาะและความเข้มข้นของธาตุเหล็กภายในเซลล์^{[ 3 ]}

บริเวณ 3′  UTR ยังมีลำดับที่ส่งสัญญาณให้มีการเพิ่มเติม ไม่ว่าจะเป็นในทรานสคริปต์เองหรือในผลิตภัณฑ์ของการแปล ตัวอย่างเช่น มีสัญญาณโพลีอะดีนิเลชันสองแบบที่แตกต่างกันอยู่ในบริเวณ 3′  UTR ซึ่งส่งสัญญาณให้มีการเพิ่มเติมหางโพลี(A) สัญญาณเหล่านี้เริ่มต้นการสังเคราะห์หางโพลี(A) ที่ความยาวที่กำหนดไว้ประมาณ 250 คู่เบส^{[ 1 ]}สัญญาณหลักที่ใช้คือ สัญญาณ โพลีอะดีนิเลชันนิวเคลียร์ (PAS) ที่มีลำดับ AAUAAA อยู่ทางด้านท้ายของบริเวณ 3′  UTR ^{[ 3 ]}อย่างไรก็ตาม ในช่วงการพัฒนาในระยะแรก อาจเกิดโพลี อะดีนิเลชันในไซโตพลาสซึมแทน และควบคุมการกระตุ้นการแปลของ mRNA จากมารดา องค์ประกอบที่ควบคุมกระบวนการนี้เรียกว่า CPE ซึ่งอุดมไปด้วย AU และอยู่ในบริเวณ 3′  UTR เช่นกัน โดยทั่วไป CPE จะมีโครงสร้าง UUUUUUAU และมักจะอยู่ภายใน 100 คู่เบสจาก PAS นิวเคลียร์^{[ 3 ]}การเพิ่มเติมเฉพาะอีกอย่างหนึ่งที่ส่งสัญญาณโดย 3′  UTR คือการรวมซีลีโนซิสเทอีนที่โคดอน UGA ของ mRNA ที่เข้ารหัสซีลีโนโปรตีน โดยปกติโคดอน UGA จะเข้ารหัสสำหรับการหยุดการแปล แต่ในกรณีนี้ โครงสร้าง ก้านห่วง ที่อนุรักษ์ไว้ ซึ่งเรียกว่าลำดับการแทรกซีลีโนซิสเทอีน (SECIS)ทำให้เกิดการแทรกซีลีโนซิสเทอีนแทน^{[ 4 ]}

บริเวณ 3′ ที่ไม่ถูกถอดรหัส (3′ UTR) มีบทบาทสำคัญในการแสดงออกของยีน โดยมีอิทธิพลต่อตำแหน่ง ความเสถียร การส่งออก และประสิทธิภาพการแปลของ mRNA บริเวณนี้ประกอบด้วยลำดับต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแสดงออกของยีน รวมถึงองค์ประกอบตอบสนองต่อไมโครอาร์เอ็นเอ (MREs) องค์ประกอบที่อุดมไปด้วย AU (AREs) และหางโพลี(A) นอกจากนี้ ลักษณะโครงสร้างของ 3′  UTR รวมถึงการใช้โพลีอะดีนิเลชันแบบทางเลือกก็มีบทบาทในการแสดงออกของยีนด้วย

หางโพลี(เอ)

หางโพลี(A) ประกอบด้วยไซต์การจับกับโปรตีนที่จับกับโพลี(A) (PABPs) โปรตีนเหล่านี้ทำงานร่วมกับปัจจัยอื่นๆ เพื่อส่งผลต่อการส่งออก ความเสถียร การสลายตัว และการแปลของ mRNA PABPs ที่จับกับหางโพลี(A) อาจมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีน เช่น ปัจจัยการเริ่มต้นการแปล ที่จับกับหมวก 5′ ของ mRNA ปฏิสัมพันธ์นี้ทำให้เกิดการสร้างวงกลมของทรานสคริปต์ ซึ่งส่งเสริมการเริ่มต้นการแปลในภายหลัง นอกจากนี้ยังช่วยให้การแปลมีประสิทธิภาพโดยการทำให้เกิดการรีไซเคิลของไรโบโซม^{[ 1 ] [ 2 ]}ในขณะที่การมีหางโพลี(A) มักจะช่วยกระตุ้นการแปล การไม่มีอยู่หรือการกำจัดหางโพลี(A) มักนำไปสู่การย่อยสลาย mRNA โดยเอ็กโซนิวคลีเอส การเติมโพลีอะดีนีนนั้นถูกควบคุมโดยลำดับภายใน 3′ UTR  ของทรานสคริปต์ ลำดับเหล่านี้รวมถึงองค์ประกอบการเติมโพลีอะดีนีนในไซโตพลาสซึม (CPEs) ซึ่งเป็นลำดับที่อุดมไปด้วยยูริดีนซึ่งมีส่วนช่วยทั้งในการกระตุ้นและการยับยั้งการเติมโพลีอะดีนีน โปรตีนที่จับกับ CPE (CPEB) จับกับ CPE ร่วมกับโปรตีนอื่นๆ อีกหลายชนิดเพื่อกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองที่แตกต่างกัน^{[ 2 ]}

ลักษณะโครงสร้าง

แม้ว่าลำดับที่ประกอบเป็น 3′  UTR จะมีส่วนสำคัญต่อการแสดงออกของยีน แต่ลักษณะโครงสร้างของ 3′  UTR ก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน โดยทั่วไป 3′  UTR ที่ยาวกว่าจะสัมพันธ์กับอัตราการแสดงออกที่ต่ำกว่า เนื่องจากมักจะมีตำแหน่งการจับ miRNA และโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการยับยั้งการแปลมากกว่า^{[ 1 ] [ 2 ] [ 5 ]} ทรานสคริปต์ ของมนุษย์มี 3′  UTR ที่ยาวโดยเฉลี่ยสองเท่าของ 3′  UTR ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่น แนวโน้มนี้สะท้อนให้เห็นถึงระดับความซับซ้อนสูงที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมยีนของมนุษย์ นอกเหนือจากความยาวแล้ว โครงสร้างทุติยภูมิของบริเวณที่ไม่ถูกแปล 3′ ยังมีหน้าที่ในการควบคุมอีกด้วย ปัจจัยโปรตีนสามารถช่วยหรือขัดขวางการพับของบริเวณนี้ไปเป็นโครงสร้างทุติยภูมิที่หลากหลาย โครงสร้างที่พบได้บ่อยที่สุดคือ stem-loop ซึ่งเป็นโครงสร้างค้ำยันสำหรับโปรตีนที่จับกับ RNA และ RNA ที่ไม่เข้ารหัสซึ่งมีอิทธิพลต่อการแสดงออกของทรานสคริปต์^{[ 1 ]}

นักวิทยาศาสตร์ใช้วิธีการหลายวิธีในการศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ที่ซับซ้อนของ 3′  UTR แม้ว่า 3′  UTR ที่กำหนดใน mRNA จะแสดงให้เห็นว่ามีอยู่ในเนื้อเยื่อ แต่ผลกระทบของการกำหนดตำแหน่ง ครึ่งชีวิตการทำงาน ประสิทธิภาพการแปล และองค์ประกอบที่ออกฤทธิ์ข้ามจะต้องได้รับการกำหนดเพื่อทำความเข้าใจ การทำงานทั้งหมดของ 3′ UTR ^{[ 7 ]}วิธีการคำนวณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการวิเคราะห์ลำดับ ได้แสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของ ARE ใน 3′  UTR ของมนุษย์ประมาณ 5 ถึง 8% และการมีอยู่ของเป้าหมาย miRNA หนึ่งตัวหรือมากกว่าใน 3′ UTR ของมนุษย์มากถึง 60% หรือมากกว่านั้น ซอฟต์แวร์สามารถเปรียบเทียบลำดับนับล้านลำดับพร้อมกันได้อย่างรวดเร็วเพื่อค้นหาความคล้ายคลึงกันระหว่าง 3′  UTR ต่างๆ ภายในจีโนม วิธีการทดลองถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดลำดับที่เชื่อมโยงกับโปรตีนที่จับกับ RNA โดยเฉพาะ การปรับปรุงล่าสุดใน เทคนิค การจัดลำดับและการเชื่อมโยงข้ามทำให้สามารถทำแผนที่อย่างละเอียดของตำแหน่งการจับโปรตีนภายในทรานสคริปต์ได้^{[ 8 ]}การกลายพันธุ์เฉพาะไซต์ที่เหนี่ยวนำ เช่น การกลายพันธุ์ที่ส่งผลต่อโคดอนยุติ สัญญาณโพลีอะดีนิเลชัน หรือโครงสร้างทุติยภูมิของ 3′  UTR สามารถแสดงให้เห็นว่าบริเวณที่กลายพันธุ์สามารถทำให้เกิดการควบคุมการแปลที่ไม่เหมาะสมและโรคได้อย่างไร^{[ 9 ]}วิธีการที่ครอบคลุมทั้งทรานสคริปต์ประเภทนี้ควรช่วยให้เราเข้าใจองค์ประกอบซิสที่รู้จักและปัจจัยควบคุมทรานส์ภายใน 3′  UTR ได้ดียิ่งขึ้น

การกลายพันธุ์ของ 3′  UTR อาจมีผลกระทบอย่างมาก เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเพียงครั้งเดียวอาจส่งผลต่อการแสดงออกของยีนหลายตัวที่เปลี่ยนแปลงไป ในระดับการถอดรหัส การกลายพันธุ์อาจส่งผลต่อเฉพาะอัลลีลและยีนที่เชื่อมโยงกันทางกายภาพเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก โปรตีนที่จับกับ 3′ UTR ยังทำหน้าที่ในการประมวลผลและการส่งออก mRNA ไปยังนิวเคลียส การกลายพันธุ์จึงอาจส่งผลต่อยีนอื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องด้วย^{[ 9 ]}การควบคุมโปรตีนที่จับกับ ARE (AUBPs) ที่ผิดปกติเนื่องจากการกลายพันธุ์ในบริเวณที่อุดมไปด้วย AU อาจนำไปสู่โรคต่างๆ ได้แก่การเกิดเนื้องอก (มะเร็ง) มะเร็งเม็ดเลือด การเกิดลูคีเมีย และความล่าช้าในการพัฒนา/ความผิดปกติของสเปกตรัมออทิสติก^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}การเพิ่มจำนวนของไตรนิวคลีโอไทด์ (CTG) ซ้ำใน 3′  UTR ของ ยีน dystrophia myotonica protein kinase (DMPK) ทำให้เกิดโรคกล้ามเนื้อเสื่อมชนิดไมโอ โทนิ ก^{[ 7 ]}การแทรกแบบย้อนกลับของลำดับซ้ำแบบคู่ขนานขนาด 3 กิโลเบสภายใน 3′  UTR ของโปรตีนฟุกุตินมีความเชื่อมโยงกับโรคกล้ามเนื้อเสื่อมแต่กำเนิดชนิดฟุกุยามะ^{[ 7 ]}องค์ประกอบใน 3′  UTR ยังเชื่อมโยงกับโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเฉียบพลัน ในมนุษย์ โร คธาลัสซีเมีย อัลฟา เนื้องอก ประสาท โรคเครา ติโนพาธี โรค อะนิริเดียกลุ่มอาการ IPEXและความผิดปกติของหัวใจแต่ กำเนิด ^{[ 9 ]} โรคที่เกิดจาก UTR เพียงไม่กี่โรคที่ระบุได้ นั้นเป็นเพียงการบอกใบ้ถึงความเชื่อมโยงนับไม่ถ้วนที่ยังไม่ถูกค้นพบ

แม้ว่าปัจจุบันจะมีความเข้าใจเกี่ยวกับ 3′  UTR แล้ว แต่ก็ยังคงเป็นปริศนาอยู่บ้าง เนื่องจาก mRNA มักมีองค์ประกอบควบคุมที่ทับซ้อนกันหลายส่วน จึงมักเป็นเรื่องยากที่จะระบุตัวตนและหน้าที่ของแต่ละ องค์ประกอบ 3′ UTR ยิ่งกว่านั้นคือปัจจัยควบคุมที่อาจจับกับไซต์เหล่านี้ นอกจากนี้ 3′  UTR แต่ละอันยังมีองค์ประกอบที่อุดมไปด้วย AU และสัญญาณโพลีอะดีนิเลชันทางเลือกมากมาย องค์ประกอบที่ออกฤทธิ์แบบ cis และ trans เหล่านี้ ร่วมกับ miRNA ทำให้เกิดความเป็นไปได้ในการควบคุมที่แทบจะไม่มีที่สิ้นสุดภายใน mRNA เดียว^{[ 7 ]}การวิจัยในอนาคตโดยการใช้โปรไฟล์ไรโบโซม ตามการจัดลำดับเชิงลึกที่เพิ่มมากขึ้น จะเปิดเผยความละเอียดอ่อนในการควบคุมมากขึ้น รวมถึงองค์ประกอบควบคุมและ AUBP ใหม่ๆ ด้วย^{[ 1 ]}

• ภูมิภาคหลักห้าอันดับแรกที่ยังไม่ได้แปล
• ยูทีอาร์ดีบี
• ยูทีโรม

• Mazumder, Barsanjit; Seshadri, Vasudevan; Fox, Paul L (กุมภาพันธ์ 2546). "การควบคุมการแปลโดย 3′ UTR: ปลายกำหนดวิธีการ". Trends in Biochemical Sciences . 28 (2): 91– 98. doi : 10.1016/S0968-0004(03)00002-1 . PMID 12575997 . 

• บทนำโดยสังเขปเกี่ยวกับองค์ประกอบควบคุม mRNA
• การวิเคราะห์ UTResource 3′  UTR
• UTRome.org 3′  UTR ในหนอนตัวกลม
• หัวข้อทางการแพทย์ : 3′ ส่วนที่ยังไม่ได้แปล