3' -transloitumaton alue (3'-UTR , englanniksi 3'-untranslated region, 3'-UTR ) on mRNA:n ei-koodaava alue , joka sijaitsee sen 3'-päässä koodaavan alueen jälkeen . Transkriptin 3'-UTR:ää vastaavalla DNA -alueella on sama nimi [1] . 3'-UTR voi osallistua translaatiotehokkuuden ja mRNA:n stabiilisuuden säätelyyn, sisältää polyadenylaatiosignaaleja [2] ja mikroRNA: n sitoutumiskohtia ja suorittaa myös monia muita säätelytoimintoja.
3'-UTR:n pituus voi olla 60 - 4000 nukleotidia . Ihmisen 3'-UTR:n keskimääräinen pituus on noin 800 nukleotidia, kun taas 5'-UTR:n keskimääräinen pituus on 200 nukleotidia [3] . On huomionarvoista, että 3'-UTR:n kokonaispituus ihmisillä on yli kaksinkertainen muihin nisäkkäisiin verrattuna , mikä osoittaa, että ihmisillä on suurempi määrä säätelyelementtejä kuin muissa nisäkkäissä [4] . Emästen koostumus eroaa myös 3'- ja 5'-UTR:issa. Siten G + C :n pitoisuus on korkeampi 5'-UTR :ssä kuin 3'-UTR:ssa. Tämä ero on erityisen havaittavissa lämminveristen selkärankaisten mRNA:ssa, jossa G+C:n pitoisuus 5'-UTR:ssa on 60 % ja 3'-UTR:ssa 45 % [5] [6] .
3'-UTR: n pituus ja toissijainen rakenne määräytyvät suurelta osin sen osallistumisesta transkriptin 5'-pään ja 3'-pään välisiin vuorovaikutuksiin (katso alla), ja usein pitkillä 3'-UTR:illa on merkittävä vaikutus geeniekspressioon . Vuonna 1996 osoitettiin, että mRNA:n 3'-UTR:n lisääminen 19:stä 156 nukleotidiin vähensi ilmentymistä kertoimella 45 riippumatta lisättyjen nukleotidien orientaatiosta, geenistä tai sekvenssistä. Tämä osoittaa, että 3'-UTR:n pituus on tärkeä mRNA:n ilmentymisessä. Toinen tekijä, joka määrittää 3'-UTR:n pituuden tärkeyden, 3'- ja 5'-UTR:ien vuorovaikutuksen lisäksi, on 3'-UTR:n kyky olla vuorovaikutuksessa miRNA :iden , erityisten säätely - RNA -molekyylien kanssa , jotka estävät translaatiota . katso alta lisätietoja). Nämä vuorovaikutukset tapahtuvat erityisissä kohdissa, joita on enemmän pitkissä 3'-UTR:issa, joten pitkällä 3'-UTR:lla voi olla voimakkaampi estävä vaikutus translaatioon. Siten vertailtiin 3'-UTR:n pituutta ja siinä olevien mikroRNA:ta sitovien kohtien lukumäärää ribosomaalisten proteiinien ja neurogeneesiin osallistuvien geenien geeneissä . Kävi ilmi, että ribosomaaliset 3'-UTR-geenit ovat lyhyempiä ja niissä on vähemmän spesifisiä mikroRNA-sitoutumiskohtia, kun taas neurogeneesiin osallistuvissa geeneissä 3'-UTR on päinvastoin pidempi ja sisältää monia spesifisiä mikroRNA:ta sitovia kohtia. Tarkastellaanpa toista esimerkkiä. Hip2 -geeni käyttää vaihtoehtoisia 3'-UTR : ita ekspression joustavaan säätelyyn (katso alta lisää tästä ilmiöstä). Tämän geenin pidempi mahdollinen 3'-UTR sisältää konservoituneita sitoutumiskohtia kahdelle aktivoiduissa T-soluissa ilmennetylle miRNA:lle . Aktivoinnin jälkeen transkriptin suhteellinen ilmentyminen pitemmällä 3'-UTR:lla laski ja kokonaisproteiinin ilmentyminen lisääntyi, koska ekspressoitiin mRNA:ita, joilla oli lyhyempi 3'-UTR, jotka eivät sisältäneet sitoutumiskohtia inhiboiville miRNA:ille. On myös osoitettu, että 3'-UTR:n pituus riippuu tällaisten säätelyelementtien, kuten AU-rikkaiden elementtien ( ARE ) läsnäolosta siinä (lisätietoja alla) [4] .
Yleensä pitkät 3'-UTR:t liittyvät suhteellisen alhaiseen ilmentymistasoon, kuten on osoitettu kokeissa, joissa verrattiin yksittäisen proteiinin isoformien ilmentymistä, jonka mRNA:t erosivat vain 3'-UTR:n pituudesta. SLC7A1 - geeni ilmentyy kahdessa mRNA:ssa, joissa on erilaiset 3'-UTR:t, joista pidempi sisältää ylimääräisen mikroRNA:ta sitovan kohdan. Tämän geenin toiminnallinen polymorfismi liittyy endoteelin toimintahäiriön ilmaantumiseen ja perinnölliseen hypertensioalttiuteen . Mielenkiintoista on, että näiden häiriöiden ilmenemisestä vastaavalla alleelilla on yleensä pidempi 3'-UTR, ja siksi sen ilmentymistaso on alhaisempi kuin villityypin alleelin , jolla on lyhyempi 3'-UTR [4] .
Toisin kuin 5'-UTR:t, 3'-UTR:t sisältävät suhteellisen vähän introneja (noin 5 %). Joillakin nisäkäsgeeneillä, jotka ovat seurausta silmukoidun transkriptin käänteistranskriptiosta , on 3'-UTR:ssa introneja, jotka vähentävät näiden geenien ilmentymistä ohjaten niiden transkriptit NMD- (eli häiriö-) -reitille. Tämä 3'-UTR:n intronien negatiivinen vaikutus geeniekspressioon saattaa selittää niiden alhaisen jakautumisen tällä alueella. Lisäksi on havaittu, että jotkut transkriptit pystyvät sitoutumaan miRNA:han vain intronin läsnä ollessa 3'-UTR:ssa, mikä myös vaimentaa geenin ilmentymistä. Tämä osoittaa, että erilainen intronien leikkaus 3'-UTR:ssa mahdollistaa isoformispesifisen mikroRNA-välitteisen säätelyn, joka voidaan suorittaa kudosspesifisellä tavalla [7] .
Ilmeisesti 3'-UTR: n sekundaarisella rakenteella on paljon suurempi merkitys kuin aiemmin on ajateltu. Ei vain 3'-UTR:n pituus ole tärkeä, vaan myös sen sekundaarinen rakenne, ja sitä muuttavat mutaatiot voivat häiritä geenin ilmentymistä. Vuonna 2006 tehtiin tutkimus 83 eri sairauksiin liittyvistä 3'-UTR-varianteista, ja näiden varianttien toimivuuden ja ennustetun sekundaarirakenteen muutosten välillä havaittiin yhteys [8] .
3'-UTR:n toissijaista rakennetta on vaikea ennustaa, koska monet siihen sitoutuvat proteiinitekijät voivat vaikuttaa merkittävästi sen spatiaaliseen rakenteeseen. Nämä tekijät voivat muuttaa sitä johtuen mRNA-laskoksen tuhoutumisesta tai ne voivat olla vuorovaikutuksessa muiden tekijöiden kanssa, minkä vuoksi mRNA voi sulkeutua silmukaksi. Yleisin esimerkki toissijaisista rakenneelementeistä, jotka voivat vaikuttaa ekspressioon, on hiusneula , ja RNA:ta sitovat proteiinit sitoutuvat hiusneuloihin 3'-UTR:ssa. Aivoista peräisin oleva neurotrofinen tekijä (BDNF ) -transkripti sisältää pitkän hiusneulan, joka vastaa mRNA:n stabiilisuudesta hermosoluissa vasteena kalsiumsignaaleille . Oletetaan, että hiusneula on kätevä alusta useiden RNA:ta sitovien proteiinien, ei-koodaavien RNA:iden ja polyadenylaatiosignaalien vuorovaikutukselle vasteena Ca2 + :lle . TNFa - transkriptin 3'-UTR sisältää ARE -elementin , joka muodostaa hiusneulan, joka voi moduloida tämän alueen affiniteettia eri proteiineihin (katso lisätietoja alta). Nämä esimerkit osoittavat, että 3'-UTR:n sekundäärisen rakenteen modulointi proteiineilla tai muilla tavoilla voi muuttaa sen sitoutumisspesifisyyttä erilaisiin trans ''-tekijöihin, mikä säätelee geenin ilmentymistä transkription jälkeisellä tasolla [9] .
Vaihtoehtoinen polyadenylaatio ( APA ) ja vaihtoehtoinen silmukointi ovat kaksi mekanismia, jotka johtavat erilaisten mRNA-isoformien syntymiseen, jotka eroavat toisistaan 3'-UTR:iltaan . APA voi esiintyä erilaisten polyadenylaatiokohtien ja erilaisten terminaalisten eksonien läsnäolon vuoksi ; APA:iden arvioidaan käyttävän ~50 % ihmisen geeneistä. Tämä mekanismi on erittäin kätevä monimutkaisille organismeille, koska se sallii transkriptien ekspressoida samaa proteiinia, mutta eri tasoilla ja eri tilallisissa paikoissa johtuen eroista 3'-UTR-välitteisessä säätelyssä. Vaihtoehtoiset 3'-UTR:t ovat erittäin tärkeitä kudosspesifiselle geeniekspressiolle sekä vaihtelevalle ilmentymiselle eri kehitysvaiheissa . Merkittävät muutokset ARA-tuotteissa ovat ominaisia useille syöpätyypeille . ARA:lla on myös tärkeä rooli proteiinin isoformien lokalisoinnissa. HuR -geenin proteiinituote on ARE:tä sitova proteiini, joka osallistuu monien ARE:tä sisältävien mRNA:iden stabilointiin. ARA:sta johtuen HuR-proteiinista muodostuu useita muunnelmia, jotka eroavat ilmentymistasoltaan, ja vaikka suurimmalta osalta tämän proteiinin transkripteistä puuttuu ARE, joillakin on edelleen toiminnallisia ARE:itä 3'-UTR:ssa. Nämä ARE:t pystyvät sitomaan HuR:ää ja siten tarjoamaan positiivista palautesäätelyä. Siten vaihtoehtoisten 3'-UTR:ien käyttö mahdollistaa yhden geenin proteiinituotteiden entistä suuremman monimuotoisuuden [10] .
MikroRNA :t ovat lyhyitä yksijuosteisia ei-koodaavia endogeenistä alkuperää olevia RNA -molekyylejä , joiden pituus on noin 20 nukleotidia. Ne ovat vuorovaikutuksessa kohde-mRNA:iden kanssa komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti ja yleensä estävät kohteen translaation tai aiheuttavat sen tuhoutumisen. Pääsääntöisesti mikroRNA-mRNA:n sitoutumiskohdat sijaitsevat jälkimmäisen 3'-UTR:ssa, vaikka jotkut niistä sijaitsevat 5'-UTR:ssa ja jopa koodaavassa alueella. MikroRNA:t ilmentyvät usein eri tavalla kudostyypistä ja kehitysvaiheesta riippuen, ja kaikille geeneille yhteisissä prosesseissa mukana olevien geenien on selektiivisesti vältettävä sekvenssejä transkripteissa, jotka ovat osittain komplementaarisia mikroRNA:iden kanssa, eli välttääkseen mikroRNA:n sitoutumiskohtien läsnäolon. Tällä valikoivalla välttämisprosessilla on valtava vaikutus 3'-UTR :n kehitykseen [11] .
Transkriptin stabiilisuuden muuttaminen mahdollistaa ekspression nopean hallinnan muuttamatta translaationopeutta. Tällainen mekanismi on tärkeä sellaisissa elintärkeissä prosesseissa kuin solujen kasvu ja erilaistuminen sekä sopeutuminen ympäristöolosuhteisiin. Parhaiten tutkitut säätelyelementit, jotka säätelevät mRNA:n stabiilisuutta, ovat AU-rikkaat elementit ( ARE :t ), jotka sijaitsevat joidenkin geenien mRNA:n 3'-UTR:ssä . Nämä elementit ovat kooltaan 50-150 nukleotidia ja sisältävät yleensä useita kopioita AUUUA-pentanukleotidista [12] .
Havaittiin, että ARE:iden sekvenssit eroavat toisistaan, ja AUUUA-aiheiden lukumäärän ja järjestelyn perusteella erotetaan kolme ARE-luokkaa:
AREt sitoutuvat proteiineihin ( ARE -sitoutumisproteiinit, ARE-BP:t ), jotka pääsääntöisesti myötävaikuttavat mRNA:n tuhoutumiseen vasteena erilaisille solunsisäisille ja ekstrasellulaarisille signaaleille, vaikka jotkut niistä säätelevät translaatiota . ARE: t säätelevät sytokiinejä , kasvutekijöitä , kasvainsuppressorigeenejä , protoonkogeenejä ja geenien, joiden proteiinituotteet osallistuvat solusyklin säätelyyn, koodaavien geenien , kuten sykliinien , entsyymien , transkriptiotekijöiden , reseptoreiden ja kalvoproteiinien , ilmentymistä . Tämä monimuotoisuus geeneissä, joiden transkriptit sisältävät ARE:itä, osoittaa transkriptin stabiilisuuden tärkeyden geenisäätelyssä [12] . Sen lisäksi, että ARE:t muuttavat mRNA:n stabiilisuutta, ne voivat myös aktivoida translaation, vaikka tämä mekanismi on vähemmän yleinen ja vähemmän ymmärretty [13] .
Toinen transkriptin vakautta säätelevä elementti on äskettäin löydetty GU-rikas elementti (GRE) . Se on vuorovaikutuksessa CUGBP1 :n kanssa, RNA:ta sitovan proteiinin kanssa, joka edistää siihen liittyvän mRNA:n hajoamista [13] .
Polyadenylaatio on prosessi, jossa lisätään sarja adenosiineja (eli poly(A)-häntä) epäkypsän RNA-transkriptin 3'-päähän [13] . On osoitettu, että 3'-UTR sisältää elementtejä, jotka säätelevät tätä prosessia. Siten on osoitettu, että kaikki polyadenylaatio-mRNA:t 20–30 nukleotidin etäisyydellä transkriptin 3'-päästä, johon poly(A)-häntä on kiinnittynyt, sisältävät AAUAAA-sekvenssin, polyadenylaatiosignaalin (polyadenylaatiosignaalit ). voivat olla myös läheisiä sekvenssejä, kuten AU /GUAAAA tai UAUAAA). Myöhemmin kävi ilmi, että vaikka AAUAAA-sekvenssi on ehdottoman välttämätön polyadenylaatiolle, on muita elementtejä, joita ilman poly(A)-hännän normaali kiinnittyminen on mahdotonta. Erityisesti GU-rikas sekvenssi tunnistettiin välittömästi AAUAAA:n jälkeen kohti 3'-päätä (sitä kutsutaan myös englanninkieliseksi alavirran sekvenssielementiksi, DSE ), sekä erityinen sekvenssi, joka sijaitsee välittömästi ennen AAUAAA:ta ( englanniksi ylävirran sekvenssielementti, USE ) . . Nämä alkuaineet ovat suurelta osin säilyneet paitsi nisäkkäille , myös kaikille eukaryooteille . Polyadenylaatiolle nukleotidit, jotka sijaitsevat leikkauskohdassa transkriptin 3'-päässä, ovat myös tärkeitä (poly(A)-häntä kiinnittyy tähän kohtaan tauon jälkeen). Siten 3'-UTR:lla on ratkaiseva rooli polyadenylaatioprosessissa [14] .
3'-UTR:lla on olennainen rooli mRNA :n peittoprosessissa . mRNA:n peittäminen tapahtuu esimerkiksi oogeneesin ja spermatogeneesin aikana , jolloin näiden prosessien aikana syntetisoitunut mRNA ei transloitu proteiiniksi, vaan sitä säilytetään inaktiivisessa tilassa, joskus melko pitkään. Hedelmöityksen ja varhaisen alkion synnyn aikana äidin mRNA:t paljastuvat ja niistä syntetisoidaan tarvittavat proteiinit. mRNA:n peittämistä ja varastoitumista esiintyy myös aikuisen organismin erilaistuvissa somaattisissa soluissa pitkään [15] .
mRNA:n peittämisen ilmiötä tutkittiin ensimmäisen kerran simpukoissa Spisula solidissima vuonna 1990. Kävi ilmi, että suuri määrä ribonukleotidireduktaasin ja sykliini A pientä alayksikköä koodaavaa peitettyä mRNA:ta on varastoitu sen munasoluihin . On osoitettu, että kun mRNA on peitetyssä tilassa, peittävien proteiinien kompleksi liittyy kohtaan sen 3'-UTR:ssa. Kävi myös ilmi, että naamioiduilla mRNA:illa on voimakkaasti lyhennetty poly(A) häntä, 200–250 adenyylitähteestä 20–40. Kun mRNA avataan, peittävät proteiinit fosforyloituvat , minkä seurauksena cap vapautuu estävästä proteiinista ja mRNA:n polyadenylaatio sytoplasmisen poly(A)-polymeraasin vaikutuksesta stimuloituu palauttaen pitkän poly(A)-häntän, joka tarvitaan tehokas käännös [16] .
3'-UTR on joskus mukana prosessissa, jossa harvinainen mutta toiminnallisesti tärkeä aminohappo , selenokysteiini , sisällytetään polypeptidiketjuun . Selenokysteiinille ei ole erityistä kodonia, ja Sec tRNA on kiinnittynyt UGA-terminaatiokodoniin, mutta vain silloin, kun sitä seuraa erityinen selenokysteiinin lisäyssekvenssi - SECIS , joka muodostaa sekundaarirakenteen tunnusomaisen elementin. SECIS voi sijaita huomattavalla etäisyydellä (jopa 200 nukleotidia) UGA:sta, ja arkeissa ja eukaryooteissa se sijaitsee mRNA:n 3'-UTR:ssa [17] [18] .
NMD ( nonsense - mediated decay ) on tehokas mekanismi ei - toimivien mutanttitranskriptien tuhoamiseen . Yleensä tämän mekanismin tehokkuuden määrää mutaation sijainti suhteessa eksoniliitokseen, mutta 3'-UTR:lla voi myös olla jokin rooli. Translaation lopetusmekanismi ennenaikaisissa lopetuskodoneissa riippuu terminaattorikodonin ja poly(A)-sitoutuvan proteiinin PABPC1 välisestä etäisyydestä . On osoitettu, että stop-kodonin ja poly(A)-hännän välisen etäisyyden kasvu laukaisee NMD:n, ja muutokset 3'UTR:n spatiaalisessa rakenteessa voivat moduloida NMD:tä [8] .
Tiedetään, että mRNA pystyy sulkeutumaan renkaaksi (circularization) poly(A) -häntään sitoutuvien erityisten proteiinien vuorovaikutuksen ansiosta , mikä helpottaa eIF4F-tekijän sitoutumista korkkiin . Tämän seurauksena mRNA saa suljetun muodon, translaation aloitus stimuloituu ja translaation tehokkuus lisääntyy. Kuitenkin joissakin tapauksissa saman mRNA:n 5'-UTR ja 3'-UTR voivat sitoutua toisiinsa. Esimerkiksi ihmisen p53 -geenin mRNA:ssa on alueita 5'-UTR:ssa ja 3'-UTR:ssä, jotka ovat komplementaarisia toisilleen. Sitoutumalla toisiinsa ja translaatiotekijään RPL26 ne lisäävät siten p53-proteiinin translaation tehokkuutta vasteena DNA -vauriolle [8] .
Ihmisen eri geenien mRNA:iden analyysi osoitti, että 5'-UTR sisältää motiivin , joka on spesifisesti vuorovaikutuksessa mikroRNA:iden 3'-päiden kanssa, kun taas monilla näistä mRNA:ista on 3'-UTR:lle komplementaarinen kohta 5'-päässä. . Lisätutkimukset ovat osoittaneet, että 5'-UTR: n sitoutuminen miRNA :han helpottaa mRNA:n 5'-pään sitoutumista 3'-päähän, ja mRNA:illa, joiden aktiivisuus määräytyy vahvasti miRNA:n avulla, on ennustettavissa olevat sitoutumiskohdat molemmissa UTR:issä. Tällaisia mRNA:ita kutsutaan miBridgeksi. Lisäksi havaittiin, että näiden sitoutumiskohtien menetys vähensi transkriptin translaation miRNA-ohjattua repressiota. Siten havaittiin, että UTR-sitoutumiskohdat toistensa kanssa ovat välttämättömiä mRNA:n translaation suppressoimiseksi. Tämä osoittaa, että 5'-UTR:n ja 3'-UTR:n komplementaarinen vuorovaikutus on välttämätön geeniekspression tarkalle säätelylle [9] .
Bakteeri - mRNA sisältää myös 5'- ja 3'-transloitumattomia alueita [19] [20] .
Toisin kuin eukaryootit, pitkät 3'-UTR:t ovat harvinaisia bakteereissa ja huonosti ymmärrettyjä. Joillakin bakteereilla, erityisesti Salmonella entericalla , tiedetään kuitenkin olevan mRNA:ita, joissa on eukaryoottimaisesti pitkät 3'-UTR:t ( S. entericassa tämä on hilD- mRNA ). Oletetaan, että hilD 3'-UTR:t suorittavat erilaisia toimintoja, erityisesti ne vaikuttavat niiden mRNA:iden kiertoon, koska näiden alueiden deleetio aiheutti vastaavien mRNA:iden määrän kasvun [21] .
Transloitumattomia alueita on myös monien arkkien mRNA:ssa . Erityisesti metanogeenisen arkean Methanococcus jannaschii 5'- ja 3'-UTR-mRNA:ssa (kuten muissakin Methanopyrales- ja Methanococcales -lahkojen edustajissa ) on lokalisoitu SECIS -elementti , joka on vastuussa aminohappo selenokysteiini polypeptidiketjuun [ 22 ] .
On todettu, että useimpien haloarkeoiden , samoin kuin Pyrobaculum ja Sulfolobus mRNA:sta puuttuu selvä 5'-UTR, mutta arkeisten metanogeenien mRNA:lla on pitkät 5'-UTR:t. Tässä suhteessa oletetaan, että translaation alkamismekanismi metanogeenisissa arkeoissa voi olla erilainen kuin muiden tämän alueen edustajien [23] . Kuitenkin haloarkeaalinen mRNA sisältää 3'-UTR:t ja niiden 3'-päät eivät käy läpi transkription jälkeistä modifikaatiota. Yllättäen niistä haloarkeaalisista transkripteistä, joilla on 5'-UTR, puuttuu Shine-Dalgarno-sekvenssi. Haloarkean 3'-UTR:n pituus vaihteli 20 - 80 nukleotidin välillä; mitään konservoituneita rakenteellisia motiiveja ja sekvenssejä ei ole tunnistettu translaation lopetusalueen penta-U-nukleotidia lukuun ottamatta [24] .
Monissa viruksissa translaation aloitus tapahtuu cap - riippumattomalla mekanismilla ja tapahtuu IRES -elementtien kautta, jotka sijaitsevat 5'-UTR:ssa [25] . Viruksista on kuitenkin löydetty toinen cap-riippumaton translaation aloitusmekanismi, joka ei liity IRESiin. Tämä mekanismi on läsnä monissa kasviviruksissa . Tässä tapauksessa 3'-UTR:ssa on erityinen cap- riippumaton käännöselementti (CITE) . Usein CITE sitoo translaatiotekijöitä, esimerkiksi eIF4F-kompleksin, ja on sitten vuorovaikutuksessa komplementaarisesti 5'-pään kanssa toimittaen translaation aloitustekijät aloituskohtaan [26] .
Viruksissa, joiden genomia edustaa yksijuosteinen RNA-molekyyli, jolla on positiivinen polariteetti , 3'-UTR ei ainoastaan vaikuta translaatioon, vaan on myös mukana replikaatiossa : siitä alkaa virusgenomin replikaatio [27] ] .
Tuhkarokkoviruksella ( Paramyxoviridae -perheen Morbillivirus - suku ) on genomi, jota edustaa yksijuosteinen RNA-molekyyli, jonka polariteetti on negatiivinen. Sen M- ja F-geeneille on perustettu mielenkiintoinen mekanismi. Näiden geenien mRNA:illa on pitkät UTR:t; ne muodostavat ~ 6,4 % mRNA:n kokonaismäärästä. Vaikka nämä geenit eivät ole suoraan mukana replikaatiossa , M-geenin 3'-UTR-mRNA lisää M-proteiinin ilmentymistä ja laukaisee siten genomin replikaation. Samanaikaisesti F-geenin mRNA:n 5'-UTR vähentää F-proteiinin muodostumista ja siten tukahduttaa replikaatiota [28] .
Tutkiessaan 3′-UTR:n rakennetta ja toimintaa tutkijat käyttävät useita erilaisia menetelmiä. Vaikka tietyn 3'-UTR:n osoitettaisiin olevan läsnä tietyssä kudoksessa, täydellisen kuvan saamiseksi sen toiminnoista on tarpeen analysoida sen erilaisen lokalisoinnin vaikutukset, määrittää toiminnan kesto, kuvata vuorovaikutuksia trans- säätelyproteiinit ja vaikutus translaation tehokkuuteen [29] . Bioinformatiikan menetelmillä, jotka perustuvat primaarirakenteen (eli nukleotidisekvenssin) analyysiin, voidaan etsiä ARE-elementtejä ja mikroRNA:n sitoutumiskohtia tietystä 3'-UTR:sta. Kokeellisilla menetelmillä saadaan aikaan sekvenssejä, jotka ovat vuorovaikutuksessa tiettyjen transsäätelyproteiinien kanssa, ja tällä hetkellä sekvensointitietojen ja kokeellisten tietojen perusteella on mahdollista löytää vuorovaikutuskohtia tiettyjen proteiinien kanssa tietystä transkriptistä [30] . Indusoimalla keinotekoisesti mutaatioita 3'-UTR:ssa, kuten sellaisia, jotka vaikuttavat terminaattorikodoniin, polyadenylaatiosignaaliin tai 3'-UTR:n sekundaarirakenteeseen, on mahdollista selvittää, kuinka mutaatiot näillä alueilla voivat johtaa translaatiohäiriöihin ja sairauksien ilmaantuminen (lisätietoja 3'-UTR:ään liittyvistä sairauksista, katso alla) [31] . Joten kaikkien näiden menetelmien avulla voimme kehittää ymmärrystämme cis-säätelyelementtien rakenteesta ja toiminnasta 3'-UTR:ssa sekä proteiineista, jotka ovat vuorovaikutuksessa 3'-UTR:n kanssa.
3'-UTR:ään vaikuttavat mutaatiot ovat tärkeitä, koska yksi tällainen mutaatio voi vaikuttaa monien geenien ilmentymiseen. Vaikka transkription tasolla mutaatiot vaikuttavat spesifisiin alleeliin ja fysikaalisesti toisiinsa liittyviin geeneihin, koska 3'-UTR:ää sitovat proteiinit ovat myös mukana mRNA:n prosessoinnissa ja viennissä ytimestä. Siten mutaatio voi vaikuttaa toisiinsa liittyviin geeneihin [32] . Esimerkiksi ARE:n mutaatiot johtavat ARE:tä sitovien proteiinien toimintahäiriöön, mikä johtaa sairauksien, kuten hematopoieettisten elinten pahanlaatuisen rappeutumisen ja leukemian kehittymiseen [33] [34] . Lisääntynyt CTG-trinukleotidin pitoisuus myotoniiniproteiinikinaasigeenin 3'-UTR: ssä aiheuttaa myotonista dystrofiaa . Tandem-toistoista koostuvan 3 kb:n retrotransposonin insertio fukutiiniproteiinigeenin 3'-UTR: ään on liitetty Fukuyama-tyyppiseen synnynnäiseen lihasdystrofiaan [29] . Muutokset 3'-UTR:ssa lokalisoituneissa elementeissä liittyvät sellaisten ihmisten sairauksien kehittymiseen, kuten akuutti myelooinen leukemia , alfa-talassemia , neuroblastooma , keratinopatia, aniridia , IPEX-oireyhtymä , synnynnäiset sydänvauriot [31] . Joidenkin näiden sairauksien yhteys spesifisiin 3'-UTR-elementteihin on esitetty alla olevassa kaaviossa.