Посттранскрипційне мовчання гену опосередковується перешкоджанням рнк

У вищих еукаріот включно із нематодами, плодовими мушками, рослинами і ссавцями виявлено клас РНК, які опосередковують мовчання визначених генів. РНК взаємодіє із мРНК часто у ділянці 3’ UTR, призводячи до деградації мРНК, або до інгібування трансляції. В будь-якому випадку мРНК, а значить і ген який вона кодує стають мовчазними. Така форма регуляції експресії генів контролює процес розвитку організму у часі в щонайменше декількох видах. Вона також використовується у ролі захисного механізму проти вторгнення РНК вірусів (особливо важливих для рослин, у яких немає імунної системи) і для контролю активності транспозонів.

Рисунок 28-32

Трансляційна регуляція еукаріотичної мРнк

Один із найважливіших механізмів трансляційної регуляції в еукаріот заключається у приєднанні трансляційних репресорів (РНК-зв’язуючих протеїнів) до специфічних сайтів в 3’ нетрансльованих ділянках (3’UTR) мРНК. Такі протеїни взаємодіють із еукаріотичними факторами ініціації чи з рибосомою (див.Рис.27-22) і попереджують чи сповільнюють трансляцію.

Підписи: рибосомальна субодиниця 40S; 5’ шапочка; eIF3; 3’ полі(А) зв’язуючий протеїн; eIF4E; eIF4G; АААА(А)_n; АУГ; трансляційний репресор; 3’ нетрансльована ділянка (3’НТД).

Крім цього, малі молекули РНК можуть відігравати дуже важливу роль (хоча до кінця невідому) в формуванні гетерохроматину.

Малі РНК деколи називають мікро-РНК (міРНК, miRNAs, англ). РНК, що існують лише короткі проміжки часу протягом розвитку організму називаються малими короткочасними РНК (мкРНК). У вищих еукаріот виявлено сотні різноманітних міРНК. Вони транскрибуються як попередники РНК завдовжки із 70 нуклеотидів із внутрішніми комплементраними послідовностями здатними утворювати шпилькоподібні структури (Рис. 28-33). Їх попередники розрізаються ендонуклеазами і формують короткі дуплекси завдовжки від 20 до 25 нуклеотидів. Найкраще охарактеризована нуклеаза називається дайсером (Dicer, англ.), а ендонуклеази цієї родини широко розповсюджені серед вищих еукаріот. міРНК переноситься до мРНК-мішені (або до вірусної чи транспозонної РНК) і інгібує трансляцію чи призводить до деградації РНК (Рис.28-33а).

Такий механізм регуляції експресії генів має цікаве і дуже важливе практичне значення. У випадку доставки в організм дуплексної молекули РНК, послідовність нуклеотидів якої відповідає послідовності нуклеотидів практично будь-якої мРНК, дайсер ендонуклеаза розрізає дуплекс на короткі фрагменти (dice – нарізати кубиками, англ.), що носять назву коротких перешкоджувальних РНК (кпРНК; siRNA- small interference RNA, англ.). Вони приєднуються до мРНК і в результаті призводять до мовчання відповідного гену (Рис.28-33б). Описаний процес носить назву РНК перешкоджання (РНКп; RNA interference, RNAi, англ.). В рослин таким методом ефективно можна заставити мовчати буквально будь-який ген. В нематод просте включення дуплексної РНК у поживне середовище для хробаків призводить до дуже ефективного гальмування гену-мішені. Цей метод швидко став важливим знаряддям в тривалих зусиллях направлених на вивчення функцій генів, завдяки його можливості перешкоджати функціонуванню гену без створення мутантних організмів. Цей метод пробують приміняти і у відношенні людини. Синтезована в лабораторіх кпРНК заблоковує ВІЧ і поліовірусні інфекції в кільтурах клітин людини на термін до одного тижня. Хоча такі праці є лише на початку свого становлення, швидкий прогрес уможливлює РНК перешкоджання притягувати належну увагу для можливого використання у медицині.

Рисунок 28-33