2.5 Роль рнк-рнк взаимодействий для регуляции с помощью asRna

Для реализации любого механизма регуляции с помощью asRNA необходимо физическое взаимодействие asRNA с ее мишенью. На первый взгляд можно ожидать, что идеально комплементарные РНК легко образуют термодинамически выгодную двухцепочечную РНК-спираль. Однако, обе РНК имеют свои индивидуальные вторичные структуры; все нуклеотиды спрятаны в стабильной внутримолекулярной спирали и не могут взаимодействовать с комплементарными основаниями второй РНК. Для первой стадии взаимодействий необходимы одноцепочечные или слабо структурированные комплементарные участки (Busch A et al, 2008; Kertesz M et al, 2007; Mückstein U at al, 2006). Кроме того, кодирующие области бактериальных мРНК часто покрывается рибосомами, и, наконец, обе РНК может взаимодействовать с РНК- связывающими белками, которые препятствуют взаимодействию мРНК- asRNA. Необходимость структурной доступности иллюстрируется системой токсин-антитоксин Ibs/Sib у E. Coli (Fozo EM. et al, 2008).

Когда завешается первичное взаимодействие, образуется полноразмерный дуплекс, который служит субстратом для дальнейшей обработки РНКазой III (Drider D, Condon C, 2004). Тем не менее, на определенном промежутке времени, биологически активный комплекс asRNA / мРНК не обязательно формирует полноразмерный гетеродуплекс. Несколько asRNA плазмидного происхождения образуют функционально соответствующих четырех направленные структуры с их мРНК (Kolb FA et al, 2008). Действительно, несколько asRNA рассмотренные в обзоре (Jens G, Wolfgang R.H, 2011) не требуют РНКазы III, а требуют РНКазы Е или неизвестный РНКазы (Takada A et al, 2007) что указывает на существование функциональных комплексов, полностью не спаренных.

2.6 Биологическое значение asRNA бактерий В свете большого числа asRNA в различных микроорганизмах возникает вопрос что выгоднее: регуляция генов asRNA, регуляторными белками или транс-действующими некодирующими РНК (Jens G, Wolfgang R.H, 2011).

2.6.1 Количественная оценка asRNA Регулирующие РНК, которые стехиометрически взаимодействуют с их целью (то есть, деградируют или поглощаются целью, например, IsrR (Dühring U et al, 2006)) может быть описана моделью порогового линейной отклика (Levine E et al, 2007). Для регулирования транскрипции белками экспрессия мРНК-мишени всегда пропорциональна активности промотора, в результате чего существует линейная зависимость от регуляторного белка (Levine E et al, 2007). Для РНК-регуляции экспрессия целевого гена зависит от активности его промотора и числа доступных регуляторных молекул РНК. Экспрессия подавляется при условии, что транскрипция регулятора превышает транскрипцию мишени (репрессированный режим), и его экспрессия линейно возрастает, когда концентрация мРНК опережает концентрацию регулятора (экспрессивный режим). Пороговое значение определяет транскрипцию (или деградацию). Для подтверждения исследовали количественное влияние IsrR asRNA в системе IsrR/isiA (Dühring U et al, 2006; Legewie S et al, 2008). В этом случае asRNA вызывает задержку экспрессии мРНК по сравнению с другими генами того же регулона. Из-за сильного влияния IsiA на фотосинтетический аппарат (Dühring U et al, 2006), организму выгодно экспрессировать IsiA позже других генов, индуцируемых вызванным железом стрессом. В случае короткого периода стресса, белок не экспрессируется, другими словами, сигналы фильтруются. Кроме того, восстановление в состояние предварительного напряжения происходит быстро из-за быстрого истощения мРНК с помощью IsrR и других регуляторных РНК (Legewie S et al, 2008; Shimoni Y et al, 2007).

Провели сравнения динамики посттрансляционной белковой регуляции, регуляции транскрипции и посттранскрипционной регуляции с помощью РНК (Legewie S et al, 2008; Shimoni Y et al, 2007). Выяснилось, что если соответствующие регуляторы уже присутствуют в клетке, регулирование на основе РНК быстрее, чем регуляции транскрипции, но медленнее, чем белок-белковые взаимодействия. Однако, если регулирующие структуры должны быть вновь синтезированы в ответ на внезапный стресс, регулирование на основе РНК происходит быстрее других механизмов. Следовательно, такая регуляция является предпочтительной, когда необходимы быстрые реакции (Legewie S et al, 2008; Shimoni Y et al, 2007). Общей идеей для всех этих моделей является то, что свойства регулирующих РНК обсуждаются на основе бактериальной популяции в целом, учитывая показатели большого числа клеток.