2.6.2 Стохастический взгляд на рнк-регуляцию

Если говорить об отдельных клетках, в игру вступают эффекты случайности. Биологические процессы, такие как транскрипция, страдают от флуктуаций, таких как транскрипционные всплески (Golding I et al, 2005). Это неизбежно приводит к экспрессивному шуму, который описывает, как сильно значение экспрессии для каждой отдельной клетки отличается от среднего уровня экспрессии гена в популяции. Шум от регуляции транскрипции сравнивали с шумом в результате посттранскрипционного регулирования с помощью РНК (Mehta P et al, 2008). Было показано, что регуляторные РНК подавляют экспрессию гена более надежно и с большей устойчивостью к шуму, чем при регуляции транскрипции (Levine E, Hwa T, 2008; Mehta P et al, 2008). Это особенно важно, если экспрессия гена сильно влияет на организм, например, случай с isiA (Dühring U et al, 2006) и потенциально вредных генетических элементов, таких как транспозоны (Beaume M et al, 2010; Nagy Z, Chandler M, 2004; Sittka A et al, 2008). С другой стороны, режим, в котором мРНК и регулятор имеют аналогичные концентрации (вблизи порога), чрезвычайно чувствителен к шуму (Mehta P et al, 2008). Это приводит к высоким уровням собственных шумов. Систематическое изучение генов со своими asRNA в дрожжах показали, что эти гены действительно имеют более высокий уровень изменчивости экспрессии (Xu Z et al, 2011). Такие шумовые эффекты должны сделать регуляторные РНК невыгодной для точной регулировки концентрации белка. Тем не менее, в некоторых случаях, шум может быть биологической значимым, поскольку это может привести к усилению фенотипической гетерогенности клеток в генетически однородной популяции микроорганизмов и делает популяцию в целом более устойчивой к быстрым изменениям окружающей среды (Jens G, Wolfgang RH, 2011). Кроме того решение клеточной судьбы (развитие устойчивости, например) требует наличия шума в точке принятия решения (Dubnau D et al, 2006; Veening JW et al, 2008).

2.6.3 Другие аспекты регуляции с помощью asRna

Антисмысловая транскрипции также имеет большое значение для связи экспрессии соседней генов. Это может быть достигнуто asRNA, которые перекрывают более одного гена, перекрывающимися мРНК или двунаправленными промоторами (Xu Z et al, 2011). Эта связь может также распространяться на сохранение кластеров генов в процессе эволюции, как показано для литического цианофага S- PM2, который заражает штаммы морских Synechococcus (Millard ADet al, 2010). У него asRNA CfrI связывает два отдельных генетические элемента. Один ген psbA для вирусного белка D1, а другой ген кодирует хозяйскую эндонуклеазу F-CphI (Zeng Q et al, 2009). Наконец, asRNA может подавлять экспрессию отдельных генов в составе оперонов, которые отвечают на внешние и внутренние сигналы. Есть несколько примеров генов с более чем одной asRNA (D'Alia D et al, 2010; Georg J et al, 2009; Mitschke J et al, 2011; Sharma CM, 2010), а вместе с регуляторными белками и другими нкРНК они могут объединять несколько сигналов, чтобы регулировать экспрессию гена-мишени в ответ на истинную ситуацию.