Схема маскирования-демаскирования мРНК (oskar-mRNA, nanos-mRNA) в процессах раннего эмбриогенеза дрозофилы

Схема маскирования мРНК (oskar-mRNA) в клетках-кормилицах яичников дрозофилы

Блокада инициации трансляции:

(1)связывание первичного маскирующего белка Bruno с маскирующим элементом BRE в 3’-НТО,

(2)связывание белка Cup с белком Bruno,

(3)связывание 3’-НТО-связанного Cup с кэп- связанным eIF4E.

Сход рибосом в результате блокады инициации, массированное связывание белка YB-1.

Индукция образования мРНП-частиц 3’-НТО-связанным белком Bruno,

их олигомеризация в крупные (50S-80S) частицы, несущие маскированную мРНК (информосомы).

Заключительная стадия маскирования мРНК: конденсация мРНП,

формирование информосом как запасной формы мРНК в яйцеклетках

Регуляция трансляции у эукариот:

Микро-РНК

Открытие микроРНК и их регуляторного действия на трансляцию

эукариотических мРНК

A. Fire, S. Xu, M.K. Montgomery, S.A. Kostas, S.E. Driver, and C.C. Mello (1998) Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature 391: 806-811.

S. Xu, M.K. Montgomery, and A. Fire (1998) RNA as a target of double-stranded RNA-mediated genetic interference in Caenorhabditis elegans. Proc. Natl. Acad. Sci.USA 95: 15502-15507.

A.A. Aravin, N.M. Naumova, A.V. Tulin, V.V. Vagin, Y.M. Rozovsky and V.A. Gvozdev (2001) Double- stranded RNA-mediated silencing of genomic tandem repeats and transposable elements in the D. melanogaster germline. Curr. Biol. 11: 1017-1027.

M. Lagos-Quintana, R. Rauhut, W. Lendeckel and T. Tuschl (2001) Identification of a novel genes coding for small expressed RNAs. Science 294: 853-858.

N.C. Lau, L.P. Lim, E.G. Weinstein and D.P. Bartel (2001) An abundant class of tiny RNAs with probable regulatory roles in Caenorhabditis elegans. Science 294: 858-862.

R.C. Lee and V. Ambros (2001). An extensive class of small RNAs in Caenorhabditis elegans. Science 294: 862-864.

G. Ruvkun (2001) Glimpses of a tiny RNA world. Science 294: 797-799. D. Baulcombe (2002) An RNA microcosm. Science 297: 2002-2003.

D.P. Bartel (2004) MicroRNAs: Genomics, biogenesis, mechanism, and function. Cell 116: 281-297.

Общие сведения о микроРНК

(1)МикроРНК – открытый на рубеже тысячелетий вид некодирующих коротких (21-25 нуклеотидных остатков) полирибонуклеотидов, контролирующих трансляцию мРНК в клетках эукариот.

(2)Белок-синтезирующий аппарат в клетках высших эукариот функционирует в море микроРНК, и большая доля клеточных мРНК находится под их контролем. У человека насчитываются сотни различных микроРНК, и экспрессия по крайней мере трети его генов, кодирующих белки, контролируется этими микроРНК.

(3)Под контролем каждого вида микроРНК обычно находится целая группа (семейство) мРНК, так или иначе вместе участвующих в определенных процессах эмбрионального развития, клеточной дифференцировки, органогенеза, и т.п.

(4)Контроль осуществляется через комплементарное (полное или частичное) связывание молекул микроРНК с клеточными мРНК – как правило, с их

3'-нетранслируемыми областями, что индуцирует избирательное выключение

трансляции с последующей деградацией соответствующих мРНК, или с их маскированием.

(5)Накапливающиеся экспериментальные данные все больше наводят на мысль, что основной механизм действия микроРНК и его белкового партнера (Argonaute) должен заключаться в прямом воздействии на транслирующие полирибосомы. Однако, молекулярный механизм (или механизмы) действия микроРНК на полирибосомы остается пока полной загадкой.

Биогенез микроРНК

(1)МикроРНК в клетках образуются из специальных некодирующих транскриптов, формирующих длинные двуспиральные шпильки с многочисленными боковыми петлями. В ядре происходит выщепление укороченной шпильки из более длинного транскрипта.

(2)После транспорта в цитоплазму шпилька связывается со специальной мультидоменной эндонуклеазой под названием «Dicer», которая вырезает двуспиральный участок длиной около 22-24 нуклеотидных пар.

(3)Этот дуплекс расплетается хеликазой, и одна из цепей, представляющая собой зрелую микроРНК, передается от Dicer на белковый комплекс, обозначаемый как «RISC» (RNA-Induced Silencing Complex), а комплементарная цепь освобождается и разрушается.

(4)Основой комплекса RISC является крупный (около 100 кДа) белок, обозначаемый как «Argonaute»; именно с ним оказывается связанной цепь микроРНК.

(5)МикроРНК в комплексе с RISC (белком Argonaute) специфически взаимодействует с полностью или частично комплементарными участками в 3 -НТО молекул мРНК, что приводит к инактивации этих мРНК.

Общая схема механизмов регуляции трансляции