15. Рнк интерференция.
Процесс подавления экспрессии гена на стадии транскрипции, трансляции, деаденилирования или деградации мРНК при помощи малых молекул РНК.
Процесс РНК-интерференции начинается с действия фермента Dicer (эндонуклеазы, относится к семейству РНКаз III), который разрезает длинные молекулы двуцепочечной РНК (dsRNA) на короткие фрагменты порядка 21—25 нуклеотидов, называемые siRNA (малые интерферирующие РНК, которые характеризуются 2- нуклеотидными 3’-концевыми выступами.). Эффекторные белки (Аргонавт), участвующие в узнавании комплементарной последовательности в составе комплекса РНК-РНК
РНК-интерференция осуществляет «разрезание» транскриптов, подавление трансляции, обеспечивает образование гетерохроматина (сайленсинг хроматина), а также принимает участие в перестройках генома.
Малые интерферирующие РНК
Малые интерферирующие РНК представляют собой двуцепочечные РНК длиной 21—25 нуклеотидов с двумя неспаренными выступающими нуклеотидами на 3'-концах. Каждая цепочка нуклеотидов имеет фосфатную группу на 5'-конце и гидроксильную группу на 3'-конце. Такая структура siRNA образуется в результате активности фермента Dicer, субстратом которого являются длинные двуцепочечные РНК или короткие РНК, содержащие шпильки. Дуплексы малых интерферирующих РНК поступают далее в каталитический комплекс RISC, где при участии белка Argonaute происходит расплетение дуплекса и образование комплементарного комплекса короткой антисмысловой РНК со специфической последовательностью в кодирующей области мРНК, что приводит к дальнейшей деградации последней. В отличие от микроРНК, малые интерферирующие РНК, как правило, точно спариваются с мишенью и приводят к эндонуклеолитическому расщеплению единственной специфической мРНК
Микро РНК
МикроРНК (англ. MicroRNA, miRNA) представляют собой некодирующие РНК длиной 21—22 нуклеотида, принимающие участие в регуляции экспрессии генов. МикроРНК связываются со специфическими последовательностями мРНК в 3'-нетранслируемой области и вызывают ингибирование трансляции либо удаление поли(А)-хвоста. Молекулы микроРНК экспрессируются в виде первичных транскриптов длинных генов, кодирующих предшественники микроРНК (англ. pri-miRNA, primordial miRNA), и после процессинга в ядре клетки представляют собой pre-miRNA — структуры вида стебелёк-петля длиной около 70 нуклеотидов. Комплекс процессинга pri-miRNA в pre-miRNA содержит фермент с активностью РНКазы III, называемый Drosha, и белок, связывающий двуцепочечную РНК, — Pasha. Двуцепочечная часть pre-miRNA связывается и разрезается белком Dicer (у Drosophila melanogaster микроРНК и малые интерферирующие РНК процессируются разными изоформами фермента Dicer); при этом образуется зрелая молекула микроРНК, которая может далее поступать в RISC. Известен также путь образования микроРНК, независимый от Dicer. Процессинг предшественника микроРНК в данном случае осуществляется белком Argonaute 2
Основные этапы РНК-интерференции:
Продукция малых РНК молекул: РНК-интерференция начинается с производства малых РНК, таких как siRNA и miRNA (микро РНК). SiRNA часто происходят из длинных двуцепочечных РНК, которые могут быть результатом вирусной инфекции или синтезироваться искусственно для экспериментальных целей. MiRNA обычно образуются из одноцепочечных предшественников, которые могут кодировать множество различных мишеней, и играют важную роль в регуляции генов.
Распознавание и обработка РНК молекул: Двуцепочечные молекулы РНК, включая siRNA и miRNA, распознаются специфическим ферментом — Dicer (в случае siRNA). Этот фермент нарезает длинные молекулы РНК на короткие двуцепочечные фрагменты (около 20-25 нуклеотидов), которые затем вступают в состав комплекса RISC (RNA-induced silencing complex/комплекс сайленсинга, индуцированный РНК), что является ключевым элементом интерференции.
Интеграция в комплекс RISC и подавление экспрессии генов: В комплексе с белками RISC происходит отделение одной из цепочек РНК, оставшаяся цепочка (так называемая "стримовая" или "мишенная" цепочка) становится матрицей для поиска и связывания с комплементарными участками мРНК в клетке. Когда эта молекула РНК находит комплементарный участок в мРНК, происходит либо деградация мРНК (для siRNA), либо блокировка трансляции (для miRNA), что приводит к снижению уровня белка, кодируемого этим геном.
Деградация мРНК или подавление трансляции: Если взаимодействие между малой РНК и мРНК происходит идеально, молекула мРНК разрушается с помощью экзонуклеаз (например, белков Argonaute в составе RISC). В случае менее точного связывания происходит ингибирование трансляции мРНК в белок. Это позволяет клетке контролировать уровень экспрессии определённых генов и адаптировать его в зависимости от нужд.