МікроРНК людини: загальні положення
Локалізація та структурна організація генів мікроРНК людини
Якщо говорити про гомології між генами мікроРНК людини і тваринами, то потрібно зазначити, що вона досить велика. Сталість генів мікроРНК у різних видів свідчить про те, що закодовані ними функції консервативні. Дослідники показали, що безліч генів мікроРНК еволюційно консервативні і деякі з них схожі у черв'яків і людини.
Також відзначається розміщення генів або кластерів генів мікроРНК в певних місцях геному:
близько до так званим fragile sites (FRAs) або всередині них (рис.1);
близько до сайтів інтеграції HPV16;
близько до регіонів, асоційованим з раком (CAGRs - cancer-assciated genomic regions);
близько до гомеобокс (Нох) або в них (рис.2);
Освіта і процесинг первинних мікроРНК
Як вже було сказано, гени мікроРНК не відрізняються за своєю структурою від генів мРНК і первинні мікроРНК і мРНК еквівалентні за своєю структурою. Так само як і первинний транскрипт мРНК, pri-miRNA має сар і Поліани-хвіст.
Транскрипція pri-miRNA здійснюється РНК полімеразою II. Первинний транскрипт є РНК розміром
У свою чергу Drosha є ферментом, безпосередньо забезпечує процесинг і перетворення pri-miRNA в pre-miRNA.
Для того, щоб сформувати pre-miRNA, Drosha повинен зробити два надрізи на pri-miRNA. Для цього в у ферменту в середній його частині є два домена RIIIDs, які формують внутрішньомолекулярний димер. RIIIDа надрізає нитка РНК з 3?-Кінців, а RIIIDb - з 5?-Кінців, причому надрізи виробляються доменами незалежно. Мікропроцесорний комплекс здатний.
Для того, щоб комплекс дізнався потрібну ділянку pri-miRNA, вся pri-miRNA повинна мати вторинну структуру, в якій була б термінальна петля? 10 нуклеотидам, і стовбур, довше, ніж у pre-miRNA, сформованої в подальшому з цієї pri-miRNA . Drosha здатний вирізати pre-miRNA з pri-miRNA в тому випадку, якщо ствол з термінальною петлею фланкирован з 5? і 3? решт некомліментарнимі нуклеотидами. Для успішного пізнавання Drosha їх розміри повинні бути 7-13 нуклеотидів з 5?-Кінців і 10-30 нуклеотидів з 3?-Кінців. Чим більше довжина некомпліментарних ділянок з 5? і 3? решт, тим більша ймовірність того, що Drosha виріже структуру стовбур-петля.
Таким чином, процесинг pri-miRNA можна розділити на наступні етапи:
DGCR8 мікропроцесорного комплексу знаходить на pri-miRNA ствол і з ув'язується з ним;
Р-багатий регіон Drosha связиваестя з петлею на вершині стовбура (термінальної петлею);
В результаті утворюється pre-miRNA розміром близько 70 нуклеотидів з петлею на кінці стовбура і виступом в два нуклеотиду на 3?-Кінців.
Структурна організація і процесинг попередників мікроРНК
Весь вищевикладений процес формування pre-miRNA відбувається в ядрі.
Для подальшого перетворення в мікроРНК ця структура повинна вийти з ядра в цитоплазму. Щоб pre-miRNA могла зробити це, вона повинна зв'язатися з ядерним експортним фактором Exportin 5, чинним разом з GTP-зв'язуючим кофактром Ran. Комплекс pre-miRNA / Exportin 5 / Ran-GTP мігрує в цитоплазму, де відбувається гідроліз GTP, що індукує вивільнення pre-miRNA.
На зв'язування з pre-miRNA впливають такі особливості її будови: а) розміри стовбура; б) наявність виступу в два нуклеотиду на 3?-кінців. Розміри петлі ніяк не позначаються на здатності Exportin 5 зв'язуватися з pre-miRNA.
Після того, як pre-miRNA відділяється від Exportin 5, в роботу вступає Dicer. Dicer (молекулярна маса близько 220 кДа) відноситься до 3 класу РНКаза III подібних ендонуклеаз і має наступні функціональні області в своїй молекулі: а) DEAD-box; б) РНК-хеліказний / АТФ-азний домен; в) DUF283 - функція не відома; г) PAZ; д) два RIIID (RIIIDa і RIIIDb) і е) dsRBD.
Функціональна роль зрілих мікроРНК
Після того, як утворилася мікроРНК, вона повинна вбудуватися в еффекторний комплекс, відомий як RISC. RISC являє собою складний Мультиферментний комплекс (молекулярна маса близько 160 кДа).
Практичне використання мікроРНК в функціональної геноміки та генної терапії
В даний час явище РНК інтерференції інтенсивно вивчається і, не дивлячись на те, що це явище було відкрито відносно недавно, на сьогоднішній день про нього відомо вже досить багато. РНК інтерференція становить інтерес не тільки в суто теоретичному плані, дозволяючи зрозуміти окремі аспекти функціонування генома, але і може грати роль інструменту, за допомогою якого можна керувати окремими генами, що є затребуваним для вирішення завдань прикладного плану в функціональної геноміки та генної терапії. Крім цього, ще належить вивчати значення даного явища для такої галузі біології, як епігенетика, а також з'ясувати місце РНК інтерференції в еволюції.
19. Vermeulen A. Behlen L. Reynolds A. Wolfson A. Marshall W. S. Karpilov J. Khvorova A. The contributions of дцРНК structure to Dicer specificity and efficiency // RNA
20. Weber J.M. New human and mouse microRNA genes found by homology search // FEBS Journal