Роль и биогенез микроРНК
МикроРНК изначально были получены при клонировании разделенных по размеру маленьких РНК, содержащих 18-28 нуклеотидных остатков. Их высокая степень комплементарности к мРНК-мишеням у растений заметно облегчила идентификацию дополнительных микроРНК при компьютерном анализе. Таким путем у арабидопсиса найдены 92 локуса, в которых закодировано 27 определенных микроРНК, примерно столько же выявлено и у риса. Экспрессия многих микроРНК регулируется средой и программой развития растения. Примерно 50% их мишеней у арабидопсиса - факторы транскрипции, многие из которых являются модуляторами образования меристемы и идентичности. Это было установлено еще до их идентификации в качестве мишеней микроРНК. В отличие от этого, у животных микроРНК не всегда адресованы мишеням, кодирующим факторы транскрипции, а регулируют разные гены в клетке. Два важных белка микроРНКового пути у арабидопсиса, DCL1 и AGO1 , саморегурегулируются с помощью микроРНК с участием негативной модуляции по принципу обратной связи ( Kidner and Martienssen, 2005 ).
У эукариот многие микроРНК эволюционно консервативны ( Axtell and Bartel, 2005 ). Примечательно, что у цветковых, голосеменных и более примитивных растений мРНК группы факторов транскрипции, регулирующих образование меристемы и асимметрию латеральных органов, сохранили совершенную комплементарность к узнающим их микроРНК. Эта особенность сохранена по-крайней мере в течение 400 миллионов лет ( Floyd and Bowman, 2004 ).
МикроРНК закодированы в таких зонах генома, которые расположены между генами, кодирующими белки, или в интронах . Они возникают из несовершенных шпилечных предшественников РНК размером от 70 до 300 и более пар оснований, которые транскрибируются ДНК-зависимой РНК-полимеразой II. Процессинг предшественников растительных микроРНК в ядре происходит в несколько этапов. Сначала концы пре-микроРНК удаляются ядерной DCL1 . Для этого необходим связывающийся с двутяжевыми РНК белок HYL1 , который был выделен при анализе фенотипических мутантов с дефектным гормональным ответом ( Han et al., 2004 ; Vasquez et al., 2004a ). Затем микроРНК дуплекс (miR/miR*, рис. 9.3 б) высвобождается под действием DCL1 и его З'-конец метилируется с помощью HEN1 (см. " Происхождение и процессинг двутяжевых РНК "). Для транспорта дуплекса miR/miR* из ядра в цитоплазму нужен HASTY ( HST ), гомолог животного экспортина 5 ( Park et al., 2005 ). Зрелые микроРНК найдены также и в ядерной фракции, может быть в ядре некоторые из них могут осуществлять эпигенетические модификации. МикроРНК к сплайсированным растущим цепям транскриптов транскрипционных факторов индуцируют неким неизвестным путем цитозиновое метилирование ДНК в последовательностях, расположенных ниже гена-мишени ( Schubert et al., 2005 ).
Биогенез микроРНК у животных происходит иначе, у них есть только один дайсер , который локализован в цитоплазме, и вторая РНК-аза III-типа, Drosha , в ядре. Drosha вместе со связывающим двутяжевые РНК белком Pasha (у растений их гомологов нет) отщепляет концы от пре-микроРНК. Затем такие пре-микроРНК перемещаются в цитоплазму экспортином 5 и процессируются окончательно дайсером с образованием зрелых микроРНК ( Du and Zamore, 2005 ; Kim, 2005 ).
