Редактирование пре-мРНК: биологическое значение
Редактирование мРНК может иметь непосредственное отношение к дополнительной стабилизации генетической информации в наиболее уязвимых для мутагенеза генетических локусах.
Действительно, редактирование РНК получило наибольшее распространение в хлоропластах и митохондриях высших организмов, а также у одноклеточных эукариот. Дополнительная защита генетической информации от действия химических мутагенов особенно нужна многоклеточным организмам для предотвращения накопления генетического груза в делящихся соматических клетках при онтогенезе. Вероятно, одним из путей достижения этого было эволюционное включение в геном эукариот избыточных последовательностей нуклеотидов. У свободноживущих одноклеточных организмов на популяционном уровне такой проблемы не существует, поскольку гибель отдельной свободноживущей клетки не грозит существованию популяции.
У митохондрий и хлоропластов, часто рассматриваемых в качестве внутриклеточных микроорганизмов-эндосимбионтов, особые условия существования. Несмотря на то, что их геном содержит мало избыточных последовательностей и, следовательно, слабо защищен от химических мутагенов, мутации в генах митохондрий и хлоропластов могут быть летальными для клетки-хозяина и всего организма. В этих условиях мутационное изменение нуклеотидов, подвергающихся редактированию на уровне РНК, фактически заменяет само редактирование, и такие мутации нейтральны в функциональном отношении. В отсутствие мутаций редактирование корректирует первичную структуру РНК, а при наличии их необходимость в редактировании отпадает. Иными словами, во всех этих локусах редактирование как бы упреждает мутационные замены редактируемых нуклеотидов в генах, которые геном по каким-то причинам не может эффективно предотвратить в силу особенностей структуры и функционирования соответствующих генетических локусов. По аналогии с неоднозначностью генетического кода наличие механизма редактирования допускает сосуществование в конкретных генетических локусах "вырожденных сайтов", различающихся по первичной структуре, но не своему генетическому смыслу.
РНК-редактирование (РНК-эдитинг) - строго специфическое посттранскрипционное изменение информационных и структурных РНК, состоящее во вставках, заменах и выпадениях нуклеотидов. РНК-эдитинг обнаружен во множестве организмов, относящихся к различным систематическим группам и находящимся на разных ступенях эволюционной лестницы - от вирусов, простейших, миксомицетов до высших растений и млекопитающих. Распространено РНК-редактирование преимущественно во внеядерных генетических системах: хлоропластах и митохондриях различных систематических групп. Малые по размеру геномы органелл являются более пластичными и благодаря своей множественности более безопасными компартментами клетки для эволюционного становления эдитинга. Механизм эдитинга во многом остается загадкой. Как минимум, гипотетическая "эдитосома" должна:
1) узнавать сайт редактирования;
2) идентифицировать правильный нуклеотид, который должен быть вставлен или заместить редактируемый;
3) катализировать реакции эдитинга.
Специфичность эдитинга может определяться с помощью ядерно кодируемых РНК-проводников (quide RNA), которые были обнаружены в некоторых (но не во всех) системах. Специфичность процесса редактирования в митохондриях и пластидах растений определяется сочетанием цис-органельных и транс- (ядерных) факторов, которые пока не удалось идентифицировать. Охарактеризован фермент, участвующий в эдитинге ядерного гена ароВ млекопитающих, -им оказалась цинк-зависимая цитидин-дезаминаза. Предположительно, цитидин-дезаминазы учавствуют в C-U-превращениях и в других системах. В инсерционном эдитинге кинетопластных простейших вставки уридинов осуществляются, вероятно, с помощью терминальной уридилтрансферазы (TUTase).
РНК-эдитинг - необычный, сложный, требующий координирования большого количества факторов, энергоемкий генетический процесс, раскрытие тайны которого добавит новую краску в многообразную палитру живой природы.
