РНК редактирование митохондриальной мРНК у растений: специфичность
В отличие от 3-'5'направленного эдитинга митохондрий трипаносом, редактирование отдельных оснований в мРНК митохондрий растений происходит внешне бессистемно - даже близко расположенные сайты эдитинга могут иметь различный статус. Логично предположить, что гипотетическая эдитосома не сканирует всю мРНК, но непосредственно связывается с нуклеотидами, которые надлежит редактировать [ Marchfelder ea 1998 ].
Вопрос специфичности эдитинга является, пожалуй, самым интригующим. Как видно из табл. 1 , в транскрипте orf206 редактируется до 68 цитидинов - это 25% всех цитидинов в мРНК orf206. Какой механизм определяет редактирование определенного цитидина, а не соседнего с ним? Малоинформативным оказался анализ последовательностей, окружающих сайт редактирования: на 5'-стороне от сайта чаще всего пиримидин (в 90% случаев), причем в 60% случаев это уридин; менее чем в 2% случаев на 5'-стороне от сайта располагается гуанидин [ Gualberto ea 1990 ]. Пока не удалось выявить ни какой-либо коненсусной последовательности, ни какого-то мотива во вторичной структуре, который мог бы служить "указателем" сайта эдитинга [ Maier ea 1996 , Marchfelder ea 1998 ].
Некоторую надежду на решение этой проблемы вносят результаты исследований естественных дупликаций генов митохондрий. Так, был исследован эдитинг мРНК рибосомного белка S12: rps12 и его копии rps12b, включающей с I по IV сайты эдитинга этого белка, а также фланкирующие участки - 7 нуклеотидов до сайта I и 6 нуклеотидов после сайта IV. При этом rps12 и rps12b отличались на один нуклеотид в положении -5, предшествующем сайту I. Оказалось, что изменение последовательности после сайта IV никак не влияло на редактирование в I-IV сайтах, в то время как изменение в точке, на 5 нуклеотидов предшествующей сайту I, приводит к отмене эдитинга этого сайта, хотя и не влияет на редактирование сайтов II-IV. Эти данные свидетельствуют о важности 5'- фланкирующего участка для специфичности эдитинга [ Mulligan ea 1999 ].
Аналогичный вывод был сделан при исследовании эдитинга atp6 мРНК [ Kubo ea 1997 ], а также хлоропластных мРНК. В митохондриальных мРНК растений 500-1200 точек эдитинга, поэтому мало вероятно наличие сотен специфических белковых молекул, узнающих каждая свой сайт. Скорее всего, будут найдены РНК- молекулы, которые могут действовать как транс-детерминанты (подобно РНК-проводникам у кинетопластов), так и цис-детерминанты, образующие специфическую вторичную структуру, узнаваемую ферментами эдитинга [ Marchfelder ea 1998 ]. Дуплицированные фрагменты различных митохондриальных генов оказались весьма удобны для выяснения роли нуклеотидов, окружающих сайт эдитинга. в контроле редактирования. В целом предшествующие (5') последовательности, как уже обсуждалось, оказывают большее влияние на эдитинг, чем З'-фланкирующие. Для некоторых митохондриальных генов оказывается достаточным тридцати 5'-фланкирующих нуклеотидов, сайты других генов контролирует более протяженный участок. Изучена дупликация у кукурузы с С типом ЦМС, состоящая из 39 нуклеотидов, средний (20-Й) цитидин в которой редактируется в обеих копиях, т.е. в пределах 19 нуклеотидов до и 19 после сайта эдитинга находятся последовательности, определяющие специфичность C-U-замены [ Kumar ea 1993 ].
У энотеры в дуплицированном фрагменте длиной 48 нуклеотидов 3-й нуклеотид не редактируется, в отличие от исходного фрагмента, т.е. последовательности в 2 нуклеотида до и 45 нуклеотидов после редактируемого сайта оказывается недостаточно, чтобы детерминировать эдитинг [ Lippok ea 1994 ].
Сравнение эдитинга одинаковых сайтов в различных контекстах in vivo также показывает, что 5'-фланкирующие последовательности определяют редактирование по крайней мере ряда сайтов, но не исключают участия и З'-фланкирующих последовательностей. В разделе, посвященном эдитингу хлоропластных мРНК, мы рассмотрим, как этот вопрос исследуется в системе in vitro у трансгенных хлоропластов.
Поиск РНК-проводников в митохондриях растений проводился несколькими путями. У энотеры найдены антисмысловые (antisense) РНК-молекулы. Одним из кандидатов на роль guide РНК является фрагмент 26S рРНК, который гибридизируется с интенсивно редактируемой областью транскрипта одного из генов, участвующих в биогенезе цитохрома с [ Yu ea 1995 ].
Геном митохондрий высших растений имеет достаточную информационную емкость для кодирования gРНК . Так, например, в митохондриальном геноме Arabidopsis до сих пор не установлены функции более 200 000 нуклеотидов, которые вполне могут кодировать guide РНК. Однако скрининг митохондриального генома у Arabidopsis не выявил антисмысловых последовательностей, которые могли выполнять роль guide РНК. Интересно, что у маршанции, у которой отсутствует мРНК-эдитинг в митохондриях, "излишней" ДНК значительно меньше - 70000 нуклеотидов [ Marchfelder ea 1998 , Unseld ea 1997 ].
