Биология и медицина

DICER-белок: процессинг двухцепочечной РНК на siRNA

Интересно отметить, что открытие белка, осуществляющего процессинг двухцепочечной РНК на siRNA , произошло благодаря сочетанию теоретического предсказания и успехов современной генетики, и уже затем показано биохимически.

В нескольких организмах были обнаружены открытые рамки считывания, кодирующие белок с доменами, который предположительно участвует в образовании siRNA ( Bass, 2000 ; Cerutti et al., 2000 ). Наличие у продуктов процессинга двухцепочечной РНК 5'-концевой фосфатной группы, 3'-концевого гидроксильного остатка, а также выступающих 3'-концов (размером в 2 нуклеотида) свидетельствовало о том, что фермент, расщепляющий двухцепочечную РНК при РНК-интерференции в эукариотических клетках, аналогичен эндорибонуклеазе РНКазе III. 

Анализ геномов D. melanogaster и C. elegans показал, что у этих организмов присутствуют гены, кодирующие домен РНКазыIII , а также консервативный домен связывания двухцепочечной РНК (dsRBD) ( Bass, 2000 ; Bernstein et al., 2001 ; Cerutti et al., 2000 ). Некоторые из этих белков кроме того, содержат DEAH-домен РНК-хеликазы , а также консервативный PAZ-домен , функции которого не ясны. Однако PAZ-домен, содержащий 110 аминокислотных остатков, присутствует у белков RDE-1 , AGO-1 и QDE-2 , участвующих в РНК-интерференции, PTGS и quelling у C. elegans, Arabidopsis и Neurospora, соответственно ( Cerutti et al., 2000 ).

Bernstein с соавторами изучили потенциальную возможность участия нескольких таких белков дрозофилы, содержащих домены РНКазыIII и dsRBD, в процессинге двухцепочечной РНК на siRNA ( Bernstein et al. 2001 ). Оказалось, что очищенный после экспрессии в E.coli белок, содержащий кроме доменов РНКазыIII и dsRBD еще и РНК-хеликазный- и PAZ-домены, способен к расщеплению двухцепочечной РНК на короткие 21-22 нуклеотидные РНК, в то время как другие белки не обладают такой активностью. Соответствующий ген был назван Dicer (от английского резать на мелкие кусочки). Введение в бесклеточную систему антител, полученных против DICER , ингибирует активность, необходимую для процессинга двухцепочечной РНК.

Можно также частично подавить РНК-интерференцию в культуре клеток дрозофилы, трансфецируя клетки двухцепочечной РНК против самого гена Dicer ( Bernstein et al. 2001 ). При этом система РНК-интерференции подавляет активность Dicer, что в свою очередь подавляет функционирование самой системы РНК-интерференции.

Необходимость ATP при функционировании Dicer можно объяснить хеликазной активностью одного из доменов этого белка, и эта необходимость АТР при функционировании Dicer коррелирует с необходимостью ATP для процессинга двухцепочечной РНК в эмбриональных экстрактах ( Zamore et al. 2000 ).

В то же время процессинг двухцепочечной РНК на siRNA может осуществляться и в отсутствии ATP, хотя и с гораздо меньшей эффективностью ( Nykanen et al., 2001 ). Неэффективность коротких дуплексов двухцепочечной РНК в РНК-интерференции коррелирует с тем, что они являются плохими субстратами для Dicer in vitro ( Bernstein et al., 2001 ; Parrish et al., 2000 ; Yang et al., 2000 ).

Ген, гомологичный Dicer, был обнаружен также у человека , при этом было показано, что соответствующий белок осуществляет процессинг двухцепочечной РНК на фрагменты в 22 нуклеотида ( Bernstein et al., 2001 ).

Dicer-ген и DICER-белок у животных: 

Ссылки:

• Болезни экспансии: потеря функции гена FMR
• DICER-белок (рибонуклеаза III типа)
• РНК-ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ: ПЕРВАЯ СТАДИЯ ПРОЦЕССА