siRNA: гипотезы образования и активации
Мутации в генах первой группы , участвующих в РНК-интерференции у C. elegans ( rde-1 и rde-4 ), вызывают только дефекты в РНК-интерференции, в то время как при мутациях в генах второй группы ( rde-2 и mut-7 , а также mut-14 ) проявляется сразу несколько дополнительных свойств: активация перемещений транспозонов, повышенная частота потери X-хромосомы , снятие косупрессии повторяющихся трансгенов, а также репрессии, вызванной антисмысловыми олигорибонуклеотидами, в герминальной ткани C. elegans ( Ketting et al., 1999 ; Ketting and Plasterk, 2000 ; Tijsterman et al., 2002 ).
В отличие от генов первой группы, необходимых для РНК-интерференции во всех тканях, гены второй группы абсолютно необходимы лишь в герминальной ткани , что коррелирует с тем, что все дополнительные последствия мутаций проявляются именно в клетках зародышевого пути.
Участие только части генов, ответственных за РНК-интерференцию, в других процессах свидетельствует о том, что их механизмы лишь частично перекрываются с механизмом искусственной РНК-интерференции. Видимо существуют начальные стадии механизма, специфичные для РНК-интерференции и других феноменов, и дальнейшие стадии, общие для всех процессов.
Таким образом предполагается существование различных первичных сигналов (триггеров), специфичных для РНК-интерференции , контроля мобилизации транспозонов и экспрессии повторяющихся трансгенов . Многие авторы полагают, что точкой, на которой сходятся механизмы этих процессов, является образование siRNA . При этом, если в случае искусственной РНК-интерференции siRNA образуются из длинных дуплексов двухцепочечной РНК, то в случае регуляции мобилизации транспозонов и экспрессии повторяющихся трансгенов предполагается существование других первичных сигналов, которые с участием активности неидентифицированных пока генов превращаются в siRNA. Однако экспериментальных доказательств пока недостаточно: до сих пор неизвестно, образуются ли siRNA при репрессии повторяющихся трансгенов в герминальной ткани C. elegans.
Короткие РНК, соответствующие последовательностям различных мобильных элементов были обнаружены у C. elegans, дрозофилы, трипаносомы и растений, однако в некоторых случаях их размер превышает величину siRNA, образованных из искусственно введенной двухцепочечной РНК у этих же организмов ( Elbashir et al., 2001b )[ Djikeng, 2001 #1026], (A. Hamilton, личное сообщение)(A. Bucheton, A. Pellisson, личное сообщение). Ни в одном случае химическая структура таких коротких РНК не была проанализирована. Также пока неизвестно, участвует ли DICER в процессах контроля транспозиций и экспрессии повторяющихся трансгенов. Положительный ответ на этот вопрос будет свидетельствовать об образовании длинных двухцепочечных РНК при этих процессах.
В то же время необходимость активности DICER была показана при репрессии, вызванной антисмысловыми олигонуклетидами ( Tijsterman et al., 2002 ). Таким образом, по крайней мере в этом феномене, образование длинных молекул двухцепочечной РНК можно считать доказанным, и одновременно следует подчеркнуть, что несмотря на это, продукты генов RDE-1 и RDE-4 не являются необходимыми для этого явления.
Природа первичных сигналов при других процессах также неизвестна. В случае косупрессии повторяющихся трансгенов была показана необходимость транскрипции трансгенов для репрессии ( Dernburg et al., 2000 ). Для индукции репрессии трансген должен иметь функциональный промотор, причем химерный трансген, состоящий из промотора и кодирующей части от различных генов, вызывает репрессию эндогена, соответствующего только кодирующей т.е. транскрибируемой области.
Исследование регуляции экспрессии и транспозиций различных мобильных элементов у дрозофилы - ретротранспозона I-элемента и ДНК-транспозона P-элемента также показало необходимость транскрипции их последовательностей для репрессии.
Таким образом, первичный сигнал в обоих случаях скорее всего представляет собой аберрантные молекулы РНК, образуемые при транскрипции мобильных элементов и повторяющихся трансгенов.
Для многих мобильных элементов было показано существование как смысловых, так и антисмысловых транскриптов. При этом в случае, если двухцепочечная РНК не образуется непосредственно при двунаправленной транскрипции, антисмысловые транскрипты могут распознаваться как аберрантные. Дальнейшие шаги могут представлять собой синтез на матрицах аберрантных РНК двухцепочечной РНК или же сразу siRNA при помощи активности RdRP .
