МикроРНК (miRNA): общие сведения
Клетки содержат множество некодирующих РНК, включая компоненты механизма генетической экспрессии, такие, как тРНК и рРНК, а также регуляторные РНК, влияющие на экспрессию других генов (обзор Eddy, 2001 ). Cтановится все более очевидным, что значительная часть генов всех организмов не кодирует белки, и что некодирующие РНК необыкновенно разнообразны.
Один из классов малых некодирующих РНК - микроРНК (microRNA, miRNA) - охарактеризован как весьма многочисленный и филогенетически обширный ( Lee и Ambros, 2001 ; Lau и др., 2001 ; Lagos-Quintana и др., 2001 ). На генах микроРНК синтезируются миниатюрные транскрипты, функционирующие, вероятно, как антисенс-регуляторы других РНК. Эти микроРНК различны по последовательности и паттернам экспрессии и широко распространены в эволюционном отношении, что предполагает их участие в большом количестве генетических регуляторных механизмов. Но относительно этого большого семейства генов пока что существует больше гипотез и неразрешенных вопросов, чем конкретных фактов.
miRNA - это семейство маленьких одноцепочечных РНК, длиной в 21-23 нуклеотида, негативно регулирующих экспрессию генов на посттранскрипционном уровне. miRNA синтезируются из более длинных предшественников и, как было сказано выше, они не кодируют белки. В большистве случаев действуют как репрессоры трансляции за счет связывания с мРНК.
miRNA являются большим классом регуляторных РНК, вовлеченных в контроль экспрессии множества клеточных генов. Сегодня известно более 5000 миРНК у 58 видов, включая миРНК, кодируемые геномами вирусов (miRBase, Release 10.0, http://microrna.sanger.ac.uk).
По всей видимости, миРНК млекопитающих (приблизительно 500 миРНК у человека) регулируют экспрессию генов только на уровне трансляции, хотя у растений миРНК способны вызывать репрессию генов на уровне хроматина, что сопровождается метилированием ДНК [ Bao, 2004 ].
миРНК обычно комплементарна З'-нетранслируемой области (З'-НТО) мРНК ( рис. 1 ). Каждая мРНК может регулироваться несколькими миРНК, а одна миРНК может узнавать несколько мишеней [ Bartel, 2004 , Zeng, 2006 , Kim, 2005 ]. Выявлены правила распознавания мРНК-мишеней, поэтому для их идентификации используются компьютерные программы, предсказывающие мишени с высокой долей вероятности, но для подтверждения мишеней- кандидатов необходима экспериментальная проверка. Считается, что экспрессия 30% генов человека может регулироваться миРНК [ Lewis, 2005 ].
Вопрос о механизмах действия миРНК в клетках животных - предмет горячих дискуссий [ Eulalio, 2008 ]. Ингибирование трансляции может происходить на стадии инициации [ Chendrimada, 2007 , Pillai, 2005 , Thermann, 2007 , Wakiyama, 2007 , Wang, 2006 ], и в таком случае необходимо наличие на мРНК кэпа (м7Gррр-модификации) [ Thermann, 2007 , Wakiyama, 2007 , Wang, 2006 ]. Однако не исключено подавление трансляции и во время элонгации [ Nottrott, 2006 , Olsen, 1999 , Petersen, 2006 , Seggerson, 2002 ]. Белки подсемейства Ago , ключевые компоненты эффекторного комплекса, содержат обязательный для ингибирования кэпузнающий мотив, обнаруженный в факторе инициации трансляции eIF4E [ Kiriakidou, 2007 ]. У дрозофилы в ингибировании участвует фактор eIF6 , блокирующий сборку 80S-рибосом [ Chendrimada, 2007 ].
Заметная фракция репрессированной мРНК обнаруживается в так называемых Р-тельцах (processing bodies) , представляющих собой цитоплазматические агрегаты РНК-белковых комплексов [ Sheth, 2003 , Rehwinkel, 2005 , Meister, 2005 , Liu, 2005a , Liu, 2005b , Ding, 2005 ]. Аккумулированные в Р-тельцах мРНК, в том числе мишени миРНК, либо их покидают и снова начинают транслироваться, либо там же деградируют при участии декэпирующих и деаденилирующих ферментов, а также РНК-экзонуклеаз [ Parker, 2007 , Chan, 2006 , Standart, 2007 ].
По-видимому, миРНК формируют регуляторную сеть, контролирующую множество фундаментальных биологических процессов: дифференцировку тканей [ Chen, 2004 , Neilson, 2007 , Zhao, 2007 ], развитие [ Lim, 2005 , Karp, 2005 ], метаболизм [ Xu, 2003 ], апоптоз [ Xu, 2004 ], клеточный цикл [ Cheng, 2005 , Hatfield, 2005 , Linsley, 2007 ]. Наконец, проведенные исследования позволяют предполагать участие миРНК в координации программы экспрессии генов, определяющих опухолевые метастазы [ Ma, 2007 ]. Поэтому неудивительно, что дефекты экспрессии миРНК приводят к возникновению рака , причем гены миРНК выступают как онкогены или как опухолевые супрессоры .
Вовлечение миРНК в процесс канцерогенеза позволило создать представление об "онкомирах" (oncomirs), т.е. о тех миРНК, нарушение экспрессии которых способствует опухолеобразованию [Esquela-Kerscher, 2006 ].
