1 часть книги

л
УДК-577.123
=====Обзор============
Содержание (предварительно)
Содержание
книги «Редактрование РНК, Гипотетические Механизмы и Контуры Новой Парадигмы».
Часть I. Редактирование РНК и другие внутриклеточные механизмы регуляции
экспрессии генов.
Резюме
.
.
.
. . . . . . . . . . . . .
.
1.Введение. Множество видов и объектов редактирования у различных организмов ... .
1.2 Редактирование РНК у некоторых вирусов
.
.
.
.
.
.
.
.
1.3 Минимально-редактируемые участки транскриптов различных генов . .
.
2.Некоторые особенности U-вставочно/делеционного редактирования пре-мРНК
у трипаносом
. .
.
.
.
. .
.
.
.. .
.
2.1 Общий экскурс
2.2 gRNA-зависимое редактирование
.
.
.
.
.
.
.
.
2.3 Миникольцевая и максикольцевая компоненты ДНК кинетопластов трипаносом .
3. Другой тип вставочного (и др. видов) редактированиия РНК у простейших .
4. CU редактирующее дезаминирование у животных
.
.
.
. .
.
.
. .
4.1 (CU)/(dCdU) редактирующее дезаминирование в иммуноглобулинах у
животных. . . . .
5. АI редактирующее дезаминирование у животных . . .
.
. .
.
.
6. Редактирование тРНК у различных видов .
.
.
.
.
.
7. Редактирование РНК в хлоропластах и митохондриях растений . .
.
.
.
. .
. .
.
Заключение
Аббревиатура
.
Abstract
Список литературы
.
.
.
.
. .
.
.
.
.
.
.
.
…
.
.
….
.
.
…
.
.
. …..
.
. .
.
. .
1
л
Часть
Редактирование
внутриклеточные механизмы регуляции экспрессии генов.
I.
РНК
и
другие
2005 г., Дейчман А.М., Цой В.Ч., Барышников А.Ю.
Онкологический Научный Центр, 115478 Москва, Каширское шоссе
д.24.
tel/fax 7-095-(394.62.39), E.mail: deichman@mtu-net.ru, amdeich@rambler.ru
(Опубликовано: Москва 2005, Изд-во «Практическая Медицина»)
Резюме:
Обзор литературы касается феномена редактирования РНК у разных
видов – от простейших и растений до человека. Рассматриваются
различные типы редактирования РНК, включая делеции/вставки и замены
отдельных
нуклеотидов, наблюдающиеся в митохондриях, ядре,
хлоропластах. Встречаются как общие для всех трех (CU редактирующее
дезаминирование), так и более характерные для отдельных клеточных
органелл (U-делеционно/вставочное редактирование в митохондриях
трипаносом; АI редактирующее дезаминирование в цитоплазме и ядре
для ядерных и вирусных пре-мРНК) типы редактирования РНК. Также
встречаются некоторые условно
минорные и экзотические виды
редактирования РНК. Рассматривается возможная связь феномена
редактирования РНК с другими процессами экспрессии генов
(транскрипцией, трансляцией, сплайсингом, др.) в индивидуальном
развитии организма и филогенезе. Особое внимание уделяется сложной
организации редактирующих комплексов (эдитосом), формируемых из
различных неферментативных компонент (как мРНК, малых направляющих
РНК – митоондриальных gRNAs и ядерно/ядрышковых snRNAs/snoRNAs,
дополнительных структурных белковых факторов, ионов Zn+2 и др.), и
ферментативных активностей (как РНК-лигазная, эндо- и экзонуклеазная,
концевая уридинтрансферазная, дезаминазная, геликазная и др.).
Обращается внимание на факт матричной зависимости редактирования
2
л
РНК от мРНК (как при CU дезаминировании), от двунитевой РНК (как
при АI дезаминировании), либо от смешаной gRNA—mRNA гибридной
химеры (как при U-делеционно/вставочном редактировании). Связанные с
делециями/вставками и заменами отдельных нуклеотидов различные виды
редактирования РНК сопровождаются появлением множества эффектов,
таких как замена нуклеотидов в кодонах аминокислот, появление/
/исчезновение стоп/старт кодонов, сдвиг рамки считывания, порядок
воссоединения фрагментов РНК при сплайсинге, и других. В результате
этих эффектов возможно появление ранее скрытого белкового
полиморфизма, удлиненных и укороченных форм белков (как для
аполипопротеина-Б). Отмечается возможная связь белкового и других
видов полиморфизма с редактированием РНК при различных нормальных и
патологических (включая онкогенез) процессах.
Ключевые слова: редактирование РНК, митохондрии, ядро, хлоропласты.
Введение
1.Множество видов и объектов редактирования у различных организмов
Редактирование РНК – феномен любого посттранскрипционного
(иногда ко-транскрипционного) изменения (кроме РНК-сплайсинга и
полиаденилирования) в первичной последовательности РНК, при котором
обнаруживают изменения единичных (как правило, специфических) и/или
множества
(специфических
и
неспецифических)
нуклеотидов
соответствующих экспрессируемых генов – от одноклеточных
простейших до человека. При этом в различных генетических системах
функционируют на первый взгляд не связанные друг с другом механизмы,
обнаруживающие, однако, и некоторое подобие в своих биохимических
стратегиях, регулирующих последовательностях и клеточных факторах,
ответственных за такие необычные события РНК-процессинга (Gott, Emeson
2000). Редактируемые последовательности РНК этих генов не коллинеарны
своим геномным гомологам.
Редактируемыми генами (криптогенами) называют гены, мРНК
которых подвергаются названным изменениям, и обнаруживают такие
различия в составе клонируемой кДНК (cDNA) транскрипта того или иного
гена. Кроме кодирующих белки пре-мРНК, редактированию могут
подвергаться транспортные (Lonergan et al.,1993) и рибосомальные РНК
(Mahendran et al.,1994), а также (реже) транскрипты некодирующих областей
генома. Феномен редактирования РНК распространен очень широко у
многих эукариотических организмов и вирусов, причем у разных видов
способы и результаты этого процесса могут сильно отличаться (Юрченко
1999). Не исключено, что в ближайшие годы будут открыты новые способы
редактирования, что, в свою очередь, приведет как к интенсификации
3
л
научных исследований в этой области, так и к определенному пересмотру
сущности и роли этого явления для процесса эволюции живых организмов
(Benne 1993).
РНК-редактирующий механизм представляется весьма загадочной и,
вероятно, одной из древнейших форм процессинга (Sloоf, Benne 1997; Blanc
et al.,1996; Heisel et al.,1994; Sper-Whitis et al.,1996), который чаще
происходит посттранскрипционно («причудливая» форма транскрипции) в
области специфических сайтов, и так называемых сайтов «узнавания»
(Konstantinov, Moller 1994). При этом на уровне молекул РНК обычно
происходят делеции/вставки, а также конверсионные замены отдельных
(иногда пары, нескольких) нуклеотидов (Yoshinaga et al.,1996; Petselt et
al.,1997 ; Patton et al,1997; Petshek et al.,1996; O’Connel et al,1997; Юрина,
Одинцова, 1998). Редактируются не только кодирующие части генома –
мРНК, тРНК большинства митохондриальных, реже ядерных и
хлоропластных генов – но
также и некоторые интроны, спейсеры,
неидентифицированные открытые рамки считывания (ОРС=ORF); причем
как в нормальных, так и в некоторых патологически измененных, включая
опухолевые, клетках (Melher et al.,1995). Два известных вида
гидролитического РНК-дезаминирования (С→U, и А→I) нуклеозидов и
нуклеотидов могут быть причиной генетической нестабильности,
опосредующей связь между РНК-редактированием и раком (Anant, Davidson
2003). Также редактирование обнаружено в клеточных генетических
элементах и вирусных генах (Barciszewska et al.,1994; Herbert 1996; Kubo,
Mikami 1996; McGormic-Graham, Romero 1996). С середины 80-х годов
изучение редактирования эукариотической РНК интенсифицировалось, и
оказалось, что этот процесс – широко распространенный феномен, наиболее
часто встречающийся в митохондриях, менее часто в хлоропластах, и только
несколько случаев описаны для ядра (Lavrov et al., 2000).
Следует упомянуть некоторые конкретные примеры, где феномен
редактирования имеет место. Так в ядерной 5S рРНК эукариот предполагают
редактирование (и сплайсинг) первичного транскрипта, в котором
обнаруживают множество замен и делеций/вставок единичных нуклеотидов
(Szymanski et al.,1995). У высших растений в митоходриях наблюдали
редактирование тРНК в акцепторном и антикодоновом стеблях, и в D-петле
гистидиновой тРНК лиственницы (Marechal-Dronard et al.,1996b), в премРНК белков системы окислительного фосфорилирования и мРНК
рибосомальных белков, а также в интронах пре-мРНК и рРНК (Юрченко
1999) . Также редактирование показано в содержащем матуразу (matK)
интроне тРНК лизина ячменя (Vogel et al.,1997), в некоторых мРНК белков
участвующих в фотосинтезе, но не обнаруживалось в тРНК и рРНК
хлоропластов (Юрина, Одинцова 1998), а также в транскриптах пластид
водорослей и генов цианобатерий (Одинцова, Юрина 2003).
Редактирование мРНК -амилоидного белка-предшественника
вызывает сдвиг рамки, что, по-видимому, является важным фактором
4
л
патогенеза широко встречающихся несемейных ранних и поздних форм
болезни Альцгеймера (Leeuwen et al.,1998). Нарушение зрения у пациентов с
болезнью Oguchi можно было бы связать с мутацией (делецией 1147А) в гене
arrestin-белка – важном для выполнения данной функции. Однако оказалось,
что мРНК этого широко экспрессируемого (в том числе эктопически: в
мышцах, коже, плаценте, клетках крови; и в пяти различных тканях глаза:
сетчатке, передней капсуле, радужной оболочке, хрусталике и бульбарной
конъюктиве) гена, имела нормальную последовательность, но функция при
этом не восстанавливалась.
Таким образом роль предполагаемого
редактирования здесь остается возможной, но не проясненной (Wada et al.,
1999).
Так как обнаружена корреляция между повышением уровня
редактирования РНК и частотой реверсии к плазмидо-опосредованной
фертильности в клетках высших растений (сорго, табака и риса) при
цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС), то можно предполагать
наличие косвенной связи между этими процессами (Howad,Kempken 1997;
Zabaleta et al.,1996; Van Tang et al.,1996; Iwabuchi et al.,1993; Blanc et
al.,1996). Отмечали независимые делеционно/вставочное и заменные виды
редактирования в транскриптах мтДНК (мт – митохондрии) разных видов
(Takano et al.,1997). Интересно отметить, что процесс редактирования не
работал при трансгенном введении митохондриальных последовательностей
в хлоропласты табака. Возможно, это объясняется неидентичностью этого
феномена в различных биологичсеских системах и органеллах (Sutton et
al.,1995; Zeltz et al.,1996). Cчитают, что редактирование является
существенной частью процесса переноса биологической информации,
требующего такой же точности, как и при репликации, транскрипции,
трансляции (Jakubowski 1995).
Развиваясь лавинообразно с середины 80-х годов, это направление к
настоящему времени насчитывает многие сотни работ. Так данные сети
Internet (MedLine) показывают, что в 1986-1987 годах зарегистрировано
только по 1-2 статьи, в 1988 году – 7 статей, за период 1989-1993 годов - уже
по 20→76 статей/год, и, наконец, за 1994-2003 годы можно обнаружить уже
более чем по 1.5-2 сотни статей ежегодно. Редактирование РНК наиболее
часто связывают с транскрипционно активными областями ДНК
митохондрий, ядра, хлоропластов. Одновременно отмечают взаимную
зависимость редактирования и трансляции, т.к. нарушение последней, как
минимум, ведет к дефициту по дополнительным белковым факторам,
необходимым для редактирования (Karcher,Bock 1998; Hirose et al.,1998;
Hirose,Sugiura1997). В свою очередь в сборке рибосом участвуют
преимущественно редактируемые белки (Phreaner et al.,1996). Больше
половины всех работ, где показано редактирование, касается митохондрий,
значительная часть – ядра, а меньшая – хлоропластов.
Не исключено, что ответ на очень интересный, но пока больше
обсуждаемый вопрос редактирования РНК у прокариот является только
5
л
вопросом времени (Brennicke et al., 1999), и может быть получен уже в
ближайшие годы. А факт того, что уже известны разные виды
редактирования эукариотической РНК митохондрий и хлоропластов, т.е.
органелл,
вероятно
происходящих
от
прокариото-подобных
эндосимбионтов, подчеркивает важность изучения этого вопроса (Brennicke
et al.,1999). Так, например, CU конверсии подвергаются имеющие своих
прокариотических гомологов единичные мт-мРНК рибосомального белка S2
пшеницы (возможно риса, кукурузы, но не двудольных, где rps2 ген скорее
кодируется ядром) – что сопровождается изменениями в кодированиии
аминокислот (Vaitilingom et al., 1998). Впервые показано, что, имеющий
своего дрожжевого гомолога (по Tad2p субъединице), прокариотический
тРНК-редактирующий фермент tadA (тРНК-аденозиндезаминаза из E.coli)
способен к сайт-специфическому редактированию качающихся позиций
(например поз.№34 в Арг2-тРНК) нуклеотидов. Этот прокариотический
фермент мог специфически связывать и модифицировать дрожжевой
тРНК(Асп)-минисубстрат главным образом за счет антикодоновой петли,
имеющей необходимую для этого вторичную (стебель/петля) структуру
(Wolf et al., 2002).
Загадочность процесса редактирования, обычно, связывают с тем, что:
– (1) оно требует неочевидных селективных преимуществ по созданию
независимо
редактируемых,
и,
вследствии
этого,
ускоренно
эволюционирующих последовательностей, т.е., одновременно, с неясностью
в вопросах выбора сайта редактирования, и формирования спускового
механизма запускающего целую редактирующую машину (Covella, Gray
1993; Shields,Wolfe 1997; Slobf, Benne 1997; Mundel, Schuster 1996; Lu et al.,
1998); кроме того, ничего не понятно в отношении конечных целей (Blanc et
al., 1996) редактирования;
– (2) до сих пор в значительной степени не известен механизм этого
неодношагового фермент-каскадного процесса (Karcher,Bock 1998; Williams
et al.,1998; Adler, Hajduk 1997; Barcizewska et al.,1994);
– (3) наконец, не понятно, почему клетки часто предпочитают постоянно
содержать и запускать энергоемкие «редактирующие машины» (для
клеточных и вирусных транскриптов), вместо того, чтобы однократно, в
частности точечно – или по нескольким сайтам, внести нуклеотидные
изменение в сами гены «надолго».
Нетрудно заметить, что редактирование молекул РНК, по-существу,
нарушает принцип коллинеарности, в соответствии с которым один ген
отвечает за синтез только одной формы белка (Petzelt et al.,1997; Chang et
al.,1997), или тРНК, декодирующей только один кодон (Borner et al.,1996).
Вероятно, белковый полиморфизм высших растений, в частности
рибосомального белка rps12 Petunia, широко распространен. Редактированию
по основным и дополнительным сайтам могут подвергаться все, либо часть
молекул мРНК этого гена (Lu et al.,1996; Ito et al.,1996; Wilson, Hanson 1996).
Связанный с редактированием РНК, белковый полиморфизм, вероятно,
6
л
проявляется в результате предшествующего ему полиморфизма на уровне
молекул РНК – в частности лассо-подобных интронов II группы (Heltzer et
al.,1997), обладающих свойствами рибозимов (возможно первичных
нуклеозимов). Это частично согласуется с концепцией мира РНК-геномов
(Stuart 1993a), тем более, что и современный РНК-Мир (RNA-World)
характеризуется метаболическим включением молекул РНК в целое
множество ключевых событий: трансляцию (через тРНК и рРНК), контроль
качества трансляции (тмРНК=tmRNA; показаны у некоторых водорослей и
широко распространены среди бактерий (Одинцова, Юрина 2003)),
созревание рибосом (snoRNA), РНК-процессинг (snRNA, snoRNA),
репликацию (теломерные РНК), транслокацию белка (SNP RNA), клеточный
транспорт (vRNA), u др.; истоки и предпосылки такого разнообразия могли
сформироваться еще в эпоху пребиотического РНК-Мира (Meli et al., 2001).
В соответствии с этой
концепцией, и применительно к
биологическим системам, которые обязательно
используют днРНК
(двунитевую РНК) в качестве субстрата при редактировании (как это имеет
место при АI редактирующем дезаминировании GluR-рецептора мозга
животных), опосредованный днРНК филогенез нуждается в необратимой
компоненте для протекания РНКРНП...эволюционных превращений. В
этом процессе РНК-реликты постепенно замещаются белками, берущими
на себя роль биологических катализаторов, конкурирующих за малые
молекулы, и запускающих сложный вариант РНК-процессинга. При этом
формируются: проторибосомы, различные малые РНК, пре-тРНК, тРНКпроцессинг, способность к рекомбинациям, сплайсингу, некоторым видам
редактирования и др. Предполагают, что редактирование может играть
определенную роль в создании такой необратимой компоненты (Jaffares et
al., 1998). В этом смысле важна роль специфических днРНК-связывающих
белков (DSRBPs), участвующих, помимо РНК-редактирвания, также в
процессах транскрипционной активации, ингибирования инициации
трансляции, клеточной локализации мРНК, стабилизации, сигнальной
трансдукции, и пост-транскрипционного генного молчания (PTGS). Гены,
продукты которых связываются с поли-U/поли-C-субстратом, определяются
как потенциально кодирующие такие РНК-связывающие белки (Ramanathan
et al., 2003).
К таким белкам (более 20) относят растущее семейство
эукариотических, прокариотических и кодируемых вирусом продуктов,
эволюционно сохраняющих способность к распознаванию днРНК (что важно
как для экспрессии гена, так и поддержания защитных противовирусных
механизмов), и совместно использующих общий консервативный мотив,
специфически облегчающий взаимодействие с днРНК-участками, а
повреждение их у гомо- и даже гетерозигот может вести к эмбриональной
летальности
(Saunders,
Barber
2003).
Кроме
того,
описаны
мультифункциональные
регуляторные
белки
челночного
РНКметаболизма, способные взаимодействовать не порознь с ДНК или с РНК, а
7
л
одновременно контролировать и ядерные и цитоплазматические шаги генной
экспрессии (Wilkinson, Shyu 2001). Компьютерный анализ человеческого и
мышиного геномов показал, что перекрывающиеся, но противоположно
ориентированные транскрипты имеют потенциал к образованию
совершенных сенс-антисенс эндогенных днРНК-дуплексов. Такие дуплексы,
кроме редактирования РНК, связывают с различными явлениями: геномным
импритингом,
интерферирующими
РНК
(iRNA),
регулированием
трансляции, альтернативным сплайсингом. Биоинформационный подход
позволил выявить более 300 новых кандидатов в перекрывающиеся
транскрипционные единицы (Shendure, Church 2002).
Процессинг эукариотической РНК, включая альтернативный
сплайсинг и редактирование, может генерировать несколько различных
сообщений одного гена. Как следствие, пул РНК, определяемый как риботип,
варьирует, и имеет различные информационные составляющие, одной из
которых является усиленный редактированием риботип. Предполагают, что,
если такой риботип востребован в течение длительного срока естественной
селекции, то он может быть включен в состав генома. А эукариотическая
эволюция, следовательно, определяется альтернативными путями, в которых
ДНК и процессирующая РНК постоянно взаимодействуют (Herbert, Rich
1999).
Как и следовало
ожидать, к настоящему времени единого
общепринятого мнения о роли и месте редактирования РНК, как
сверхдополнительного кодирующего механизма, в контексте сопряженности
его с другими общебиологическими процессами функционирующего генома,
обеспечивающего эволюцию индивидуума и вида, еще не сложилось (Benne
1993; Stuart 1998). Так некоторым авторам представляется, что между
большой частотой встречаемости изменений отдельных нуклеотидов на
РНК-уровне при редактировании, и возвратными мутациями на ДНК-уровне
(Grienenberger 1993), может существовать связь (гипотетически – в
результате обратнотранскриптазной активности по отношению к
фрагменту РНК. Природа такой связи достаточно запутана, т.к. в этом случае
в результате редактирования РНК кроме вероятного белкового
полиморфизма, связанного с экспрессией редактируемых и нередактируемых
форм РНК (Lu et al., 1996), должен выявляться и механизм, связанный с
генетическим полиморфизмом. Данных прямо подтверждающих это нет, а
распространенность редактирования в клеточных органеллах связывают с
механизмом противостояния накоплению мутаций в асексуальных
генетических системах (Borner et al., 1997).
Тем не менее, при изучении генов цитохромоксидазы (субъединиц
cox-II,III) высших растений приходят к выводу о возможной близости
направлений нуклеотидных изменении в РНК (при редактировании) и ДНК
(за время филогенетической реконструкции). Выделяют потенциальную роль
UC редактирования в генерации точечных нуклеотидных замен в кДНКтранскриптах бомбезин-подобных нейропептидов у амфибий и животных
8
л
(Nagalla et al.,1994). Одновременно отмечают, что гены некоторых белков (в
частности кинетопластных СОIII генов семи видов трипаносом),
транскрипты
которых
подвергаются
широкому
редактированию,
накапливают мутации ~ в 2 раза быстрее, чем нередактируемые и
ограниченно редактируемые версии (Landweber, Gilbert 1993).
В то же время другие авторы не рассматривают в качестве вероятной
такую связь
между редактированием РНК и филогенетической
реконструкцией ДНК, обратными мутациями и точечными заменами в ДНК.
Они считают, что обусловленный редактированием скрытый белковый
полиморфизм не имеет отношения к эволюции генома (за исключением ТC
транзиций в кодирующей части ДНК), а редактирование, в целом, является
лишь внутренним для транскрипции процессом. И даже предполагают
некорректный
филогенез
в
том
случае,
если
редактируемые
последовательности будут переноситься между ДНК-содержащими
клеточными структурами (Bowe, Pamphilis1996) – тем более, что пока
напрямую такой перенос для редактируемых последовательностей не
показан. Естественно, что до тех пор, пока объективно не будет показано
существование или отсутствие такой связи (впрочем, как и раздельное
существование обоих этих вариантов), и скептицизм, и оптимизм по поводу
существования ее будут одинакого оправданы. Однако в любом случае, все
компоненты и активности, связанные с редактированием, кодируются
геномом, и, следовательно, укладываются в рамки Central Dogma
молекулярной биологиии «ДНК делает РНК делает Белок». В то же время
природа появления некоторых компонент редактирования, например,
способности к самовозобновлению gRNAs («гид»-РНК) в макси- и
миникольцевой компонентах
кинетопластной ДНК митохондрий
трипаносом (см. следующий раздел), все еще остается не ясной и оставляет
место для различных предположений (Benne 1993) и существования
неизвестных механизмов и структур (Дейчман, Цой, Барышников 2005).
В результате редактирования могут: (1) появляться и исчезать
укороченные и удлиненные формы белковых молекул при регуляции
терминирующим кодоном (Davidson et al.,1995; Heinemann et al.,1994); (2)
создаваться инициаторные, включая 4-х нуклеотидные (Yoshinaga et al.,1997;
Thomson et al.,1994) кодоны, которые бывают предпочтительнее обычных
(Hirose, Sugiura 1997; Sugiura 1995; Yoshinaga et al.,1996; Wakasugi et
al.,1996). Однако пиримидиновые и большая часть пуриновых (кроме 3-х
терминирующих кодонов) транзиций по 3-му нуклеотиду принципиально не
могут вести к новому фенотипическому проявлению кодона (Phreaner et
al.,1996); (3) соседние аминокислоты белка могут принадлежать далеко
отстоящим триплетам кодонов, вначале разобщенных интроном, но
соединяемых затем сплайсингом. Направленность редактирования в разных
генетических системах может не совпадать: так в митохондриях трипаносом
строгая 3’→5’ направленность соблюдается, по крайней мере, в отношении
конкретно редактируемого сайта, а в митохондриях миксомицета Physarum
9
л
polycephalum и в органеллах у высших растений предпочтения в
направленности редактирования не показано (Benne 1993).
Выбор сайтов для редактирования может зависеть от первичной
структуры РНК (Kubo, Mikami 1996; Williams et al., 1998), но некоторые
кодируемые ядром ферменты, в частности, зависимая от днРНК
аденозиндезаминаза животных, не имеют явной специфичности к днРНК
(Kim et al.,1994). Общей первичной структуры при редактировании РНК в
различных генетических системах не обнаружено (Benne 1993). В целом
механизмы редактирования связывают с:
– матрично-направляемыми процессами с участием специальных малых
направляющих митохондриальных (gRNAs) и ядерно/ядрышковых (snRNA/
snoRNA) РНК, состав которых прямо (как в случае митохондриальных
gRNAs), или косвенно (как в случае малых ядрышковых РНК, snoRNA,
направляющих метилирование в рРНК) влияет на нуклеотидное
редактирование в РНК трипаносом (Stuart 1993b; Levitan et al.,1998);
– необычными ферментативными процессами, ведущими, в частности, к
транзициям (Blanc et al.,1996), и зависящими от РНК, либо от днРНК –
соответственно при CU и АI дезаминировании у животных (Anant 1997;
Bass 1997). Однако роль матрицы вероятна и здесь.
О том, как сочетаются различные виды редактирования в одной и
той же клетке, органелле (как это наблюдали в митохондриях P.
polycephalum) в настоящее время судить трудно, т.к., естественно, каждый
вид редактирования изучается пока индивидуально. Тем не менее некоторым
авторам роль и природа появления редактирующей матрицы представляется
более загадочной, чем роль дезаминаз (Blanc et al., 1996). Заметим, что
ферментативные виды дезаминирования, очевидно, делятся на матричноопосредованные (и зависимые от РНК, либо днРНК), и обычные (без
редактирования), зависящие от резких сдвигов
в предпочтительном
увеличении концентрации отдельных нуклеотидов и нуклеозидов в
результате биохимических реакций (Blanc et al.,1995; Frech et al., 1996).
Эволюционная связь и превращение одних в другие – обсуждаются.
РНК-редактирующий комплекс трипаносом включает различные
компоненты (как мРНК, «гид»-РНК, дополнительные белковые факторы
комплементации и др.), и активности (такие как РНК-лигазная, концевая
уридинтрансферазная, эндо- и экзонуклеазные, геликазная и др.), которые,
как правило (Missel,Goringer 1994), обнаруживали в двух различных РНПкомплексах клеточных экстрактов (Adler, Haiduk 1997; Corell et al., 1996).
Cложность идентификации различных процессов и объектов редактирования
состоит, во-первых, в том, что до сих пор определено мало аминокислотных
последовательностей белков, полученных в результате редактирования;
показаны (и сравнены с соответствующими редактируемыми мРНК) два из
них – субъединица-9 АТФазы трипаносом и аполиполипротеин-Б животных.
Недавно для отредактированного в 5’-области мРНК-транскрипта
апоцитохрома-b кинетопластов трипаноносом также показана действительно
10
л
совпадающая с ним по первичной последовательности и функционально
активная версия белка (Horvath et al., 2000). Также мало показано и объектов
с реально включенными в редактируемую РНК измененными нуклеотидами.
Среди таких нуклеотидов, если специально не определять, могут оказаться
не обычные (канонические А,G,U,C), а модифицированные, но ведущие
себя как канонические нуклеотиды. Во-вторых, главным препятствием
быстрого продвижения и проверки множества идей остается невозможность
легкого использования систем in vitro для большинства генетических
систем. В то же время дополнительных амплифицированных версий
редактируемых генов не обнаружено (Benne 1993).
РНК-редактирование – динамично развивающаяся область исследований, и, конечно, много новых данных появится в ближайшие годы, хотя
уже можно проследить некоторые тенденции. При этом необходимо
учитывать, что в настоящее время частота встречаемости того или иного
вида редактирования в значительной степени зависит от частоты
исследования отдельных объектов, а не только от степени
распространенности в природе данного вида редактировния по сравнению с
другими. В этом смысле среди изменений нуклеотидов CU конверсия –
наиболее частый, но действительно общий для всех трех органелл
(митохондрий, ядра, хлоропластов) вид редактирования у самых различных
видов эукариот (от Physarum polycephalum – до высших растений и
животных). Этот тип редактирования, ведущий к появлению смысловых и
терминирующих кодонов, обычно связывают с активностью РНК-зависимой
цитидиндезаминазы
(Thomson et al.,1994). Второй по частоте
встречаемости вид нуклеотидных изменений – это U-делеция(реже)/Uвставка(чаще), характерный для митохондрий трипаносоматид (Piller et al.,
1997). Третьим из наиболее встречаемых видов изменений нуклеотидов
является АI конверсия в результате действия кодируемых ядром и
зависимых от днРНК аденозиндезаминаз, редактирующих клеточную и
вирусную мРНК (Kim et al., 1994).
Cреди условно минорных видов нуклеотидных изменений наблюдают
АG замену в ядре дрозофилы (чаще) и митохондриях земляной улитки
(Petschek et al.,1996; Vokobori, Paabo 1995), и UC замену в митохондриях
и хлоропластах растений (чаще) и ядре клеток животных (Yoshinaga et
al.,1996; Yoshinaga et al.,1997; Beier et al.,1992; Nagalla et al.,1994). В
отношении АG замен под действием dADAR – дезаминазы дрозофилы (Ma
et al., 2002): в результате редактирования вместо геномного аденина (А) в
кДНК-транскрипте белковой субъединицы пре-синаптического канала
дрозофилы обнаружен гуанин (G). Эту субъединицу, называемую также
Dmca1a полипептидом, кодирует так называемый ген кокафонии
(cocaphony=nightblind A), названный так из-за участия в высвобождении
нейротрансмитеров, и обнаружения связи между поведенческими
вариантами (нейрофункциональными фенотипами) дрозофил и степенью
11
л
редактирования трех различных сайтов гетерогенных Dmca1a-транскриптов
этого гена (Smith et al.,1998; Kawasaki et al., 2002). DHPLC-анализ
(денатурирующая высоко-разрешающая жидкостная хроматография)
событий микропроцессинга мышиного гомолога этого гена позволил
обнаружить сохранение позиций сайтов пост-транскрипционных процессов
редактирования единичных нуклеотидов всего в 3% транскриптов, и
альтернативного 3’-концевого сплайсинга (Gallo et al., 2002).
Интересно, что и (АG)-сверхредактирование РНК, и экспрессия
мРНК эукариотического 4f-rnp-гена плодоносящих дрозофил зависели от
регулирующего взаимодействия с антисенс-транскриптом и последующего
образования
днРНК-стркутур.
Оба
близко-расположенных
(на
противоположных ДНК-нитях) гена связанны с Х-хромосомой.
Предполагают, что смысл такой регуляции – в прицельной посттранскрипционной деградации днРНК-мишеней по iRNA-механизму, и
ограничении уровня экспрессии мРНК соответствующим антисенсфактором (Peters et al., 2003), а многообразие форм пре-мРНК dADARфермента, определяли многие биологические/физиологические процессы, а
также нейрональные функции в ЦНС насекомого (Ma et al., 2002). Также у
дрозофил идентифицированы потенциально новые случаи редактирования
РНК (Stapleton et al., 2002).
Впервые показано UC редактирование (механизм неясен: трансаминирование/-гликозилирование, либо замена) в химерной 16S мт-РНК
тестикул, спермы и соматических тканей мыши, содержащей
дополнительный 121-нуклеотидный 5’-концевой фрагмент, происходящий из
L-нити мт-генома. Целая химерная РНК не кодировалась ни
митохондриальной, ни ядерной ДНК, а являлась, возможно, результатом
транс-сплайсинга и пост-транскрипционных событий. Позиция-121
редактировалась после синтеза химерной 16S РНК (вероятно вне
митохондрий), и это не было артефактом клонирования, секвенирования или
полиморфизма данного гена. Интересно, что первые 120 нуклеотидов,
образуя инвертированные повторы, были полностью комплементарны
внутренней (поз.240-360) последовательности 16S РНК, что может
предполагать
участие
больших
днРНК-структур
в
механизме
редактирования, подобного тому, что катализируется ADAR(1/2)ферментами. Функция 16S РНК может быть связана с формированием
клеточного полюса, а модификация этого транскрипта – необходимым после
оплодотворения шагом. Ранее UC замены описаны для транскриптов
растений и WT1-гена опухолей Вильямса крыс и человека (Villegas et al.,
2002).
WT1 – супрессорный ген опухоли Вильямса (нефробластомa; частота
мутаций – 1 на 10 тыс. новорожденных), рост которой сопровождается
генитальными аномалиями, отсутствием радужки, задержкой умственного
развития, и др. Это ген в 50 kb, все 10 экзонов которого генерируют мРНК
всего в 3 kb (Mrowka, Schedl 2000). Нормальное развитие почек – это
12
л
высокосложный процесс, требующий точного сочетания пролиферации,
дифференцировки и апоптоза клеток органа животного, и зависящий от
множества генов, играющих жизненно важную роль во время
эмбриональных (про-, мезо-, мета-нефрос) превращений. Мутации в WT1гене, критическом для нормального развития органа, вели к развитию
опухоли и ненормальному развитию почек (DDS- u Fraiser- синдромам).
Более 20% WT-опухолей включали делеции, урезания, транслокации, и
миссенс-мутации WT1-гена. DDS – редкий конгенитальный детский
синдром, включающий диффузный мезангиальный склероз, тяжелую
гипертензию,
стероид-устойчивый
нефросиндром,
мужской
псевдогерматофроидитизм и высокий риск развития опухоли Вильямса. Из
более чем 60 описанных мутаций (фамильных и de novo), ведущих к утрате
интактности WT1-белка, большинство были доминант-негативными
миссенс-мутациями внутри экзонов 8 и 9, кодирующих, соответственно, 2 и
3 «zinc-finger»-домены, а горячей мутационной точкой была R394W-мутация
(нуклеотид 1180). Fraiser-синдром, как впрочем и DDS, зависел от
интронных мутаций, ведущих к затруднению узнавания сайта-2 и потере
(KTS “+”)-изоформы (см. ниже) белка.
Множество продуктов WT1-гена (известно до 24 изоформ; их
соотношения в эмбриогенезе, и за эволюционный период, строго
консервативны) обладают транскрипционной и пост-транскрипционной
активностями, и определяются: (1) альтернативными трансляционными
старт-сайтами (один из них добавляет 68 N-концевых аминокислот), (2)
альтернативным РНК-сплайсингом, (3) а также UC РНК-редактированием
(Leu280Pro-диморфизм формировался в результате U839С нуклеотидного
изменения в экзоне-6). Замеченный только у животных экзон-5 кодирует 17
аминокислот, и эта форма продукта гена повышает промоторную
репрессию; а экзон-9 кодировал только три – лизин/треонин/серин(=KTS) –
аминокислоты, расположенных между С-концевыми 3-м и 4-м «zinc-finger»мотивами белка.
Продукт WT1-гена может связаться с промоторными областями
более чем 20-ти ниже-расположенных генов (включая рецептор к
эпидермальному фактору роста, фактора транскрипции PAX2, и ростовому
инсулин-подобному фактору-2), и оказать двунаправленное, в отношении
транскрипции, действие – в зависимости от типа клетки и гена-мишени. В
частности репрессирующее in vivo/vitro действие продукта WT1-гена (дикого
и мутантного типов) отмечено в отношении промотора гена рецептора
инсулин-подобного фактора-1 (при экспрессии IGF-1, трансмембранной
тирозинкиназы), способного вызывать туморогенный эффект у большого
числа опухолевых моделей, а также активировать гиперплазию простаты и
рака молочной железы. Причем критической оказалась ДНК-, и, в меньшей
степени, белок-связывающая способность продукта (Tajinda et al., 1999;
Sharma et al., 1994). WT1 – одновременно транскрипционный и фактор
модуляции пост-транскрипционного уровня РНК. Этот белок способен к
13
л
взаимодействию с РНК – неспецифическому N-концевому узнаванию, и
специфическому связыванию через С-концевые «zinc-finger»-мотивы. Кроме
того, высокую афинность к РНК обнаружила (KTS“+“)-форма, а к ДНК –
(KTS“–“)-форма
продукта,
которая,
подобно
транскрипционным
регуляторам, диффузно распределена в ядре (Mrowka, Schedl 2000).
Среди условно экзотических видов редактирования, отмечены: в ядре
животных – G-вставка (Petzelt et al.,1997), UА замена (Novo et al.,1995), а
в митохондриях различных видов (слизистой плесени, земляной улитки,
кальмара, низших грибов) – UU-вставка, а также UА, GGАА и
А,GU,C и C,U,GА изменения (Gott et al., 1993; Vokobori, Paabo 1995;
Tomita et al., 1996; Laforest et al., 1997). Cреди новых типов редактирования
также отмечены GА изменения в мРНК фосфотрансферазы (GlcNac-1),
UА – в мРНК галактозидазы человека (Villegas et al., 2002), и 14
варьирующих по степени редактирования АG сайтов (транзиций в первом
нуклеотиде кодонов, в основном в Т1-домене) в мРНК классического белка,
отсрочивающего выпрямление К+-каналов при потенциал-регулируемой
реполяризации аксона гигантского кальмара (Rosenthal, Bezanilla 2002).
Косвенно с редактированием связывают малые (snoRNA) ядрышковые РНК
животных, направляющие метилирование нуклеотидов в рРНК (Levitan et
al., 1998; Brule et al., 1998).
1.2 Редактирование РНК у некоторых вирусов
Для вирусов, геномы которых сформированы одно- и двунитевыми
последовательностями, замечены А→G и U→C изменения нуклеотидов: в
ряде случаев эти транзиции, в том числе кластеризованные, могут быть
вторичными по отношению к А→I редактирующему дезаминированию под
действием кодируемой ядром аденозиндезаминазы. Также замечены А- и Gвставки. Изменения нуклеотидов типа C→U конверсии и U-вставка/делеция
здесь не отмечались (Volchkov et al., 1995; Lai 1995). Для РНК-вирусов
характерны как точечные, так и гипермутации (т.е. мутаций по множеству
сайтов) под действием клеточных ферментов, модифицирующих РНК
собственного и вирусного синхронно эволюционирующих
геномов.
Редактирование вирусных РНК, обладающих свойствами рибозимов, ведет к
появлению
гипермутаций,
сопровождаемых
транзициями
и
множественными аминокислотными заменами (Lai 1995; Сattaneo 1994;
Vanchiere et al., 1995; Sanchez et al., 1996).
……………………………………………..
……………………………………………….
1.3 Минимально редактируемые участки транскриптов генов различных
видов организмов
14
л
Интересно, что в мРНК всех трех органелл - митохондрий, ядра,
хлоропластов - далеко отстоящих видов (от простейших – до высших
растений и животных) обнаруживают фрагменты (так называемые
минимальные кассеты) длиной в 14-29 нуклеотидов, длины которых
достаточно для редактирования внутри различных РНК (в том числе
гетерологичных, и у альтернативных сайтов собственной РНК) в системах in
vitro. Редактируются всегда только новосинтезирующиеся РНК, по очень
небольшим, предназначенным для вставок участкам (Lowe et al., 1997;
Visomirski-Robic et al., 1997). Внутри таких кассет CU редактирование
отмечено для транскриптов ядерного (мРНК Апо-Б) и хлоропластного (psbL)
генов (Backus, Smith 1992; Davies et al., 1989; Backus, Smith 1994; Backus et
al., 1994; Anant et al., 1995a; Chaudhuri et al., 1996), и U(реже)- и C(чаще)вставочные виды редактирования для транскриптов митохондриaльных
генов у Physarum (Visomirski-Robic, Gott 1997) .
Более часто редактирование CU сайтов шло внутри АТ(AU)богатых областей (Backus, Smith 1994; Anant et. al., 1995b). При этом
небольшой фрагмент в 22 нуклеотида мРНК аполипопротеина-Б проявлял
сродство к белкам 66 и 44 кДа редактирующего комплекса (эдитосомы), а
наличие так называемых якорной и скрытой якорной последовательностей
(необходимых для взаимодействия с редактирующим ферментом), облегчало
возвращение к редактированию по основному сайту (Backus et al., 1994).
Редактирование внутри минимальных кассет генов psbL (полипептида-L
фотосистемы-2) и субъединицы ndhD (НАДН-дегидрогеназы) хлоропластов
табака вело к созданию инициирующего (АCGАUG) кодона. ÀC мутация
выше сайта отменяла, а GC уменьшала редактирование минимальной
кассеты (Chaudhuri, Maliga 1996). В случае АI(G) мутаций по Amber/Wсайту в основной нити РНК-вируса гепатита-D (HDV) с участием
аденозиндезаминаз человека (в специальных системах с встроенными
reporter-фрагментами), показаны минимально-необходимые субстраты в 24
(для hADAR1; выше сайта требовались 4 пары спаренных оснований) u 66
(для hADAR2; требовалась 21 пара спаренных оснований) нуклеотидов.
Размер минимальных субстратов (и способ узнавания их) для обеих
дезаминаз, однако, варьировал у каждого редактирующего сайта (Sato et al.,
2001). Величина минимально АI редактируемого субстрата,
содержащего одну некомплементарную А:С пару, была еще меньше – 15 пар
оснований – при редактировании белком, включающим только
каталитический домен ADAR1-фермента (минимально редактирующая
система).
Включение
Z-ДНК-связывающего
мотива
усиливало
редактирование – вероятно за счет большей субстратной специфичности. В
минимальном субстрате в 23 нуклеотида дополнительные два сайта
редактирования у 5’-конца (позиции 4-8 пар спирали) наблюдали на
комплементарной нити, на расстоянии в 11-15 нуклеотидов от первого сайта
15
л
(Herbert, Rich 2001). Также интересно, что, в случае Uвставочно/делеционного редактирования пре-мРНК у трипаносом,
связанного с использованием gRNAs, протяженность собственно срединноинформационной пурин-обогащенной
(в основном аденинами) части
gRNA составляeт величину того же порядка (~ 1.5 - 3 десятка
нуклеотидов), что и в минимальных кассетах (Simpson et al., 1993).
2. Некоторые особенности U-вставочно/делеционного редактирования
пре-мРНК у трипаносом.
2.1 Общий экскурс
С тех пор, как впервые было описано U-вставочно/делеционное
редактирование по отдельным и множеству сайтов в пре-мРНК
митохондрий (кинетопластах) трипаносоматид, фундаментальный интерес к
исследованиям в данной области, касающейся механизма обеспечения
сложной системы реализации генетической информации у простейших, не
переставал увеличиваться. Самые первые наблюдения касались, во-первых,
четырех уридиновых вставок у трех сайтов в митохондриальном транскрипте
cox2 гена трипаносомы T.brucei, и, во-вторых, особенностей максикольцевых
митохондриалных геномов L.tarentolae, T.brucei и C.fasciculata. В этих
максигеномах отсутствовали собственные гены тРНК, но в органеллу из
цитоплазмы импортировались кодируемые ядром тРНК. Также
отсутствовали инициаторные кодоны многих структурных генов, а
регионы, кодирующие некоторые
гены, содержали одинакого
локализованные сдвиги рамок считывания (Benne et al.,1986; Shaw et al.,
1988; Simpson etal.,1989; Kapushos et al., 2000). Вскоре были описаны
единичные 5’- и 3’-, а также широкое 3’-5’ виды вставочно/делеционного
редактирования мРНК. До сих пор, однако, мало известно о биохимических
свойствах и роли белков, включенных в редактирование (Estevez , Simpson
1999).
Современные Trypanosomatidae – одноклеточные жгутиковые,
зоофлагелляты, прямые потомки предковых форм, давших начало всем
эукариотическим царствам, и, возможно первые клеточные линии с
митохондриями. Биогенез митохондрий трипаносоматид уникален еще и
тем, что только около 5% белков (касается внутренних мембран
органеллы) кодируются мт-геномом, а остальные 95% – это кодируемые
ядром белки, импортируемые посттрансляционно. Многие гены содержат
неполные открытые рамки считывания (ОРС=ORFs), первичные
транскрипты которых ремоделируются РНК-редактированием; в Crithidia
fasciculata белковый синтез опосредован типичными мт-рибосомами
(Tittawella et.al., 2003) и цитозольными тРНК эукариотического типа, а мтрибосомы (по рРНК) – мельчайшие из известных (на 30% меньше
16
л
редуцированных мт-рРНК человека). Наконец с необычным жизненным
циклом организма связаны множество различных митохондриальных
активностей паразита (Schneider et аl., 2001).
Трипаносоматиды в основном паразитируют у одного (это справедливо
в отношении Crithidia, Leptomonas, Blastocritidia и Herpetomonas) или двух
хозяев (Leichmania, Trypanosoma, Phytomonas), и инфицируют широкий круг
растений, беспозвоночных и позвоночных животных. Паразитизм во
втором случае связан со сложным жизненным циклом, и сопровождается
восстановлением или подавлением функций дыхательной цепи – в
зависимости от условий обитания в данной фазе жизненного цикла. Кроме
того, интерес изучения данного объекта состоял еще и в том, что в
гомологичных генах разных организмов данной группы (трипаносоматид),
отличающихся теми или иными особенностями своей эволюционной
истории, протяженность участков, подвергаемых редактированию в премРНК, оказалась различной. К наиболее ярким примерам можно отнести
гены 3-ей субъединицы (Landweber et al., 1993) цитохромоксидазы (СОIII),
более 90% аминокислотной последовательности которой создается в
результате редактирования, 6-ой субъединицы АТФазы (АТРаsе-6) и 8-ой
субъединицы (ND8) NADH-зависимой убихиноноксидоредуктазы .
С другой стороны, и вследствие высокой гомологичности первичной
структуры некоторых достаточно консервативных и подвергаемых
редактированию генов трипаносоматид, можно было предположить, что
размер и структура редактируемых участков здесь будут практически
одинаковыми. Предполагалось также, что и общее число подвергаемых на
уровне пре-мРНК уридиловому редактированию участков, по крайней мере,
внутри рода, будет достаточно близким даже для некоторых представителей
разных видов (в частности, включая паразитирующие между насекомыми и
позвоночными
L.tarentolae). Это было показано для большей части
исследуемых близкородственных видов рода лейшманий (Колесников и др.,
1999), образующих во всех филогенетических построениях наиболее
компактную среди других трипаносоматид группу (Юрченко 1999).
Разные виды трипаносоматид могут отличаться интенсивностью
редактирования гомологичных генов. В целом эволюционно более рано
дивергировавшие трипаносоматиды обладают наиболее мощным и
интенсивным редактированием – что, вероятно, свидетельствует о широкой
распространенности его в митохондриях предка этой группы (Maslov et al.,
1994). Своим хозяевам трипаносомы передаются механическим контактом,
половым путем, и через насекомого-переносчика. Африканская Trypanosoma
gambiense, переносимая мухой це-це, может вызывать у людей сонную
болезнь. Драматическим изменениям в жизненном цикле T. brucei
подвергаются
митохондриальные
(кинетопластные)
компоненты
дыхательной системы. Попадая в кровяное русло животных вместе с
выделяемым при укусе насекомым секретом, трипаносомы обычно теряют
цитохромы, компоненты цикла Кребса, и генерируют энергию за счет
17
л
гликолиза. Наоборот, возвращаясь вместе с кровью животного, и,
превращаясь в тонком кишечнике насекомого в проциклические формы,
трипаносомы почти полностью восстанавливают способность к синтезу
всех компонент окислительного фосфорилирования. Наконец в слюнных
железах насекомого образуются инфекционные метациклические формы,
которые и передаются животному хозяину. Селективные преимущества
роста в той или иной стадии клеточного цикла паразитов как раз и могут, в
ряду других механизмов, обеспечиваться редактированием (Stuart 1993а).
2.2 “Гид”-РНК-(gRNA)-зависимое редактирование
Различают «гид»-РНК-зависимое (Simpson 1997) и «гид»-РНКнезависимое, но зависимое от вторичной структуры РНК виды
редактирования (Frech 1996; Alfonzo 1997).
Молекула направляющей gRNA состоит из 3-х
частей (рис.1;
(все рисунки в конце)):
– (1) 5’-якорной, необходимой для специфического спаривания
и
образования первичного якорного дуплекса с 3’-концом пре-мРНК при
инициации редактирования (при отсутствии таковой резко падает или
полностью
прекращается редактирование). Комплементарность за счет
стандартных комплементарных пар этой части gRNA в так называемой
«гид»-РНК—мРНК (gRNA-mRNA) гибридной химере уже изначально
составляет более 90%;
– (2) богатой пуринами (в основном аденином) собственно срединноинформационной части, которая определяет по преимуществу встраивание
(реже делецию) уридина в пре-мРНК на следующем этапе редактирования.
Этот этап продолжается до тех пор, пока не будет достигнута необходимая
степень итоговой комплементарности в расширяющемся дуплексе. После
редактироваиня комплементарность увеличивается в 1.5-2 раза и достигает
~70% (Kable et al.,1997);
– (3) и концевой 3’-олиго-U части, предположительно являющейся одним
из источников (реже депозитарием) уридинов, на что указывает
обнаруженная ковалентная связь между олиго-U концом gRNA и премРНК у сайта редактирования в субъединице-6 АТФазы трипаносоматид
(Rusche et al., 1995). Кроме того 3’-концевая часть обеспечивает
дополнительное, но необходимое для редактирования по основному и
дополнительным
сайтам
конформационно-стабилизирующее
взаимодействие с пурин-обогащенной частью пре-мРНК. Итоговая
комплементарность здесь, 35-40%, слабо отличалась от исходной (Kable et
al.,1997).
Рис.1
В соответствии с gRNA-парадигмой кинетопластное U-делеционно/
/вставочное редактирование требует высокой точности, ведет к
восстановлению или сдвигу рамки считывания в мРНК, и обусловлено
18
л
взаимодействием коротких (40-70 нуклеотидов) и обладающих общими
структурными свойствами молекул gRNAs с частично комплементарными
фрагментами к пре-мРНК. Заметим, что для точно направленного надрезания
природа использует транс-активирующие малые РНК в большом числе
видов событий (например, для систем РНКаза Р–тРНК; U7–мРНК гистона;
snoRNA–рРНК; U5–интрон 1 группы и др.) клеточного РНК-процессинга
(Cruz-Reyes et al., 2001). Селекция сайтов с помощью gRNA не является
уникальной, т.к. комплементарное (но не меж-, а внутримолекулярное)
взаимодействие участков мРНК встречается и при других видах
редактирования: у позвоночных и беспозвоночных при А→I
дезаминировании, при редактировании тРНК, и при направляемом по 2’-Орибозе метилировании в рРНК (Sloof, Benne 1997).
U-Вставочное редактирование обнаруживало определенный уклон (А и
G предпочтительно фланкировались, соответственно, C и U) среди
окружающих сайт нуклеотидов (Burgess, Stuart 2000). Для эффективной
лигации требовались направляющие пурины, особенно А, а спаривания
gRNA-mRNA сразу выше редактируемого сайта-вставки не требовалось, хотя
оно влияло на точность процесса. Положение дуплекса по отношению к
сайту определяло усиление вставочного редактирования (несколько выше
сайта), либо предохраняло от надреза (вплотную к сайту), и, следовательно,
от редактирования (Igo et al., 2002). Только с открытием gRNAs стало
возможным
понимание
причин
определенной
направленности
редактирующего процесса (Stuart 1993a). В целом gRNAs – не такие удобные
матрицы, как те, что участвует при стандартной репликации, т.к. кроме
стандартных комплементарных взаимодействий в парах, здесь можно
встретить и дестабилизирующие G:U и др. пары (Stuart 1993a). В
упрощенном виде молекулам gRNAs приписывают роль «шины»,
накладываемой для соединения двух отдельных концов мРНК (Alfonzo et al.,
1997).
Cчитают, что gRNA-зависимое редактирование протекает в несколько
шагов.
Модель
ферментного
каскада
(Benne,1993;Stuart,1993a)
отрабатывалась с использованием митохондриальных лизатов in vitro, с
последующим сравнением данных применительно к ситуации in vivo (Frech ,
Simpson 1996; Alfonzo et al.,1997; Stuart et al.,1997; Cruz-Reyes et al.,1996). В
соответствии с этой моделью в сайте нарушения спаривания между gRNA и
пре-мРНК, вслед за эндонуклеазным расщеплением в пре-мРНК, к 5’-концу
образовавшегося 3’-фрагмента пре-мРНК добавляются/удаляются уридины –
до установления гораздо большей степени комплементарности между
частями обеих РНК. Затем фрагменты мРНК, и при участии АТР,
репарируются лигазой, а эндонуклеазный 3’-разрыв вносится в следующем
неспаренном сайте расширяющегося в 5’ направлении дуплекса. Интересно,
что
эндонуклеазный
надрез
предпочтительно
формировался
в
редактируемых доменах пре-мРНК, но не зрелых мРНК-субстратах – что
наблюдали для цитохрома-b (Cyb), а также второй и третьей субъединиц
19
л
цитохромоксидазы L.tarentolae. Активность эндонуклеазы, белка весом
более 30 кДа, ингибировалась SDS и экстракцией в смеси фенол/хлороформ
(Simpson et al.,1993).
В Т.brucei определили три эндонуклеазных активности: (1) кофракционирующую с редактирующим комплексом специфическую, (2)
ассоциированную с неспецифическими субстратами, и (3) с РНКазой Р. Все
три активности были чувствительны к высокой температуре и
перевариванию протеазой; микрококковая нуклеаза вызывала частичное
повреждение редактирующего комплекса и снижала пре-надрезание при
вставочном редактировании in vitro (Salavati et al., 2002). Смежные с сайтами
редактирования АU-последовательности, присутствующие в 5’-UTR мРНК
Cyb u соответствующей gRNA, были способны ингибировать
редактирование, а мутации в них, соответственно, либо повышали точность,
либо стимулировали редактирование и вели к потере по крайней мере одного
компонента комплекса. Oдного связывания gRNA своим 3’-поли-U концом c
пурин-обогащенной областью мРНК было недостаточно (Oppegard et
al.,2000; Kabb et al., 2001).
Каждая gRNA на своем 3’-конце несет 5-20
(в среднем 13)
нематрично добавленных с помощью концевой уридинтрансферазы (TUTase)
уридиновых остатков (Hajduk et al., 1997), которые, как предполагается,
могут являться одним из источников (реже депозитариев) уридинов при
вставках (делециях) двумя путями. Во-первых, прямой неферментативной
2-х актовой трансэтерификацией (в опытах in vitro это не подтвердилось) –
как в случае сплайсинга. При этом переносимые с олиго-U хвоста уридины,
условно, сравнивали с мельчайшими, среди известных, интронами. А к
процессу обратному сплайсингу, и разрешающему перестановки на более
высокомолекулярном
РНК
уровне,
относили
РНК-рекомбинацию.
Активность TUTase ингибируется гепарином, проназой и протеиназой-К, а
предпочтительным субстратом фермента были митохондриальные gRNAs.
Во втором случае уридины переносятся
в результате дважды
повторяющегося поочередного действия эндонуклеазной и лигазной
активностей, т.е. фермент-каскадным путем (Kable et al., 1997; Simpson et
al.,1993). Из опытов in vitro следовало, что специфический сайт расположен
сразу за дуплексом, который может расширяться в 3’→5’ по отношению к
пре-мРНК направлении редактирования, и захватывать дополнительные
сайты. Это показано методом выравнивания выделенной из митохондрий и
отредактированной (по большей части частично) мРНК, когда было
установлено, что редактирование всегда начинается с 3’-конца и идет к 5’концу (Blum et al.,1990; Avila et al.,1995).
Таким образом модель ферментного каскада разбивается на четыре
этапа, и касается делеций и вставок:
(1)-разрезание эндонуклеазой пре-мРНК первичного дуплекса в
неспаренном с gRNA сайте ;
20
л
(2)- лигирование пурин-обогащенного 3’-фрагмента пре-мРНК с поли-U
хвостом gRNA (т.е. образование химерного дуплекса – как необходимого для
редактирования интермедиата);
(3)-разрезание с помощью эндонуклеазы и присоединение (либо
отторжение) одного и более уридинов концевой уридинтрансферазой
(TUTase, либо 3’-специфической экзонуклеазой) для формирования в премРНК комплементарного с gRNA участка в новом сайте – соответственно
при вставке и делеции;
(4)-такое лигирование ранее образованных мРНК фрагментов, когда шаг
лигирования определяется оптимальным числом уридинов между
соседними сближенными 5’- и 3’-концами пре-мРНК. В случае, если олигоU-хвост gRNA не служит источником (депозитарием) уридинов для премРНК, все равно сохраняется зависимость редактирования от gRNA, а также
UTP, концевой уридинтрансферазы, лигазы, эндонуклеазы и др. активностей
(Frech, Simpson 1996; Alfonzo et al.,1997). Тогда уридиновая вставка
зависит от 3’-концевой уридинтрансферазы и свободного UTP – о чем
свидетельствует включение такого -32Р-UTP в редактируемый сайт, а
делеция – от 3’-специфической экзонуклеазы, сопровождаемой отведением
неспаривающегося уридина гибридного дуплекса в виде свободного UMP
(Sloof, Benne 1997; Кable et. al.,1997).
Только после того, как первая gRNA создает соответствующую новую
часть в мРНК, вторая gRNA своей якорной частью начинает спариваться с
этой новой частью в мРНК и вытеснять первую gRNA из дуплекса. Не все
gRNA обладают способностью образовывать первичный спонтанный
дуплекс с пре-мРНК, т.к часть их требует предварительного редактирования
и создания последовательности для последующих якорных дуплексов.
Вероятно, именно этим и обеспечивается в целом строгая направленность
редактирования от 3’- к 5’- концу фрагмента пре-мРНК (Stuart et
al.,1998). Однако, кроме действительно наблюдаемого 3’→5’ смещения в
частично редактируемой (в junction-области ) РНК, находящейся между
частями уже отредактированной мРНК и еще не редактированной пре-мРНК,
изредка обнаруживают и не строго по порядку появляющиеся уридиновые
вставки. Такие вставки свидетельствуют о том, что редактирование включает
момент поиска, когда
возможно случайное взаимодействие
редактирующего комплекса не с защищенным первым, следующим за
дуплексом сайтом, а с одним из последующих – в том числе находящимся в
однонитевой области с более низкой термодинамической стабильностью,
т.е. определяется еще и динамическим повторным взаимодействием gRNA
с пре-мРНК (Stuart 1993а).
Смена gRNA, по-видимому, процесс медленный, т.к. частично
редактируемые и выделенные из митохондрий РНК обнаруживают в
промежуточном состоянии, когда редактирование с помощью одной gRNA
уже закончилось, а с другой – еще не началось (Schmid et al.,1996).
Редактирование у каждого сайта независимо, и требует нескольких (до 3-х)
21
л
отдельных актов надрез/сшивка, обеспечиваемых присутствующими здесь
2-мя разными (19-20S и 35-40S) РНП-комплексами. Такие комплексы
обладают сходными, но не идентичными активностями и компонентами:
эндонуклеазной, концевой уридинтрансферазной (TUTase), РНК-лигазной и
химерообразующей активностями. С небольшой вероятностью допускаемая
ранее возможность не требующей
шага надрез/сшивка прямой
трансэтерификации, в настоящее время не получает подтверждения.
Трансэтерификация должна идти дважды, с участием олиго-U хвоста, и
ранее допускалось (Stuart 1993a), что ферментативный катализ и
трансэтерификация – не взаимоисключающие процессы.
В среднем молекулы gRNA имеют длину в 60 нуклеотидов, но с
колебаниями в ряду 25-70 нуклеотидов (Yasuhira,Simpson 1996; Pollard et
al.,1990), а длина генов gRNA составляет 60-100 нуклеотидов (Avila, Simpson
1995). Гены gRNA содержатся в высоко- и низкомолекулярной ДНК, т.е. в
макси- и миникольцах (по 1-3 на миникольцо), и насчитывают многие
десятки gRNAs-генов (Stuart 1993b; Goringer et al., 1994). Эти гены, сначала
предсказанные компьютерным анализом в максикольцевой (21kb) ДНКкомпоненте L.tarentolae (Blum et al., 1990), а затем показанные прямым РНКсеквенированием малых транскриптов этих генов с подвижностью gRNA
(следующей вплотную с фракцией тРНК; вторичные структуры обеих РНК
схожи), впервые были обнаружены в миникольцах. Наличие 5’-ди/трифосфатов в gRNA трех видов трипаносом подтверждало, что это были
первичные транскрипты. Несколько позже, и только с учетом G:U, а также
редких G:A и U:С гибридных пар, стало ясно, что сформироваться
совершенные гибриды действительно могут. В тРНК и рРНК имеются
аналогичные G:U пары. Такие пары исключают участие стандартной
полимеразной активности при переносе информации с кодируемой
максикольцами gRNA на пре-мРНК (Simpson et al., 1993; Simpson 1997).
К факторам эдитосомы, стабилизирующим дуплекс (многие из которых
не известны), относится gRNA-связывающий gBP21-белок T.brucei,
образующий до 6 ионных связей с gRNA, т.е понижающий отрицательный
заряд РНК. gBP21 способен облегчать гибридизацию не только РНКредактирующих (ускорять образование якорных gRNA–pre-mRNAкомплексов), но и других комплементарных РНК-субстратов (Muller et al.,
2001; Muller, Goringer 2002). Из митохондрий С.fasciculata выделены
(очищены), клонированы и охарактеризованы еще два, gBP27 (26.8 kDa;
гомологии не обнаружено) u gBP29 (28.8 kDa; ортологичен gBP21), gRNAсвязывающих белка. Интересно, что их иммунопреципитаты содержали не
только несколько gRNAs и редактируемую/нередактируемую формы премРНК ND7 (cубъединица NADН), но и небольшие количества мт-рРНК
(Blom et al., 2001).
В L.tarentolae показан митохондриальный вставочно/делеционный
мультибелковый и высоко-молекулярный Е-комплекс в 100 kDa,
включающий 2 РНК-связывающих белка, Ltp26 u Ltp28 (гомологичных,
22
л
соответственно, gBP27 и gBP29 из С.fasciculata, и gBP25 и gBP21 из
T.brucei), РНК-лигазу-содержащий-L-комплекс (из 13 компонент: 2-х лигаз,
4-х белков гомологичных редактирующим в T.brucei, и 7-ми новых
полипептидов, среди которых – 2 с мотивами к РНКазе III, и по одному – к
эндо-/экзонуклеазам и нуклеотидилтрансферазе), и 3’-TUTase . Этот
комплекс слабо взаимодейство-вал с РНК-лигазу-содержащим-L-комплексом
и 3’-TUTase, но катализировал РНК-гибридизацию, и, в присутствии gRNA u
пре-редактируемой мРНК, участвовал в первичном шаге редактирования
(Aphasizhev et al., 2003a; Aphasizhev et al., 2003b). В проциклических формах
T.brucei жизненно важным был ген U-делетирующей (in vitro/vivo) лигазы
REL1;
REL2-лигаза,
однако,
связана
скорее
с
U-вставочным
редактированием (Gao, Simpson 2003).
Заметим, что кроме gRNAs, в трипаносомах обнаружены и другие
малые РНК. Недавно показаны специфические пост-транскрипционные 2’-Ометилирование и конверсионное псевдоуридилирование рРНК (Liang et al.,
2001) в ядрышках трипаносом, направляемые малыми ядрышковыми guidesnoRNAs (Н/АСА-РНК из соответствуюего РНП).
Гены таких РНК
кластеризировались для единичных или множества различных РНК, и
первой из показанных была h1-РНК, способная псевдоуридилировать 28SрРНК (по U3643). Эта полу-каноническая Н/АCА-РНК (69 нуклеотидов) была
наименьшей среди описанных аналогичных РНК (малых ядерных snRNAs
U1, U2, U4 u U5) других эукариот, содержащая только единичную
шпилечную структуру, ключевую для опосредуемого одной эндонуклеазой
процессинга, и процессируемая из длинного полицистронного транскрипта
(транскрипция – под действием РНК-полимеразы II) вместе с (C/D)snoRNAs. Среди последних идентифицирована (импритингом матерински
экспрессируемого гена на хромосоме-12 мыши) регулирующая
редактирование
(или
альтернативный
сплайсинг
еще
не
идентифицированного гена) MBII-343-snoRNA (Shimoda et al., 2002).
……………………………..
………………………………………………………………
2.3 Миникольцевая и максикольцевая компоненты ДНК кинетопластов
трипаносом
Миникольца в составе кинетопласта могут быть представлены
несколькими классами (в T.brucei – до 200-300 и более), несущими разные
gRNA-гены, встречаемость каждого из которых не одинакова. Более того,
следование gRNA-генов в миникольцах не всегда строго соответствует
3’→5’ порядку действия их, и даже в одном и том же миникольце можно
обнаружить gRNA для различных мРНК – в том числе относящимся к
различным стадиям жизненного цикла трипаносомы (Stuart 1993а).
Расположенный в вариабельной области миникольца, gRNA-ген отграничен
у Trypanosoma brucei неточными инвертированными повторами в 18 пар
23
л
5’-GAAATAAGTAATAGATA-(~110bpкассета)-TATTTATTATTTTATTTT-3’
оснований (Pollard et al.,1991). В целом, исходя из анализа подобных
структур, можно считать, что в трипаносомах контролируется если не
первичная последовательность, то размер реальных и потенциальных кассет
gRNA-генов.
В миникольцах T.brucei, T.equiperdum показано три содержащих таких
инвертированных повтора района c потенциально возможными рамками для
считывания gRNAs. В вариабельном районе миникольцевой матрицы
L.tarentolae расположен нефланкируемый инвертированными повторами, но
считываемый gRNA-ген; на расстоянии в 150 пар оснований от него следует
консервативный район (Thiemann et al., 1994). Находящиеся между 18-ти
нуклеотидными повторами последовательности кодирующие gRNA могут
отражать их эволюционную историю и функциональную значимость: в
результате множественных событий транспозиции и амплификации,
становится возможной дивергенция этих подвергаемых мутациям и
рекомбинациям генов. Хотя некоторые кассетные последовательности в
T.cruzi (1.2 kb) и C.fasciculata (2.5 kb) не имеют концевых повторов, это не
исключает потенциальной возможности кодирования ими множества gRNAs
(Stuart 1993a).
В процессе изучения особенностей митохондриального
генома проводилось сравнительно-эволюционное исследование последовательностей (прежде всего консервативных областей) генов субъединицы 3
цитохромоксидазы (СОIII), их белковых продуктов, и кДНК их первичных
транскриптов, полученных в результате
широкого (в Herpetomonas,
T.brucei), а также 5’-предпочтительного (в L.tarentolae, C.fasciculata)
редактирования в кинетопластах нескольких видов трипаносом. Этот
анализ позволил авторам (Landwеber, Gilbert 1993) предположить, что
мутации, ведущие к сдвигу рамки в мРНК этого гена, формируются за счет
компенсаторных мутаций в составе самой gRNA и, вероятно, их генов. В
результате
широко редактируемые транскрипты, а следовательно и
транслируемые ими продукты, накапливали мутации ~ в 2 раза быстрее, чем
нередактируемые и 5’-редактируемые версии их.
Самыми корoткими (25-30 нуклеотидов) среди всех известных оказались
кодируемые максикольцевой ДНК gRNAs у паразитирующих внутри рыб
трипаносоматид Trypanoplasma borelli. Необычным оказалось и наличие
здесь 5’-незакодированной и гетерогенной по длине олиго-U
последовательности (с 5’-концевыми ди-/три-фосфатами), функция и
механизм
формирования
которой
остаются непонятными, хотя
предполагают, что это может происходить за счет РНК-лигирования или
транс-сплайсинга. Обсуждается возможность того, что ныне наблюдаемая
организация генов gRNAs в больших кольцевых молекулах (функционально
аналогичных митохондри-альной ДНК других организмов) трипаносоматид,
является более древней, чем в миникольцах, хотя полученные данные не
24
л
исключают и обратную полимеризацию миниколец (Yasuhira et al., 1996;
Юрченко 1999).
Изучаемая более 25 лет, кинетопластная ДНК (кпДНК) митохондрий
трипаносоматид представляет собой высокорганизованную структуру
(митохондриальное нуклеоидное тело), составляет 10-25% общей клеточной
ДНК, и встречается у различных Trypanosomеs и Тrypanoplasma borelli
(bodonids/cryptobiids). Она
определяется входящими в ее состав
мультикопийными миникольцевыми (0,5-9,5 т.п.н.; колебания размеров
видоспецифичны), и/или обычно немногочисленными максикольцевыми
(23-40 т.п.н. и более; составляют менее 10% всей кинетопластной ДНК)
последовательностями ДНК. Кольца формируют целый ассоциат (т.н.
“кольчугу”) за счет множественного сцепления и удержания по типу
катенанов соседних миникольцевых, и, иногда, максикольцевых молекул. В
поддержании ассоциата не исключена удерживающая роль и белков
(включая интегральные, и оснόвные полипептиды типа гистонов, до 67 кДа),
среди которых могут быть те, что специфичны к консервативным
(GGGGTTGGTGTA и GGGGTTGG) последовательностям типа теломерных
повторов (т.е белков с потенциальной теломеразной активностью ), и те, что
процессируют gRNAs. Также не исключена роль специфических РНК (Sloof,
Benne 1997; Юрченко 1999).
Среди трипаносом встречаются мутанты с измененной макси- и/или
миникольцевой компонентой кпДНК, у которых отсутствует нормальное
воспроизводство транскриптов. Максикольцевые молекулы T.brucei
содержат несколько gRNA-генов, и имеют редактируемую кодирующую
область, где расположены: 2 гена рРНК (9S и 12S), несколько генов
белковых компонент окислительного фосфорилирования, как правило
гомологичных для большинства митохондрий разных видов, и др. Среди
этих генов: ND7 и ND8 – субъединицы NADН-дегидрогеназы,
обнаруживаемые обычно в ядерных и хлоропластных геномах (это первый
пример обнаружения их в митохондриях), причем ND7 ген имел два
независимо редактируемых домена, отделяемых консервативной (по крайней
мере у T.brucei, L.tarentolae и C.fasciculata) нередактируемой
последовательностью; А6 (субъединица-6 АТФазы), RPS12, и несколько
неидентифицированных и содержащих цитозин-богатые области ОRFs. В
L.tarentolae последние соответствуют G-богатым областям (в обеих
трипаносомах их по шесть), причем они сохраняют одинаковые локализацию
и направленность. Дивергентная область содержит высокоповторяющиеся (в
частности ND5 и рРНК) последовательности. Некоторые максикольцевые
гены в T.brucei имеют единые перекрывающиеся (до 42 нуклеотидов
нередактируемой мРНК) транскрипты (ND7/COIII, COIII/Cyb, COII/MURF2,
CR4/COI, CR6/ND5), свидетельствующие о том, что редактирование должно
предшествовать окончанию процессинга. Максикольца L.tarentolae имеют
gRNA-гены по крайней мере для Cyb, MURF2, ND7 и COIII генов.
25
л
В кинетопластидных миникольцевых молекулах трипаносоматид
(например миникольцах из T.cruzi, T.brucei, паразитирующих дигенетически
– между насекомыми и позвоночными; и миникольцах из C.fasciculata,
паразитирующих моногенетически – только у насекомых), gRNA-гены
локализованы у специфических сайтов внутри вариабельной области, причем
число и точность расположения их могут быть специфичными не только для
отдельных видов, но и линий (Simpson 1997; Simpson et al., 1993).
Миникольцевая компонента высокополиплоидна (5-10 тыс. копий), может
быть гетерогенной по размеру и первичной последовательности даже у
изолятов одного вида, и, вероятно, мультимерна (т.е. состоит более чем из
одного минимального кольца). Транскрипты gRNA-генов здесь опосредуют
редактирование
мРНК-транскриптов
криптогенов.
У
т.н.
«псевдокриптогенов» транскрипты не редактируются продуктивно при
одних условиях, но могут сохранять потенциальную способность к
редактированию в иных условиях. Миникольца практически не содержат
модифицированных
оснований.
Для
чего
нужна
избыточность
миникольцевой компоненты не ясно, но там содержатся необходимые для
редактирования и адаптации трипаносоматид (всякий раз в относительно
новых условиях) gRNAs-гены, и, возможно, другие гены или их части.
Последнее достаточно проблематично, т.к. миникольца изобилуют стопкодонами, а найденные ОRFs часто не обнаруживают гомологии с
известными белками.
Не ясно как происходит транскрипция с миниматрицы (нет данных о
числе промоторов, характере процессинга и кратности цистронов у вновь
синтезируемых транскриптов), и есть ли какие-либо вспомогательные для
этого клеточные механизмы. Тем не менее нельзя исключить, что здесь
функционирует механизм экспрессии, принципиально отличный от того, что
используется при транскрипции цитозольных мРНК эукариот. Последние
используют короткую РНК, кэпирующую ее нетранслируемый 5’-конец со
специфическим сигналом (отсутствующим в миникольцах) для
присоединения «кэпа», и необходимую при инициации трансляции. Чтобы
обойти проблему транскрипции в мт-ДНК трипаносом, разработан метод
трансфекции их геном РНК-полимеразы бактериофага Т7. Оказалось, что эта
полимераза, выделенная из кпДНК трансфецированных фагом клеток
L.tarentolae и T.brucei, находится в активной (транскрибируемой) форме. В
такой системе проводимая двумя путями трансфекция – переносом ДНКкассеты с Т7 полимеразой при электропорации клеток, или непосредственно
в изолированные митохондрии трипаносом – позволяет транскрибировать
чужеродные (в частности фаговые) гены (Estevez et al., 1999).
Миникольца содержат несколько (1-4) консервативных районов в 100200 п.н. (GC-компонента, в среднем, составляет
23%, у отдельных
видов – до 51%), различающихся отдельными делециями, вставками,
заменами, но с общей консенсусной додекамéрной последовательностью
5’-d-(GGGGTTGGTGTA)-3’. Эта последовательность (т.н. универсальный
26
л
консервативный CSB3-блок – общий для всех исследованных
трипаносоматид), вероятно, выполняет роль ориджн (ori) – точки начала
репликации L-цепи (Н-цепь содержит консервативную 5’-GGGCGT-3’ точку
начала репликации). Псевдододекамèры иногда появляются при нескольких
актах дупликации жизненно важных для ДНК районов, последующей
редукции таких независимо эволюционирующих мультимерных миниколец,
и способны к выполнению заместительных функций. Как правило, столько
же в миникольцах содержится и вариабельных областей (у некоторых
трипаносоматид гипервариабельность в них может достигать 70-80% общей
длины). Такие области содержат информацию о gRNAs и диспергированные
короткие (до 20 п.н.) несовершенные инвертированные повторы,
относящиеся, как и миникольца в целом, к одним из наиболее быстро
эволюционирующих ДНК в природе. У T.brucei, где обнаруживают самое
широкое редактирование, точность этого механизма меньше, чем в
L.tarentolae – вероятно, из-за большей изменчивости gRNA в избыточной
миникольцевой компоненте (Stuart 1993a; Simpson et al., 1993).
Миникольцевая кпДНК также содержит несколько регулярно
повторяющихся (через 10-11 нуклеотидов, т.е. через виток спирали) олигоА трактов (4-6 dA), и, возможно, других элементов. Среди последних есть
склонные к образованию структур типа изогнутой спирали (bent helix) с
аномальными
физико-химическими
характеристиками
(электрофоретической подвижностью и др.) внутри фрагмента ~ в 450 п.н.
ДНК. (Возможно у трипаносом происходит закладка тех элементов, структур
и механизмов, которые затем широко используются другими эукариотами.)
В сравнительном аспекте интересны и имеющие склонность к образованию
вторичных структур типа «клеверного листа» последовательности,
характерные для начала и терминации репликации ДНК в митохондриях
эукариот. Такие последовательности
ограничивают область изогнутой
спирали, которая, в отличие от образующего петли классического
палиндромного дуплекса и локальных конформационных изгибов (при В↔Z
переходе ДНК), нечувствительна к S1 нуклеазе, и располагается между ori и
gRNA-генами. Иногда обнаруживаемые (в частности, при взаимодействии с
короткими пептидами) рядом с тремя двуспиральными участками ДНК (и др.
структурами), области изгибов, вероятно, могут узнаваться белковыми
«ферментативными машинами». Часто своим расположением именно изгибы
определяют выбор только одной из нескольких консервативных
последовательностей мультимерного миникольца – которая и обеспечивает
инициацию репликации. В целом можно говорить о едином плане
организации миникольцевой компоненты ассоциата. Главными чертами
организации ассоциата являются
гетерогенность, симметричность (по
расположению консервативной и вариабельной последовательностей)
мультимерных
молекул,
одновременное
присутствие
различно
организованных молекул.
27
л
Обе кольцевые структуры – макси- и миникольца – могут
освобождаться из ассоциата, независимо реплицировать с образованием
θ-структур по Кернсу, и присоединяться к ассоциату. От повторной
репликации открытые миникольца предохраняются необычными пробелами
(бреши достраиваются только после репликации) с 1-2 рибонуклеотидами на
5’-конце, узнаваемыми топоизомеразой, и распространяющимися на часть
универсального додекамéра. У гибридных Т.brucei миникольца наследуются
от обоих родителей, а максикольца - только от одного из предков (Gibson et
al., 1997). Это напоминает ситуацию с передачей, соответственно, ядерной и
цитоплазматической наследственности у эукариот, хотя отношение
миникольцевой компоненты к ядерной ДНК еще не показано. Локализованные в максикольцах (как у T.brucei, L.tarentolae и Т. borelli) gRNAs- и gRNAподобные гены способны экспрессировать подвергаемые затем 5’-уридилированию молекулы gRNAs. Вариабельные области и точки начала
репликации
определяют
специфичность
класса
миникольцевых
последовательностей, потеря которых, вероятно, свидетельствует об
отсутствии потребности в нередактируемых белковых продуктах. В
необычных условиях роста и таком селективном давлении, которое
сопровождается
потерей миниколец и накоплением мутаций в
максикольцах,
может резко падать уровень кинетопластной
митохондриальной генной экспрессии (Sloof,Benne 1997; Юрченко 1999).
Кажущаяся действительно сложной интерпретация опосредуемого молекулами gRNAs U-вставочно/делеционного редактирования и
gRNA-парадигмы, связана по крайней мере с 5-ю наблюдаемыми для
различных трипаносоматид особенностями :
– (1) с потерей избыточно воспроизводимых классов миниколец (в 890
п.н.), вместе с кодируемыми ими большинства gRNA-генов, при длительном
(более 50 лет) культивировании в UC-линии
L.tarentolae, где
недостаточность
gRNA-репертуара
может
объясняться
потерей
необходимости воспроизводства белковых продуктов некоторых G-богатых
(G1-G5)
максикольцевых
последовательностей
–
т.н.
условных
«псевдокриптогенов». Прямой корреляции между числом копий миниколец
и избытком транскриптов gRNAs (т.е. ген-дозирующего эффекта) не
наблюдалось, т.к. большую роль могли играть сила промотора и степень
деградации этих молекул (Simpson et al., 1993). Однако gRNA-гены здесь
кодируются не только мини- , но и максикольцами ;
– (2) с преобладанием (парадоксом) единичного гомогенного класса
миниколец (в 2550 п.н. , как у C.fasciculata) в результате амплификации одной
специфической миникольцевой последовательности (представляющей в
итоге свыше 90% всей кпДНК), но – с одновременным удержанием от
полного исчезновения множества минорных классов миниколец (на долю
которых приходится лишь несколько процентов кпДНК). Здесь также не
наблюдалось
прямой корреляции между числом копий миниколец и
избытком молекул gRNAs;
28
л
– (3) показана общая чрезмерная избыточность миниколец – более 200300 различных классов у Т. brucei (возбудителя сурры рогатого скота,
переносимого мухой це-це) – составляющих более 90% всей кпДНК, и представленных в виде катенанов в 1kb длиной. Каждое миникольцо содержит
~ 3 gRNA-гена, а всего потенциально может быть представлено более 600900 различных видов gRNAs. Каждая gRNA, и с учетом общего числа
вставок, в среднем может кодировать 1.5 десятка уридинов – что много
больше, чем требуется для редактирования известных пре-редактируемых
мРНК (Stuart 1993a). Некоторые gRNA здесь имели необычное 20нуклеотидное 3’-расши-рение, возможно связанное с дефектом либо
терминации транскрипции, либо 3’-процессинга. Обнаружены сильно
перекрывающиеся (от 2 до 52 нуклеотидов) gRNAs. Необходимостью
существования широкого gRNA-ре-пертуара, вероятно, и объясняется
чрезмерная избыточность основных и одновременное удержание от полного
исчезновения минорных миниколь-цевых последовательностей;
– (4) показана экстремально гетерогенная для своих линий и даже
некоторых изолятов миникольцевая ДНК кинетопластов T.cruzi.
Миникольца (в 1500 п.н.) имели 4 консервативных и 4 вариабельных
области. Для 2-х различных линий Т. cruzi (Sylvio и Can) были определены
как избыточно воспроизводимые миникольцами молекулы gRNAs, так и
гомологичные (т.е. общие) для обеих линий. Различия между ними в
основном состояли в таких транзициях, которые не мешали формированию
gRNA–mRNA
комплементарной
гибридизации.
Выравнивание
последовательностей вариабельных областей, содержащих и избыточную и
гомологичную gRNA показало, что эти области с большой вероятностью
являются производными от общей предковой последовательности,
накапливающей случайный полиморфизм внутри/вокруг gRNA-генов. В
связи с этим высказано предположение, что данные линии Т. cruzi могут
иметь клональную природу происхождения в результате длительного
предшествующего периода развития в изоляции (Simpson 1997);
– (5) обнаружено 2 больших кольца (~ в 80-90 и 170-200 т.п.н.) и исходно
полное отсутствие миниколец в кинетопласто-подобной митохондриальной ДНК 2-х линий Trypanoplasma borelli (bodonid, cryptobiid). В
большом кольце в 80-90 т.п.н. содержатся G-богатые области, и по нескольку
митохондриальных генов (нередактируемые гены СОII, СОIII, а также 3’- и
5’-редактируемые гены Суb и СОI). Одна из G-богатых областей обнаружена
при анализе частично редактируемого транскрипта, кодируемого 3’→5’ панредактируемым криптогеном RPS12, расположение которого отлично от
того, что обычно наблюдают в максикольцах трипаносоматид – возможно в
результате дивергенции. Характерные для этого гена высококонсервативные
домен-связывающие последовательности были функционально значимы,
сохраняли аминокислотную последовательность – и при этом
редактировались.
29
л
Криптоген RPS12 (= G6) T.borelli – дивергирующий член семейства
гена, с наиболее консервативной С-концевой частью. В трех отдельных
доменах гомологичного транскрипта L.tarentolae обнаружено 117 вставок у
49, и 32 делеции у 13 сайтов, а из восьми идентифицированных gRNAs здесь
семь кодируются мини-, и только одна максикольцами (Simpson et al., 1993).
В тандемном повторе (~1kb) другого большого кольца – в 180 т.п.н.
(возможно, это полимеризованный аналог миниколец) – обнаружены gRNAподобные последовательности в 40-60 нуклеотидов длиной, которые можно
пометить α-32Р-GTP по 5’-концу, и которые в гельэлектрофорезе мигрируют
со скоростью, малоотличимой от таковой для тРНК. Механизм
дополнительного 5’-уридилирования и его возможная функция не известны.
Разные виды больших колец в 180 т.п.н. в своих тандемных повторах в 1kb
содержали сильно варьирующие по частоте gRNA-кодирующие
последовательности. Характер варьирования этих последовательностей здесь
иллюстрировал пластичность gRNA-генного компонента, и напоминал
ситуацию в C.fasciculata, когда более чем 90% кпДНК представлял только
один класс миниколец, в то время как все минорные классы просто
удерживались от полного исчезновения.
Таким образом, учтем, что каждый раз U-вставочно/делеционное
редактирование касалось только ограниченного спектра молекул РНК; что в
ряде случаев gRNA-кодирующая способность миниколец дублировалась
максикольцами; что в большинстве случаев изучаемые системы обнаруживали неизвестный механизм, обеспечивающий удержание от полного
исчезновения
gRNA-кодирующих
поледовательностей
(обычно
в
миникольцевой ДНК). Возможно, этими причинами и объясняется
необычайная гибкость и пластичность возобновления репертуара gRNAкодирующей способности при эволюции в различных условиях при
длительном поддержании роста в культурах. Что касается неизвестного
механизма, то, возможно, он связан с гипотетическими механизмами
формирования гипервариабельности различной природы (Дейчман, Цой,
Барышников 2005). Частота индивидуальных gRNA-генов в миникольцах
может меняться, практически не влияя на редактирующую систему – до тех
пор, пока не произойдет полной потери специфических классов миниколец.
Более того, с потерей необходимой для специфического редактирования
информации в gRNA-генах внутри миниколец, для некоторых
трипаносоматид (T.brucei, T.cruzi) достаточно вероятно замещение их
другими, содержащими идентичные или почти идентичные направляющие
редактирование gRNAs.
Поразительно, что несмотря на пластичность варьирования частоты
миниколецевых последовательностей, общее число сцепленных миниколец
кинетопластов в основном сохраняется – что подтверждает присутствие не
только системы контроля числа, но и альтернативной, возможно
структурной роли и миниколец, и миникольцевой ДНК. Эволюционный
источник gRNA–генетической системы в кинетопластидах еще не
30
л
определен, хотя ясно, что наличие ее более важно и интригующе, чем то, в
каких именно структурах – миникольцевых (как у T.cruzi,C.fasciculata),
максикольцевых (как у T.borelli), или и мини- и максикольцевых (как у
T.brucei, L.tarentolae) – она функционирует (Simpson 1997). Очевидно,
выстроенная по малым рРНК взаимосвязь (филогенетическое древо) между
кинетопластидами/трипаносоматидами остается слабо понятной и нуждается
в переоценке (в первую очередь это касается источников происхождения их
митохондриальной организации). Выстроенное по цитоплазматическому
heat-shock-белку hsp90 (включая вторые позиции нуклеотидов кодонов),
древо кинетопластид удалось поделить на 4 основных клада, где клады 1-3
относились к различным Bodonids, и только клад 4 – к трипаносоматидам,
который размещался между кладом 1 (включая Dimastigella, Rhynchomonasm,
несколько Bodo spp., u, вероятно, Rhynchobodo) u остальными Bodonids,
точнее между Bodo saltans u Bodo sf. Не исключают, что сетевая
организация кинетопластов – производное различных кинетопластид, а
разомкнутые lariat-миникольцевые компоненты, в отличие от других, могут,
в целом, иметь наиболее раннее происхождение (Simpson et al., 2002).
С изменениями в кинетопластной (Lee et al.,1992; Chiang et al., 1996)
и ядерной ДНК трипаносоматид связывают эффект возникновения
устойчивости к химическим веществам и антибиотикам. Так у некоторых
штаммов L.mexicana в присутствии различных концентраций (5-50 мкМ)
арсенита in vitro наблюдали значительные изменения в содержании кпДНК
(штаммт А) – одинаковые, однако, на поздних стадиях селекции. кпДНК,
выделенная из штаммов дикого типа, а также выросших в присутствии
арсенита, имела совершенно различные рестриктазные карты со слабым
кросс-гибридизационным сигналом (идентичность – менее 0,1%).
Большинство изменений было связано с перераспределением долей
миникольцевых молекул, когда один из минорных для дикого типа классов
начинал доминировать над остальными; каждый из классов обладал
соответствующим собственным редактирующим потенциалом. Сходный
эффект прослеживается при развитии устойчивости к тунамицину (штамм
Т). Оказалось, что происходящие в А- и Т-вариантах штаммов изменения
относятся к ядерной ДНК трипаносоматид. Развитие устойчивости
сопровождалось
транскинетопластидией,
т.е.
специфической
амплификацией участков ядерной ДНК, образующих большие кольцевые
молекулы, и являющихся, вероятно, результатом предшествующих
изменений при перераспределении и селекции отдельных миникольцевых
молекул в кпДНК. Аналогичные результаты были получены и для T.cruzi.
При дискинетопластидии исчезает ранее видимая кинетопластная
структура митохондрий – за счет почти полной утраты только макси(например, при сильном повреждения Суt-b гена, или амплификации сильно
измененной части максигенома), только мини-, либо обеих компонент.
Также это возможно за счет практически полного перехода от кольцевого к
линейному типу гетерогенных по длине и первичной структуре молекул
31
л
ДНК (Alves et al., 1994; Юрченко, 1999). Роль редактирования в связи с
возникновением устойчивости к химическим веществам и антибиотикам
здесь не оценивалась, но в любом случае перераспределение долей
различных классов миниколец означает и возможное перераспределение
редактирующего потенциала. В T.brucei, однако, дискинетоплазия не лишала
редактирующий комплекс функциональности, и мутанты, лишенные либо
природных субстратов для РНК-редактирования, либо всех (почти всех)
gRNAs, сохраняли все 4 (надрез, делеция/вставка, полная делеция in vitro)
первичных каталитических и редактирующую активности (Domingo et al.,
2003)
Анализ микроэволюции пан-редактируемых криптогенов, проведенный сравнением первичных структур ND7, ND8, ND9 и COIII генов
близкородственных африканских трипаносоматид T.brucei и T.congolense,
показал
неслучайное
распределение
сайтов
редактирования.
В
митохондриальных последовательностях G-, А- и C-нуклеотиды
определялись в основном макси-, а наполненность U-нуклеотидами –
миникольцами (Sloof, Benne 1997). Различия в структурах исследуемых
генов прежде всего касались
вырезаемых, а также достраиваемых
тимидинов (Тs). Несколько обнаруженных пуриновых замен оказались
молчащими,
и
не
изменяли
закодированную
аминокислотную
последовательность (Read et al., 1993a; Read et al., 1993b; Юрченко 1999). В
то же время было обнаружено редактирование сотен сайтов: в L.tarentolae
пан-редактировалось 6, а в T.brucei – 9 генов (СОХ III и др.). Есть мнение,
что пан-редактирование – это наиболее древняя наследственная форма
(молекулярное
ископаемое),
усиливающая
способность
к
ретротранспозиции у некоторых генов (потенциальных криптогенов), чьи
транскрипты требуют мало, или вовсе обходятся без редактирования.
Инициация редактирования зависит от образования первичного якорного
дуплекса между первой инициирующей gRNA и 3’-частью зрелой мРНК,
способных к цис- и транс- взаимоориентации. Для второй gRNA создаются
условия сцепления с мРНК только по окончании работы первой, в результате
последовательного 3’→5’ редактирующего расширения дуплекса – о чем
свидетельствуют найденные частично редактируемые в 3’-части
транскрипты, имеющие характерные соединительные (junctions) области в
своих редактируемых доменах.
Именно анализ частично редактируемых областей позволил
предположить, что некорректное взаимодействие gRNA и пре-мРНК
возможно в результате либо :
– качественного несоответствия, когда одна из взаимодействующих
компонент оказывается “чужой” ;
– позиционного несоответствия, когда gRNA заякорилась не на своем
месте и не сформировала правильный первичный якорный дуплекс,
защищающий от случайного редактирования. В другом случае из-за
выпетливаний, выпячиваний в пре-мРНК, кроме первичного, ошибочно
32
л
формируется и вторичный якорный дуплекс с одной и той же gRNA,
ведущий к сдвигу дуплексной рамки ;
– помех при делециях и вставках, создаваемых некорректными G:U
(иногда др.) парами.
Предпочтительное формирование именно якорной, а не остальной
части гибридного дуплекса связывают с выигрышем в освобождающейся
свободной энергии: в L.tarentolae для мРНК RPS12, MURF4 и COIII
рассчетный выигрыш достигал 30-190% (Simpson et al., 1993).
Расширяющийся дуплекс как правило имеет несколько 3’→5’ независимо
ориентированных отдельных доменов, порядок редактирования которых в
большинстве случаев еще требует определения (Sloof, Benne 1997).
Показано,
что
пан-редактирующий
механизм
множественного
редактирования по отношению к 3’- и 5’-частям одной и той же пре-мРНК,
требует последовательного действия большого числа перекрывающихся
gRNAs; различные gRNAs могли давать идентичное редактирование.
Полный набор перекрывающихся gRNA в L.tarentolae был идентифицирован
для транскриптов рибосомального белка S12, а также COIII и МURF4 генов.
Такое редактирование, вероятно основное, является эволюционно более
ранним, чем производные 5’-внутреннего и 5’-концевого редактирования
криптогенов.
Это вытекает из сравнительного анализа редактирования
гомологичных G-богатых криптогенов ND7, MURF4 и COIII в L.tarentolae,
T.brucei и C.fasciculata: так пре-мРНК ND7 в T.brucei пан-редактируется в 2х доменах, а в L.tarentolae и C.fasciculata эта пре-мРНК обнаруживает 5’внутреннее редактирование для одного, и 5’-концевое – для другого домена.
Сходная ситуация и в случае MURF4 и COIII транскриптов, где множество
уридинов у множества сайтов вставлялось перед созреванием пре-мРНК –
практически удваиваясь в зрелую мРНК. Более того, возможен еще один
производный механизм, когда в результате вероятной ретротранспозиции
полностью или частично редактируемых транскриптов, можно ожидать
постепенной элиминации одних (пан-редактируемых) генов, и, наоборот,
появления других (уже не редактируемых) генов (Simpson, Maslov 1994; Lye
et al.,1993; Simpson et al.,1993).
Оба – и 5’-, и 3’-концы мРНК имеют различную эволюционную
«историю», и отсюда независимые 5’- и 3’-виды редактирования и 3’надрез/полиаденилирования. Есть ли связь между поли-U в gRNAs и поли-А
в мРНК (у некоторых мРНК-геномных копий криптогенов 3’-поли-А
последовательности отсутствовали) пока не ясно, но и полиаденилирование,
и появление уридина в результате U-вставочного, либо даже CU
редактирующих изменений одинаково вели к появлению стоп-кодонов
(Heinemann et al., 1994; Kozlowsky, Yohampath 1997). С другой стороны,
наблюдалась корреляция между редактированием и полиаденилированием
транскриптов – в частности белка RPS12. Нередактируемые транскрипты
содержали почти исключительно короткие (~20А), а частично и полностью
33
л
редактируемые транскрипты – и короткие и длинные (~ до 120-200А) 3’поли-А участки. Однако сигналом трансляции редактируемых транскриптов,
тем не менее, вряд ли служили только длинные поли-А концы (Militello, Read
1999).
Редактирование может захватывать всю пре-мРНК, включая 3’- и 5’нетранслируемые районы и, даже, поли-А хвост, где отмечены отдельные,
позиционно вариабельные U-вставки. Но нет уверенности в том, что везде
действует один и тот же механизм, связанный с присутствующей в
митохондриях TUTase, активной в отношении 3’-gRNAs и рРНК (Stuart et.al.,
1992; Stuart 1993b, 1993а). TUTase является ключевым ферментом в 3’концевом вставочно/делеционном редактировании и содержится по крайней
мере в 2-х стабильных конфигурациях: в содержащих РНК-лигазы (р45 и
р50) и gRNAs (до 40%) комплексах в 500 и 700 kDa, а ингибирование ее в
проциклических Т.brucei понижало редактирование и выживаемость
паразита (Aphasizhev et. al., 2002). Хотя значение редактирования вне
кодирующей части последовательности не понятно, предполагают влияние
его на трансляцию и устойчивость мРНК к деградации. Никогда не
редактируются только самые крайние нуклеотиды 3 ’-и 5’-нетранслируемых
областей мРНК (Юрченко 1999).
Эволюция криптогенов представляется специфической в отношении
поддержания корректности свойств редактирующего процесcа: согласованно
коэволюционировать должны gRNA-ген(ы) и соответствующая пре-мРНК
часть гена. Причем специфика нуклеотидного взаимодействия этих
компонент допускает замену А на G (и наоборот), и C на U (и наоборот) в
обоих парах. G:U, как и асимметричные А:С (А – в мРНК, и С – в gRNAs)
пары встречаются в якорной части много реже. Повышение встречаемости А
в gRNAs ведет к дополнительным U-вставкам в редактируемой мРНК – что
согласуется с повышенным содержанием Тs в кодирующей части
максигенома (Simpson et al., 1993). Кинетопластиды – древние организмы,
обладающие интригующим механизмом контроля экспрессии генов и
сложным видом морфогенеза (организованного внутренним цитоскелетом).
Успешная коэволюция кинетопластид и их хозяев, предполагают, связана
внутренней связью с успешной передачей курсирующих (челнок-подобных)
векторов паразита, использующего многообразно дифференцированные
формы усложненных циклов клеточной жизни (Gull 2001).
Кроме митохондриальных gRNAs у трипаносом (Т.brucei)
показаны малые ядрышковые РНК в 85 нуклеотидов длиной, частично
комплементарные (компьютерный расчета; экспериментом не выявленную)
и потенциально склонные к спариванию с 5,8S и 18S рРНК. Некоторые из
них (snoRNA-2) кодируются мультикопийным геном и вызывают матриценаправляющее метилирование (Levitan et al., 1998; Corell et. al., 1993; Riley et
al.,1994; Stuart 1993b).
В
связи
с
самой
разработанной
в
отношении
Uвставочно/делеционного редактирования (T. brucei) моделью, приходят к
34
л
пониманию существования множества способов сохранения и переноса
генетической информации. Происходит перенос от одного вида РНК к
другому, в частности от малой направляющей gRNAs – к пре-мРНК.
Возможно реликтами ранней РНК-генетической системы могут быть
как gRNAs, так и РНК-интроны, т.к. и те и другие распределяют
внутри себя информацию об управлении РНК-геномами (Simpson et al.,
1993). Огромное число (несколько сотен) единичных U-вставок (иногда
делеций) по множеству сайтов большинства митохондриальных мРНК
трипаносом, позволило авторам сделать спорное предположение о том, что
как бы заново, и на РНК уровне, идет “переписывание” генетического кода
(Stuart 1998; Benne 1996). Возможно генетический код эволюционировал,
грубо, в две стадии, с первоначальным появлением канонического кода у
последнего общего универсального предшественника (LUCA), и
последующей дивергенцией в многочисленные ядерные и органелльные
родословные.
Для объяснения происхождения вышеназванных родословных
используют три теории (каждая вносит свой вкдад): (1) захвата кодонов
(вызываемые
мутациями
нуклеотидные
смещения
элиминируют
определенные кодоны без всякой селекции); (2) минимизации генома
(прежде всего по числу требуемых для трансляции тРНК); (3)
неоднозначности (транслируемых в более чем одну аминокислоту) кодонов
(Knight et al., 2001). Однако, не исключено, что формирование современного
кода (УГК) – гораздо более длительный, сложный и каверзный, чем это
можно представить в настоящее время, конвергентно-дивергентный
(последовательно-параллельный) процесс. В результате этого процесса
некоторые из множества предшествующих генетических систем оказались
встроенными в современный УГК (включая ядерные и органелльные
геномы). Но не известно даже, предшествовал ли появлению современного
УГК
другой
универсальный
код,
несколько/множество
кодовпредшественников, и/или систем с элементами кодирования (Дейчман, Цой,
Барышников 2005).
Редактирование требует множества отдельных, больших чем при
сплайсинге катализируемых шагов, и, возможно, служит альтернативным
регулятором между различными способами генерации энергии (как в случае
редактирования пре-мРНК белков системы окислительного фосфорилирования) и стадиями клеточного цикла. Кроме того, отмечают, что при
потере одного из двух хозяев (дигенетического образа жизни) у другого
паразита – свободно живущего Bodo saltans – наблюдается утрата
делеционно/вставочного U-редактирования (Landweber et al., 1994) одними,
и переключение широкого gRNA-зависимого редактирования с одних на
другие гены (Blom et al., 1998). При изучении этих Bodonid пришли к
выводам:
о
возможной
эволюционной
раздельности
создания
индивидуальных миниколец и сетей миникольцевых ассоциатов; о более
тесной эволюционной связи Bodonid с трипаносоматидами, чем с Т.borelli, у
35
л
которых
отсутствует
неполимеризованные
миникольца.
Анализ
нуклеотидных последовательностей 4-х полных миниколец, 14 фрагментов
их, и 14 gRNAs позволил идентифицировать миникольцевой эквивалент в 1.4
kb длиной. Каждое миникольцо содержало по 2 кассеты gRNA-генов в
расположенных напротив друг друга вариабельных (~ в 200 нуклеотидов)
областях, чередующихся с 2-мя же консервативными. Последние содержали
последовательность типа изогнутой спирали с дегенирирующим CSB-3
додекамерным мотивом. Тремя различными методами (электронной
микроскопией, седиментационным анализом и гельэлектрофорезом)
показали,
что
миникольцевая
компонента
предсталена
здесь
индивидуальными кольцевыми и линейными мономерами (85-90%) с малым
количеством катенирующих димеров и тримеров, а не многомерных
ассоциатов. Это первый пример кинетопластид с некатенирующими, gRNAген-содержащими миникольцами (Blom et al., 2000).
Главными причинами преодоления энергетического дисбаланса и
выживания трипаносоматид при необычных условиях роста в культурax (для
Рhylomonas serpens), а также в кровотоке и пищеварительном тракте
насекомых
и позвоночных (для некоторых других трипаносоматид),
возможно
были
две
причины.
Обе
касаются
Р.serpens:
–
делеционно/вставочное U-редактирование, в частности, ведущее к
появлению неканонического инициаторного АUU кодона в сохраняемых
продуктах А6 и ND7 генов;
– импорт некоторых утерянных и
ответственных за дыхательные функции митохондриальных ферментов в
период обитания в растениях (флоэме, латексе, мякоти плодов). Потеря
важных для воспроизводства АТP генов – СОIII (субъединицы-3 цитохром-соксидазы), Суb (апоцитохрома b), и, возможно, других – приводила к утрате
своих функций дыхательными комплексами III и IV. В максикольцах
митохондрий (~ 31 т.п.н.) внутри региона в 6234 п.н. локализованы все
перечисленные гены, включая 12S и 9S рРНК гены, а также MURF1, MURF5
и G3-криптогены с неизвестными функциями. Т.к. здесь не были утеряны в
различной степени редактируемые гены АТPase (А6 = MURF4, необходимой
для работы дыхательногo комплекса V) и NADН-дегидрогеназы (субъединиц
ND7, ND8, ND9), то предположили, что в условиях роста с избытком
аминокислот (которые, также – источник углеводной компоненты)
воспроизводство АТP компенсируется за счет усиления гликолиза в
гликосомах. Необходим такой уровень АТP, которого достаточно для
чрезмембранного импорта недостающих ферментов дыхания; наличие генов
этих ферментов в ядре только изучается (Maslov et al., 1999).
Число U-вставок, как правило, много больше U-делеций (Seiwert, Stuart
1994), т.е. различают основную и минорную формы редактирования, которое
может идти до окончания процессинга. U-вставка более точно оптимизирует
условия реакции по АТP, UТP, РНК-компонентам и белковым факторам
(Cruz-Reyes et al., 1998b). U-делеция/надрез и U-вставка противоположно
зависели от АТP, АDP из-за аллостерического эффекта в районе якорного
36
л
дуплекса (Cruz-Reyes et al., 1998a) и обеспечивали переключение между
терминальными дыхательными системами трипаносомы (Stuart et al., 1997).
При смене фазы жизненного цикла T.brucei менялась степень
редактирования компонент, ответственных за воспроизводство энергии
(АТP) гликолизом или окислительным фосфорилированием. Так
кровотоковые формы (где преобладал гликолиз) накапливали полностью
редактируемые
ND7, ND8 (субъединицы НАДН-дегидрогеназы), CR6
(рамку, кодирующую цитозин-богатую область; редактировались и другие –
CRI-CR5 рамки), A6 (субъединицу-6 АТФазы), и нередактируемые Cyb и
COII
транскрипты.
А
проциклические
формы
(преобладо
фосфорилирование) накапливали редактируемые Cyb, COII,
А6, и
нередактируемые ND7, ND8 и CR6 транскрипты. Не исключено, что
регулирующую роль могут играть молярные соотношения между пре-мРНК
и различными видами gRNAs (Stuart 1993а). U-вставку в пре-мРНК чаще
связывают с активностью концевой уридинтрансферазы (TUTase), а Uделецию – специфической 3’-ОН экзонуклеазы (Adler, Hajduk1997;
McManus et al., 2000). В присутствии gRNA повышалась активность, а в
присутствии 3’-пре-мРНК-фрагмента – специфичность делетирующей 3’экзорибонуклеазы; уридины, спаривающиеся с пуринами gRNAs, были
защищены от делеций, специфичных в отношении неспаренных уридинов –
что необходимо для обеспечения точности редактирования (Igo et al., 2002).
Одну мРНК в митохондриях трипаносом, кроме максикольцевого гена,
могут редактировать несколько gRNAs, т.е. дополнительно осуществляется
контроль мРНК множеством рассеянных по мини- и/или максикольцам
gRNAs-генов (Corell et al., 1993; Reley et al., 1994). Так митохондриальный
белок hsp70 кодируется мРНК, которая контролируется множеством gRNAs
и концентрируется в кинетопластах, а в цитоплазме этот белок теплового
шока (шаперон) кодируется только мРНК и распределяется равномерно
(Klein et al., 1995). Конечно, это большой вопрос – как формируется любая
отдельная
специфическая
gRNA-кодирующая
способность
в
низкомолекулярной ДНК митохондрий, тем более, что реализация такой
способности
требует
специального
контроля
вариабельной
последовательности в миникольцах. Поэтому причины существования
множества специфических gRNAs, в том числе к каждой отдельной мРНК, и
точность их локализации при редактировании, остается загадкой, решение
которой приведет к лучшему пониманию феномена редактирования (Avila,
Simpson 1995; Simpson 1997). Разгадка, не исключено, может быть связанной
с гипотетическими механизмами формирования гипервариабельности и
переноса (включая горизонтальный) нуклеотидных компонент между ДНКсодержащими органеллами и клетками (Дейчман, Цой, Барышников 2005).
Считается, что интенсивно редактируются гены (части их), чьи
транскрипты содержат G-богатые последовательности. Одновременно
отмечают понижение содержания здесь C (по отношению к G) и Т остатков
(потребность в которых снижена из-за встраивания в мРНК остатков уриди37
л
на), и наоборот, увеличенное содержание пуринов по отношению к
пиримидинам в более слабо редактируемых генах (Koslowsky et al., 1991).
По 3’-концам gRNA–mRNA химеры обнаруживают необычные расширения
(Reley et al., 1994). В присутствии АТP редактирование усиливалось, причем
лигазы предпочитали U (в отсутствии АТP предпочтения были иные:
G>U>С>А), но в отсутствии у gRNAs достаточной длины поли-U хвоста не
редактировалось ни одного сайта в пре-мРНК (Arts et al., 1995; Palazzo et al.,
2003). Точный механизм редактирования до конца не известен (Yasuhira,
Simpson 1996; Goringer et al., 1994; Frech, Simpson 1996), и есть подозрение,
что gRNA–mRNA химера может функционировать как строительный блок
для сборки высокомолекулярной редактирующей машины (Shu et al., 1995), и
представляет собой лишь аберрантный конец продуктов редактирования
(Stuart et al., 1997).
Свободных gRNAs не обнаруживали (Shu et al., 1995), но
обнаруживали свободные от пре-мРНК (А6) gRNAs/белковые 8S и 15S
комплексы, содержащие несколько видов специфических gRNAs, и два белка
(~ в 90 и 21 кДа) со сродством к различным gRNAs, выполняющих, вероятно,
защитную (в отношении нуклеаз) функцию. Предположительно, и по
аналогии с образующимися в несколько шагов рибосомным и
сплайсосомным комплексами, для таких gRNAs/белковых-комплексов
предполагают роль первичных комплексов, образующихся в начале сборки
высокомолекулярной gRNAs-mRNA-редактирующей машины, имеющей
характерные для целой эдитосомы 19S и 35-40S активные комплексы (Shu et
al., 1995). Предполагают, что пурин-обогащенная область мРНК,
взаимодействуя с родственными gRNAs, защищает уридиновые хвосты
gRNAs от 3’-экзонуклеазной активности обоих редактирующих комплексов.
В отсутствии такого взаимодействия (base-pairing с участием
модифицированной мРНК) действие этой нуклеазы не тормозилось.
Комплекс 35-40S считают полностью готовым к активному редактированию,
т.к. он содержит и полный набор редактирующих ферментов и пре-мРНК.
РНП-комплекс 19S обеспечивал поли-U-хвост единичными уридинами, а его
субъединица 10S, лишенная 3’-экзонуклеазной активности – множеством
уридинов; присутствие родственной мРНК, однако, было необходимым
(McManus et al., 2000).
……………………………………………………
…………………………………………………….
3. Другой тип вставочного (и других видов) редактирования РНК у
простейших
Широкое редактирование по более чем 1000 сайтам (в основном Cвставки) в митохондриях миксомицета Physarum polycephalum
обнаруживают не только в нескольких мРНК, включая протеолипидную и субъединицы АТФазы, апоцитохром-b и субъединицу-1 НАДН38
л
дегидрогенназы, но и в большой и в малой субъединицах рРНК, и в 3-х
тРНК – лизина, глутамина, метионина. Редактирование транскрипта
субъединицы-1 цитохромоксидазы (cox1) здесь было уникальным для любого
из эукариот, т.к. обнаружило комбинацию из 66 неоднородных вставок
(59С, одного U, и трех смешаных динуклеотидов) и 4-х CU конверсий,
хотя филогенез других видов миксомицетов был связан с исторически
различными 4-мя типами редактирования (Horton, Landweber 2000; Horton,
Landweber 2002), которые фиксировали по отдельности (например в
Clastoderma
debaryanum
это
только
U-вставки).
МтДНК-геном
P.polycephalum (кольцевая молекула в 62.862 п.о., с 74% по АТ-компоненте)
содержит гены 12 известных белков (3 субъединицы cox1, апоциттохрома-b,
2-х субъединиц АТФазы-F1Fo, 5-ти субъединиц НАДН-дегидрогеназы и
одного рибосомального белка; получены с использованием BLASTXпрограммы), 2-х рРНК-генов, и 5-ти тРНК-генов. В nad7-гене показана 51
вставка по 46 сайтам, а границы 20 ORFs (14 из них транскрибируются)
модифицируются редактированием (Sasaki, Kuroiwa 2001).
Характер нематричных, но важных при формировании длинных
ОRFs, особенностей РНК-структуры, и для выживания на каждой стадии
жизненного цикла P.polycephalum модификаций в новосинтезированных мттранскриптах, оказался связанным с 3’-экстраконцевым вставочным
редактированием, природа которого во многом остается не проясненной.
Однако ясно, что редактирование:
(1) зависело от возобновления транскрипционной элонгации с
нематричного сайта (оба процесса конкурировали за сайт-узнаваемую
часть матрицы).
(2) не связано со скольжением (как у парамиксовирусов) при
паузировании РНК-полимеразы (включая точность и продвижение по
ДНК-матрице, а также стабилизацию соответствующего РНК-ДНКгибрида).
(3) связано с концентрацией вставляемого нуклеотида по сайту, ниже
сайта (но не в окружающих последовательностях).
(4) связано с специфическим нуклеотидным контекстом (возможно
цис-действующих элементов вблизи C-сайта) конкретного сайта
редактирования, и взаимодействием с новосинтезируемой РНК и
транс-активирующими факторами.
Вероятно
не
удивительно,
что
число
механизмов
высокоспецифического
редактирования
и
видов
систем
РНКредактирования сопоставимо. В среднем редактировался каждый 25
нуклеотид в мРНК, и каждый 40 – в рРНК и тРНК: 90% – С-вставка, а также
редкие U-, А-, G-вставки и CU конверсии (Cheng et al., 2001; Byrne, Gott
2002). Нуклеотидная вставка и узнавание сайта редактирования – два
различных специфических процесса, что следует из анализа спорадических
ошибок (ложноредактируемых in vitro малых пропусков/вставок) только в
РНК-транскриптах поддерживающих редактиро-вание матриц. А наличие
39
л
больших делеций, получаемых в процессе редактирования, говорит о
возможности “перескока” транскрипционно- редактирующего аппарата с
сайта на сайт, не исключено, в результате взаимодействия с
редактирующими (цис)-детерминантами (Byrne et al., 2002).
Редактирование в P.polycephalum сравнивают с таковым у трипаносом,
хотя существенно различаются как организация их митохондриальных
геномов (у Physarum есть митохондриальные плазмиды, но нет
миникольцевой компоненты), так и естественная среда обитания этих
различных представителей низших эукариот (Miller et al., 1993).
Действительно, вставочное редактирование единичными нуклеотидами (у
Physarum более 90% составляют C, а не U) характерно для обоих видов.
Кроме того, в Physarum, за исключением различных сочетаний
динуклеотидов перед сайтом редактирования (чаще всего это АU, GU, АG ,
реже CU, UU, АА, UА, и совсем редко остальные), внутри редактируемых
РНК не найдено каких-либо консенсус-последовательнотей, которые можно
было бы считать сигнальными. Это не исключает, казалось бы, возможности
направления процесса редактирования с помощью молекул типа gRNAs (но с поли-С, а не поли-U хвостовой частью) или иного, также включающего не
только каноническое, но и G:U дестабилизирующее спаривание при передаче
сенс-антисенс информационного сигнала.
Однако необходимые для подтверждения идентичности механизмов
редактирования в Physarum и трипаносомах небольшие gRNA-подобные
молекулы с 3’-концевыми поли-C хвостами найдены не были. Более того,
вставочное редактирование в Physarum (уникальный случай) оказалось
смешанным, когда митохондриальные транскрипты изобиловали не только
единичными C (очень часто) и U (ред-ко),
но и отдельными
динуклеотидными (CU, GU, GC и АА) вставками. Вставок бóльших чем
динуклеотидные, CC или UU, а также делеций и каких-либо замен
нуклеотидов здесь не обнаружено. Расстояние между вставками колебалось
от нескольких, до нескольких десятков нуклеотидов (что также не
соответствует ни распределению, ни численному диапазону вставляемых в
трипаносомах уридинов), и составляло в среднем 25 нуклеотидов для мРНК,
и 43 нуклеотида для рРНК (в трех тРНК обнаружено только по одной-двум
единичным C, либо C и U вставкам в антикодоновом и акцепторном стеблях,
и в псевдоуридиновой петле).
В Physarum молекулы мРНК de novo (как у трипаносом) практически
не создаются, но редактированию подвергаются самые многообразные
структурные компоненты РНК – двунитевые спаривающиеся участки
стеблей, петли, однонитевые участки (в частности в малой субъединице
рРНК) – а также консервативные и вариабельные области. Причем
редактирование в консервативных областях увеличивало степень их
консервативности. Заметим, что из данных работы (Miller et al., 1993), где
для 4-х мРНК приведено суммарное количество каждого из 64-х кодонов до
и после редактирования, следует, что некоторые кодоны (как АUC
40
л
изолейцина, GUC валина, АCC треонина) создавались почти
исключительно за счет вставочного редактирования (доля единичных Cвставок составила 94 %), тогда как другие, изначально избыточно
встречающиеся кодоны (такие как UUU фенилаланина, АUU изолейцина,
GUU валина, UАА тирозина, ААU аспарагина, GAU аспартата, GGU глицина
и ААА лизина), либо совсем не воссоздавались редактированием, либо очень
незначительно. Были и промежуточные (такие как UUC фенилаланина,
CUU лейцина, CCА пролина, CАА глутамина), когда кодон встречался не
редко, а то и очень часто (как UUА лейцина), но все равно востребовался
вставочным редактированием.
Анализ частично редактируемых РНК данного смешаного типа
вставочного редактирования показал, что это посттранскрипционный и
двунаправленный, т.е. касающийся обоих – 3’- и 5’-концов процессинг.
Предполагают, что динуклеотидные вставки, в частности в создаваемой
редактированием рамке считывания для мРНК cytochrome-b митохондрий
Physarum, где наблюдают высокий (>20%) процент не единичных C-вставок,
требует отдельного механизма (Wang et al., 1999). В целом можно считать,
что в Physarum и трипаносомах действуют фундаментально различающиеся
механизмы (Miller et al., 1993).
4. CU редактирующее дезаминирование у животных.
Показано, что CU редактирующее дезаминирование может
протекать сайт-специфически (Yamanaka et al., 1996). Оно широко
распространено и обнаруживается, в отличие от других типов изменений
нуклеотидов при редактировании, во всех трех ДНК-содержащих клеточных
органеллах – ядре, митохондрииях и хлоропластах у различно
организованных видов. В органеллах растений, но не в митохондриях
грибов и животных, это основной и почти единственный (за исключением
редких UC изменений) из известных в настоящее время видов
редактирования. Заметим, что у трипаносом (Leptomonas collosoma) CU
редактирование описано впервые – в домене III малой ядерной 7SL РНК. Ген
этой РНК представлен одной копией с цитозином в 133 позиции. При
редактировании более свободная от рибосом ядерная, конформация II,
форма 7SL РНК превращается в рибосом-связанную цитоплазматическую,
конформация I, форму (Ben-Shlomo et al., 1999).
Занимающее не менее 5 минут сайт-специфическое CU
редактирование, наблюдаемое in vitro при инкубации рекомбинантной
цитидиндезаминазы
в присутствии мРНК аполипопротеина-Б (Апо-Б)
крысы и дополнительных белковых факторов из различных источников
(Anant et al., 1995b), обнаруживают по изменению соответствующих
нуклеотидов в кДНК. Такие кДНК получены в результате обратной
транскрипции мРНК Апо-Б, с последующим копированием ее и
41
л
размножением требующихся клонов. Редактированию в ядре (Yang et al.,
2001) предшествовало протекающее в течение первых двух минут
связывание мРНК Апо-Б с дополнительными белковыми факторами.
Большинство работ, касающихся данного вида редактирования выполнено с
участием кодируемых ядром сайт-специфических цитидиндезаминаз
животных.
Наиболее часто сайт-специфическое CU дезаминирование отмечают
при редактировании ядерной мРНК аполипопротеина-Б (apolipoprotein-B,
mRNA ApoB), более мощно экспрессируемого в клетках печени и
энтероцитах тонкого кишечника животных. При этом, обычно, в
эмбриональном и раннем постнатальном периодах преобладает экспрессия
Апо-Б (АпоБ-100) в печени, а в поздний постнатальный и взрослый периоды
– в тонком кишечнике, где удлиненная форма белка превращается в
укороченную (АпоБ-48). Аполипопротеин-Б – необходимый структурный
компонент липопротеинов, секретируемых тонким кишечником и печенью.
Экспрессия мРНК АпоБ в клетках тонкого кишечника и гепатоцитов
регулируется транскрипционно, пост-транскрипционно и трансляционно, а
редактирование здесь – очень точный процесс, т.к редактируется один из
свыше 14000 нуклеотидов, хотя большинство трансактивирующих coreфакторов эдитосомы еще не охарактеризованы полностью (Anant, Davidson
2002).
Белковый продукт мРНК АпоБ-100 содержит 4536 аминокислотных остатка, как правило секретируется печенью, и включается в состав
липопротеидов низкой и очень низкой плотности, транспортирующих
холестерол в ткани. В белке АпоБ-48 имеется 2152 аминокислотных остатка
аминотерминальной части АпоБ-100; он секретируется энтероцитами
тонкого кишечника, и циркулирует в составе хиломикронов и их
производных, направляемых к различным тканям. Поэтому АпоБ-48содержащие частицы катаболизируют быстрее, чем содержащие АпоБ-100.
Сайт-специфическое дезаминирование мРНК АпоБ-100 по C(6666) в составе
соответствующего глутамину (CАА) 2153 кодона, идет с образованием
стоп-(UАА)-кодона и укороченной формы аполипопротеина (Navaratnam et
al., 1995; Anant et al., 1995a; MacGinnitie et al., 1995; Sowden et al., 1998).
Уровень аполипопротеина-Б в плазме крови у большой популяции людей
широко варьирует и повышение его связывают с увеличением риска
появления коронарного атеросклероза сердца (Voyiaziakis et al., 1999).
Как и статины и компоненты желчных кислот, временное повышение
редактирования мРНК АпоБ (при одновременной трансгенной экспрессии
Apobec1- и TAT-белков в генотерапевтической процедуре на гепатоцитах)
может способствовать уменьшению доли атерогенной LDL-фракции (с
преобладанием АпоБ-100 при гиперхолестеринемии). Одновременно
возможно повышение синтеза и секреции АпоБ-48-содержащей VLDLфракции (менее атерогенной и более быстро исчезающей из плазмы крови)
липопротеинов (Yang et al., 2002; Hersberger et al., 2003). На соотношение
42
л
обеих форм белка (синтез, секрецию, деградацию), синтез триглицеридов и
поток жирных кислот в печень, состав и соотноношение фракций
липопротеинов, хиломикронов в гепатоцитах крыс (в сторону усиления
редактирования) мог влиять повышенный (в частности гормон роста,
инсулин, др.) гормональный фон (Linden t al., 2000).
Долговременный хронический избыток GH (гормона роста)
индуцировал заметные изменения в метаболизме липидов и липопротеинов
bGH-трансгенных мышей, причем вес тела, уровень сывороточного
холестерина, инсулин-подобного I-факторa и инсулина повышались, а
глюкозы, свободных жирных кислот и триглицеридов понижались;
уменьшались редактирование мРНК АпоБ и секреция триглицеридов печени.
Таким образом наблюдались понижение продукции и повышение деградации
VLDL-фракции липопротеинов, и предпочтительный поток жирных кислот в
мышечную ткань (Frick et al., 2001). Тиреоидный гормон, модулирующий
экспрессию огромного числа генов, также регулирует метаболизм
липопротеинов (мобилизуются триглицериды печени) in vivo, и при не
оптимальном ткане-специфическом редактировании мРНК АпоБ (линейная
модель врожденного гипотиреоидизма у Рах8(-/-) мышей, теряющих
фолликулярные клетки) опосредует изменения в экспрессии гена
дополнительного белкового (ACF) фактора (Mukhopadhyay et al., 2003).
Внутриклеточная продукция и деградация АпоБ-100 оказались
связынными, соответственно, с МТР (микросомальным триглицеридтранспортным белком) и протеасомами (Chan et al., 2000). Неожиданно
слабое изменение в секреции триглицеридов (в ответ на богатую жирами
пищу) у инбредных Apobec1(-/-)-дефицитных мышей (полученных
backcrossed c С57/В) могло быть связанным со сдвигом в синтезе различных
устойчиво экспрессируемых крупных изоформ АпоБ (в частности,
сохранение уровня АпоА-IV), способных к поддержанию минимальных
отклонений в метаболизме и регуляции уровней и соотношений различных
липопротеинов, их комплексов и сборке в кишечнике. Предпочтительно
деградировали АпоБ-100-содержащие (в основном атерогенные LDL-, и в
меньшей степени VLDL-) фракции липопротеинов (Xie et al., 2003).
Белок p27, называемый Apobec-1 (27 кДа), является единственной
каталитической субъединицей цитидиндезаминаз животных, имеющих
настолько высокий процент гомологии, что в модельных опытах по
определению основного и дополнительных сайтов редактирования (в
условиях экспрессии и сверхэкспрессии Apobec-1) источник естественно
экспрессируемого или трансфецированного Apobec-1 (человека, кролика,
крысы, мыши), как правило,
оказывается неважным. Особенностью
редактирующих цитидиндезаминаз животных, отличающих их от своего
бактериального аналога в E.coli, является их зависимость от полимерного
(молекул РНК), а не мономерного (рибо-нуклеотидов/-нуклеозидов) РНКсубстрата. Они содержат отдельные РНК-связывающую, РНКредактирующую, и, как и обычные гидролитические цитидиндезаминазы,
43
л
использующие в качестве субстрата мононуклеотиды и мононуклеозиды, а
также зависимые от двунитевой РНК редактирующие аденозиндезаминазы,
цинк-связывающую (рис.2; (все рисунки в конце)) области. Существование
каждой отдельной об- ласти показано методом разобщения ее с другими (
Navaratnam et al., 1995).
Рис.2
В составе белка Apobec-1 содержатся еще две специфические области:
область ответственная за формирование ---структуры, необходимой для
взаимодействия с мРНК вблизи сайта редактирования; и область,
обеспечивающая передачу протона при дезаминировании, т.е. выполняющая
протонно-челночную функцию. Не все специфические области (особенно
РНК-связывающая) идентифицированы полностью у различных видов; они
часто перекрываются, и не всегда представляют линейно расположенные
беспрерывные фрагменты. В Apobec-1 критической аминокислотой при
сопровождающем дезаминирование протонировании является отрицательно
заряженная глутаминовая кислота (Глу104 – у человека, и Глу63 – у крысы).
Критическими цинк-связывающими аминокислотами в Apobec-1 являются
один гистидин и два цистеина: Гис102, Цис129 и Цис132 – у человека, и
Гис61, Цис93 и Цис96 – у крысы (Navaratnam et al., 1995). Цинккоординирующий домен составляют 35-40 аминокислот с консенсус
последовательностью Гис/Цис-Ала/Вал-Глу-(Х)24-30-Про-Цис-(Х)2-Цис для
различных Apobec-1. Повреждение этого домена ведет к резкому ослаблению
– либо исключению как редактирующей, так и дезаминирующей функций
фермента. Из трех цинк-связывающих аминокислот в Apobec-1 крысы две
(Гис61 и Цис93 ) прямо включались в РНК-связывание – хотя канонического
РНК-связывающего мотива не найдено, и окончательное реальное
соотношение между РНК-связыванием и редактированием не установлено
(MacGinnitie et al., 1995; Sowden et al., 1998). В Apobec-1 за ядерную
локализацию ответственны остатки 97-172 и 56 N-концевых аминокислот, а
за эндоцитоплазматическое перераспределение – 15 С-концевых, включая
лейцины, аминокислот (Yang et al., 2001).
С эволюционной точки зрения интересно (рис.3; (все рисунки в
конце)), что фермент Apobec-1 содержит дезаминазную активность и по
отношению к мономерным (нуклеотидам и нуклеозидам) РНК-субстратам.
Это позволило авторам
(Navaratnam et al., 1995) сделать
предположение о том, что сайт-специфическое редактирование в исходных
цитидиндезаминазах стало возможным в результате мутаций на более
поздних этапах, позволивших приобрести способность связываться и
использовать в качестве субстрата полимерную РНК.
Рис.3
Заслуживают внимания и другие известные факты:
– многие цитидиндезаминазы бифункциональны и способны в качестве
субстрата использовать не только рибо-, но и дезоксирибонуклеотиды (MacGinnitie et al., 1995; Yamanaka et al., 1997). Так для Apobec1 и
44
л
некоторых его гомологов, экспрессируемых в бактериях и формирующих
эдитосомные комплексы, РНК-субстрат был физиологичным объектом
редактирования. Однако дезаминированию in vitro также подвергалась и
однонитевая ДНК (онДНК) (Petersen-Mahrt, Neuberger 2003). Кроме того
показано, что нерегулируемая активность (сверхэкспрессия) членов Apobec1семейства, ведущая к аберратному (дисрегулируемому) редактированию, как
и измененная экспрессия редактирующих факторов, могут вести к
дезаминированию dC-нуклеотидов – в том числе вне физиологических
мишеней, впрочем, имеющих строгие первично/вторичные структурные
предпочтения (Anant, Davidson 2003);
– значительное число обычных ферментов (включая синтазу,
дегидрофолатредуктазу, аконитазу, каталазу, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназу, глутаматдегидрогеназу, лактатдегидрогеназу, малатдегидрогеназу) также взаимодействуют с РНК; критические аминокислоты, прямо
включающиеся в связывание с РНК, и здесь не известны. Такие ферменты
включают моно- и динуклеотиды как субстраты или кофакторы, либо
содержат скрытые нуклеотид-связывающие сайты (показано у аконитазы и
каталазы). В отношении первых трех ферментов известно, что нуклеотидсвязывающие и РНК-связывающие сайты могут перекрываться, а домены,
взаимодействующие с моно- и динуклеотидами, могут включаться в
связывание и с полирибонуклеотидами – чем, вероятно, и обеспечивается
эволюционный путь развития от более простых моно- и динуклеотидсвязывающих функций, к полимерному РНК-связыванию (Navaratnam et al., 1995).
Однако на данном этапе биологическая роль опосредованного Apobec-1
дезаминирования мономеров в клеточном метаболизме нуклеозидов только
обсуждается (Hirano et al., 1996). Возраст предполагаемой передачи Apobec1 от птиц к животным составляет около 170 млн. лет (Fujino et al., 1999).
Недавно впервые представлен клонированный другой член
супергенного семейства цитидиндезаминаз – Apobec-2, оказавшийся много
более консервативным, но эволюционно связанным с Apobec-1. У человека
этот ген экспрессируется в 6-й (6р21), а у мыши в 17-й (17р21) хромосомах.
Экспрессия мРНК Apobec-2 характерна только для сердечных и скелетных
мышц, а дезаминазная активность, содержащих по 224 аминокислоты
Apobec-2 белков, была гораздо более низкой, чем у Apobec-1.
Редактирующей активностисти в отношении мРНК Апо-Б новый член
семействa цитидиновых дезаминаз
не проявлял
(Liao et al.,1999).
Обнаружено, что еще один член Apobec-семейства дезаминаз, Apobec-3G
человека (=CEM15), обладал способностью к широкой антиретровирусной
защите, и был активен в отношении транскриптов HIV и др. ретровирусов;
аналогичная активность проявлялась и в отношении интегрирующих в геном
обратных транскриптов. Как и другие члены Apobec-1-семейства, Apobec3G
проявлял склонность к dC-дезаминирующей, ДНК-мутаторной, активности.
Действие Apobec3G было связано с дезаминирующим повреждением
транскрипта/ /ретротранскрипта (G-to-A редактирование здесь вело к
45
л
летальной гипермутации) Vif-белка HIV, обеспечивающего преодоление
врожденной внутриклеточной антивирусной защиты в последней стадии
вирусной продукции, и наиболее мощно экспрессируемого в Т-клетках. В
присутствии Apobec3G Vif-белок был неактивным, а вирус –
неинфекционным (Mangeat et al., 2003).
Показано и подтверждено, что для связывания с мРНК АпоБ (и некоторыми другими РНК-субстратами) Apobec-1 нуждается в АU-обогащенных
(до 70%) областях внутри таких РНК (Anant et al., 1995; Sowden et al., 1998).
АU-обогащенные области формируются из:
– так называемой минимальной кассеты (в 2,5-3 десятка нуклеотидов,
включающей основной сайт редактирования и фланкирующие его
последовательности), которой достаточно для проявления сайт-специфического редактирующего эффекта – в том числе в гетерологичных РНК, и у
альтернативных сайтов в гомологичной РНК;
– входящей в состав минимальной кассеты так называемой
критической якорной последовательности
в
11
нуклеотидов
(UGАUCАGUАUА), с которой непосредственно связывается Apobec-1, и
каждый нуклеотид которой незаменим с точки зрения конечного
редактирующего эффекта у стандартного (канонического) сайта;
– UGAU тандемно повторяющегося мотива, образованного первыми
четырьмя нуклеотидами якорной последовательности мРНК АпоБ. Этот
минимальный критический мотив необходим при редактировании по
дополнительным сайтам в 5’- и 3’-направлениях (от основного сайта)
данной РНК (Sowden et al., 1998).
Частота встречаемости UGAU тандемного повтора вблизи сайта
редактирования в мРНК АпоБ ~ в 8 раз выше, чем при случайном
распределении. Заметим, что первые три нуклеотида с обоих концов
тандемного повтора соответствуют стоп-кодону. Наоборот, пониженный
уровень редактирования, в частности в cox-III гене olea europaeal (высшее
растение), связывают с присутствием GC-компоненты (Perrota et al., 1997).
Внутри карбокситерминальной части Apobec-1 расположена лейцин-богатая
область, предположительно необходимая для связывания и образования
гомодимеров – или димеров с другими белками. Без этой области
редактирование не идет, либо резко ослабляется – вероятно, за счет
дефектной сборки редактирующего комплекса (MacGinnitie et al., 1995).
Недавно показано, что иммобилизованный на фильтрах Apobec-1
связывается с насыщающей активностью (Кd ~ 435 nM) c фрагментом мРНК
Апо-Б в 105 нуклеотидов длиной. Еще более высокая афинность (К d ~ 50 nM)
наблюдалась при связывании Apobec-1 с АU-богатыми фрагментами с
UUUN(А/U)U-консенсус последовательнотью
РНК. Основной такой
последовательностью была UUUGАU (четыре последних основания
соответствуют тандемно повторяющемуся мотиву), а минорной – UU,
соответственно через 3 и 16 нуклеотидов после редактируемого основания.
Предсказанная вторичная структура указывала на расположение такого
46
л
редактируемого сайта у открытой части петли (Anant, Davidson 2000).
Вторичная структура – двунитевой РНК-стебель – формировалась за счет
кооперации якорной, и 5’- или 3’-спейсерных эффективных элементов,
усиливающих редактирование in vitro. Филогенетический анализ первичной
структуры мРНК Апо-Б у 32-х видов животных обнаружил минорные
различия для 31 из них, а редактироание in vitro здесь не было слабым.
Только мРНК-субстрат гвинейской свиньи (guinea pig), имеющий 3
нуклеотидных вариации (включая U6743) в 3’-консенсусном элементе,
редактировался слабо.
Эти отклонения, вероятно, вели к расширению стебля днРНК и
уменьшению эффективности редактирования у C(6666), отстоящего от
разомкнутой части петли на два нуклеотида. Однако введения даже
единичной обратной мутации (U6743C) здесь было достаточно для
возвращения к исходному уровню редактирования. Любая мутация, ведущая
к расширению стебля, резко снижала уровень редактирования (Hersberger et
al., 1999). Более эффективно (и до экспорта из ядра) редактировалась
именно сплайсирующая (в области 3-х частного мотива 26 экзона в 7,5 kb)
мРНК АпоБ; используя РНК-reporter-construct показано, что проксимально и
дистально расположенные по отношению к C(6666) сплайс-сайты
супрессировали редактирование (Sowden, Smith 2001).
Однако присутствия лишь Apobec-1 фермента для сайт-специфического редактирования соответствующего РНК-субстрата (мРНК АпоБ и
др.) недостаточно. Редактирующий комплекс, кроме Apobec-1, должен
содержать
дополнительные
белковые
факторы,
в
частности
присутствующие в кишечных (энтероцитах тонкого кишечника) и
печеночных фракциях из так называемых S-100 экстрактав (MacGinnitie et
al., 1995; Anant et al., 1995a; Hersberger, Innerarity 1998). С Apobec-1 в
активной эдитосоме и через свои J- и G/F-домены связывается
локализующийся в ядре (преимущественно) и цитоплазме белок ABBP-2
(Hsp40-кошаперон, гомолог Hsp70-белков). Он способен ингибировать
(downregulation) редактирование мРНК АпоБ, связываться с Hsp70 (оба –
необходимые компоненты эдитосомы), и, завися от эндогенного АТФ,
проявлять АТФазную активность. Этот белок, возможно, участвует в
субклеточном распределении, перемещении Apobec1 (за счет взаимодействия
с Hsp70), и, в отличие от других дополнительных белков (ABBP1, ACF,
GRY-RBP), не содержит РНК-узнающих мотивов (Lau et. al., 2001).
В качестве диминант-негативного ингибитора редактирования
выступал широко распространенный ARCD-1 белок (224 аминокислоты, 25
kD, хромосома 6р21.1; доз-зависимо). Это гомолог Apobec-1 (и C-дезаминазы
из Е.coli), новая цитидиндезаминаза с РНК-связывающей, но без C→U
катализирующей (in vivo/vitro редактирующей) активностей (Anant et. al.,
2001b). ARCD-1 белок гетеродимеризуется с Apobec-1 и ACF (возможно с
участием других компонент холофермента эдитосомы). Видимо позитивной
и негативной регуляцией предсуществующими белковыми факторами
47
л
эдитосом объяснялись повышение синтеза и редактирования мРНК АпоБ в
ядрах клеток печени крыс в ответ на введение этанола; РНК- и белковый
синтезы de novo при этом не требовались (Giangreco et al., 2001). Cтимуляция
этанолом или инсулином здесь повышала уровни крысиного белка р66/ACF
(на 93.5% – гомолог человеческого) и редактирования мРНК АпоБ в
гетерохроматине ядра (активность связана с 27S-комплексом эдитосомы;
цитоплазматический 60S-комплекс был не активным) (Sowden et al., 2002).
Хотя работа в этом направлении началась недавно, известно, что
экспрессия и сверхэкспрессия таких факторов, представленных в разных
соотношениях в каждой ткани, не только влияет на степень редактирования,
но и на способность включать или выключать его полностью. Интересно,
что дополнительные факторы обнаруживают даже в клетках не
экспрессирующих ни Apobec-1 фермент, ни мРНК АпоБ-субстрат. Означает
ли это, что дополнительные факторы из таких клеток реально принимают
хотя бы опосредованное участие в редактировании данного типа – не ясно.
Избыток дополнительных факторов при сохранении (но не полном
исключении) уровня Apobec-1, ведет к усилению редактирования в
эмбриональном и раннем постнатальном периодах у крыс. Аналогичное
усиление редактирования можно наблюдать и в условиях специфической
гормональной и пищевой регуляции жизнедеятельности крыс (Sowden et al.,
1998; Lorentz et al., 1996).
Дополнительные факторы необходимы для сборки эдитосомы,
вследствие чего распространенные широко, но не повсюду, такие белковые
факторы комплементации иногда называют «адапторами по сближению»
субстратной РНК-матрицы и Apobec-1 фермента. Дополнительные факторы
(белки в 66 и 44кДа из т.н. S100 фракций экстрактов печени и тонкого
кишечника обезьян, крыс и др. животных) способны связываться не только с
каноническим РНК-субстратом (мРНК АпоБ), но и с различными другими
мРНК. К ним относятся мРНК люциферазы, ингибитора трансляции Nat-1, и
даже антисенс-РНК АпоБ (Anant et al., 1995b); причины этого пока не
вскрыты. Недавно была получена кДНК нового дополнительного белкового
фактора ACF (ядерный apobec-1-complementation factor, 64.3 кДа) с тремя
различными неидентифицированными РНК-узнающими мотивами (RRMs;
вклад каждого в связывание – не одинаков), один из которых, что
интересно, был днРНК-связывающим и подобным таковому в ADARферментах (Maas et al., 2001). ACF cвязывался с высокой афинностью с
онРНК ( но не днРНК) участками мРНК-субстрата АпоБ. Дополнительный
уникальный С-концевой домен был необходим для белок-белковых (включая
факторы) взаимодействий, и, что необычно, одних RRMs было недостаточно
для связывания с мРНК АпоБ. Некоторые аминокислоты в RRMs
требовались для комплементирующей и редактирующей активностей, но не
для взаимодействия с Apobec1, а делеция RG-богатой (из С-домена) области
исключала и комплементирующую активность, и РНК- и Apobec1связывающие свойства (Mehta, Driscoll 2002).
48
л
Мутагенез различных участков ACF показал, что за РНК-связывание,
белок-белковое взаимодействие (с Apobec1), и РНК-редактирование
ответственны различные, хотя и частично перекрывающиеся (N-концевые –
в отношении первых двух типов взаимодействий) домены (Blanc et al., 2001).
ACF вместе с Apobec-1 полностью обеспечивали необходимые для
редактирования мРНК Апо-Б требования in vitro. ACF-белок не связывался с
РНК-субстратом при повреждении якорной последовательности, а
иммунологическое истощение фактора крысиными S-100 экстрактами вело к
исключению редактирвония. Фактор комплементации, ACF, широко
экспрессируется в тканях, теряющих Apobec-1 и мРНК Апо-Б, и, вероятно,
включается в другие – отличные от редактирования и процессинга мРНК
события (Mehta A., et al., 2000). Для мРНК фактора, ген которого (~ 80 kDa)
содержит 15 экзонов (три из них некодирующие), характерен тканеспецифический сплайсинг с генерацией по крайней мере 9 различных
транскриптов, до 75-90% которых функциональны (Hendersen et al., 2001).
C ACF связывается фактор мультикомпонентной эдитосомы –
GRY-RBP-белок (РНК-связывающий, предпочтительно по АU-областям).
Белок конкурентно ингибирует связывание ACF (либо самого белка) как с
мРНК АпоБ, так и с Apobec-1 (своим С-концом), т.е. модулирует
редактирование транскрипта. Oбработка крысиных гепатомных клеток
антисенс
олигонуклеотидом
GRY-RBP повышала
редактирование
эндогенной мРНК АпоБ. Член ACF-генного семейства (кластеризирован
вместе с другими Apobec1-связывающими белками: c ACF, hnRNP-R u
ABBP-1) белок GRY-RBP (69,6 kDa) имел 3 РНК-узнающих мотива,
гомологичных таковым в ACF человека (Blanc et al., 2001; Lau et al., 2001).
Аналогичным
конкурентным
ингибированием,
модулирующим
редактирование, обладал АпоБ мРНК-связывающий белок, компонент
холофермента, CUGBP2 в 54 kDa (Anant et al., 2001a).
Белковые факторы, имеющиеся в печени трансгенных мышей
сверхэкспрессирующих Apobec-1, отсутствуют в гепатомных клеточных
линиях McA и HepG2 – соответственно мыши и человека. Вероятно
различия в редактировании по не основным сайтам здесь объясняются
именно различным клеточным контекстом в отношении дополнительных
белковых факторов в этих системах (Sowden et al., 1998). Не только
регуляция метаболизма АпоБ, но и усиление редактирования мРНК АпоБ в
культурах клеток МсА7777, Сaco-2 и FAO (в 2.5-8 раз) зависели от
повышения концентрации внеклеточного Са+2 (Chen et al., 2000). Такое
модулирующее усиление наступало и в случае использования ингибиторов и
активаторов белковых киназ, т.е. от модифицирующего белки
фосфорилирования (Chen et al., 2001).
Для изучения влияния сверхэкспрессии Apobec-1 на редактирование
основного (С6666) и дополнительных сайтов (в 5’- и 3’-направлениях от
основного сайта и якорной последовательности) в мРНК АпоБ, использовались две основные биологические системы: – трансгенные мыши и
49
л
кролики со спонтанной
(in vivo)
сверхэкспрессией Apobec-1.
Сверхэкспрессия сопровождалась усилением редактирования не только
основного, но и дополнительных (по преимуществу в 3’-направлении от
основного), так называемых гиперредактируемых сайтов, и появлением
гепатоклеточных дисплазии и карциномы (Yamanaka et al., 1996). Кроме
того,
использовались экспрессирующие in vitro мРНК АпоБ и
дополнительные факторы (в количествах, достаточных для редактирования
основного сайта) гепатомные клеточные культуры (Sowden et al., 1998)
крысы (МсА) и человека (HepG2-Apobec) со сверхэкспрессией кДНКтрансфецированных Apobec-1 различных видов (крысы, кролика, человека).
Понятие гиперредактирование введено для того, чтобы отличить
усиление редактирования при сверхэкспрессии Apobec-1 у животных по
основному сайту, от такового для дополнительных. На 90% дополнительные
сайты наблюдались в 3’-направлении от основного сайта в мРНК АпоБ,
мРНК репрессора трансляции Nat-1 и мРНК тирозинкиназы TEC-1
(Hersberger et al., 2003), хотя иногда даже умеренная экспрессия Apobec-1
вела к появлению гиперредактирования – что, к сожалению, ограничивает
возможности потенциальной Apobec-1-опосредованной моно-генотерапии.
Оказалось, что якорная последовательность совершенно необходима для
редактирования
канонического сайта, или того близлежащего, но
стандартно расположенного (т.е. за 4-6 нуклеотидов до якорной
последовательности) альтернативного сайта, рядом с которым она
вводилась экспериментальным путем – но не для редактирования
дополнительных сайтов.
Более того, мутации в якорной последовательности мРНК АпоБ
заметно снижали нормальное редактирование, но неожиданно повышали
редактирование дополнительных сайтов – отчего такое повышение называют
аберрантным патофизиологическим редактированием по множеству
цитидиновых остатков (Yamanaka et al., 1996; Yamanaka et al., 1997). Если
система сбалансирована по Apobec-1 и дополнительным факторам (рис.4;
(все рисунки в конце)), то якорной последовательности необходимо и
достаточно для редактирования основного сайта. В то же время полагают,
что при гиперредактировании, кроме дополнительных белковых факторов
какие-то неидентифицированные структурные элементы все-таки могут
играть роль, т.к. без них не наблюдают ни нормального, ни
гиперредактирования в мРНК белков Р1 и FAS (Yamanaka et al., 1997).
Гиперредактированию
подвергаются
не
всякие
цитидины,
а
предпочтительно те, что находятся в АU- (и много реже в GC) окружении.
Рис.4
Анализ результатов редактирования в условиях сверхэкспрессии
Apobec-1 позволил создать модель 2-х шагового узнавания. Первый шаг
состоит в относительно свободном узнавании между мРНК АпоБ, и Apobec-1
и дополнительными факторами (либо их комплексом) в условиях, когда
якорная последовательность не требуется, но требуются некоторые
50
л
неидентифицированные (скорее всего АU-обогащенные) структурные
элементы. Такие элементы содержатся в ограниченном числе подходящих
РНК-субстратов, узнаваемых из десятков тысяч других. Первый и
зависимый от дополнительных факторов шаг необходим и достаточнен для
редак-тирования
множества
дополнительных
сайтов
(т.е.гиперредактирования). Для редактирования по специфическому сайту
дополнительно (второй шаг) требуется взаимодействие и с неповрежденной
якорной
последовательно-стью.
Без
якорной
последовательности
обнаруживают только гиперре-дактирование (Yamanaka et al., 1996).
Другой тип аберрантного редактирования, касающийся не только
основного (либо основного и 3’-гиперредактируемых), но также одновременно 5’-(предпочтительно) и 3’-дополнительных сайтов в условиях сверхэкспрессии Apobec-1 в гепатоклеточных культурах крысы (МсА) и человека
(HepG2-Apobec), называют смешанным, разнородным (promiscuous;
фактически совместным по отношению к основному и дополнительным
сайтам) редактированием. Отмечается индивидуальная частота редактирования отдельных сайтов. В отличие от гиперредактирования, которое
при экспрессии подходящего РНК-субстрата (мРНК АпоБ, мРНК репрессора
трансляции Nat-1 и др.; уровень экспрессии не важен) и наличии Apobec-1
фермента (уровень экспрессии важен, а источник происхождения – нет)
требует только подходящих комплементарных дополнительных факторов,
совместное редактирование зависит еще и от якорной (якоре-подобной,
если таковая, как у репрессора трансляции Nat-1, имеется), и от тандемно
повторяющихся UGAU-повторов, расположенных в 3’-части мРНК (Sowden
et al., 1998).
Уровень экспрессии Apobec-1 здесь вряд ли определяет новые сайты
редактирования, но скорее значительно усиливает степень редактирования
уже сформированных основного и дополнительных сайтов (что заметно при
сравнении редактирования в МсА и МсА-Ароbес гепатоклеточных линиях).
Клеточная локализация сверхэкспрессируемого фермента одна и та же
(ядро) при редактировании 5’- и 3’-сайтов, которые при других условиях не
узнаются как дополнительные. В крысиных гепатомных клетках (МсА)
преобладает 5’-, а в человеческих гепатомных клетках (HepG2-Apobec)
кроме 5’- наблюдают также эффективное 3’-совместное редактирование.
Способ-ность к совместному редактированию была общей для источников
Apobec-1 из крысы, кролика и человека, а распределение и эффективность
использования сайтов при совместном редактировании определяется типоспецифическими клеточными различиями по дополнительным факторам.
Делеция якорной последовательности, функционирующей здесь
как своеобразный промотор редактирования, исключает редактирование
основного сайта, и заметно уменьшает, но не исключает, совместное
редактирование. Наоборот, делеция 3’-тандемно повторяющегося UGAUповтора селективно снижала совместное, но оставляла без изменений
редактирование основного сайта. В условиях сверхэкспрессии Apobec-1
51
л
наблюдалось преобладание 3’-гиперредактирования у трансгенных мышей
по сравнению с 5’-совместным редактированием в гепатомных клеточных
линиях (Sowden et al., 1998). Синтетические мРНК АпоБ, или естественно
встречающиеся мРНК (как мРНК репрессора трансляции Nat-1) лишенные
таких повторов в своей 3’-части (в мРНК АпоБ - это 6695-6698 и 6703-6706
нуклеотиды),
теряли
способность к
совместному (т.е.
5’предпочтительному) редактированию в МсА и НерG2-Apobec клетках. Тем
не менее при введении/исключении UGAU-мотива вопрос о переключении с
5’- совместного на 3’-гиперредактирование в различных системах не
решается автоматически, т.к. требуются и какие-то другие
(дополнительные) факторы. Так, дополнительные факторы, необходимые
для гиперредактирования мРНК репрессора трансляции Nat-1 и имеющиеся
у трансгенных мышей, отсутствуют в крысиной (МсА) и человеческой
(HepG2) гепатоклеточных культурах. В то же время присутствия UGAUповтора (как для мРНК АпоБ лошади, кошки, овцы) бывает недостаточно
для совместного редактирования в печени и тонком кишечнике (Sowden et
al., 1998) .
Таким
образом
специфическая
точность
совместного
редактирования
требует
комбинационного
сочетания
из
РНКпоследовательностей, и стехиометрически совпадающих Apobec-1 и
гомологичных дополнительных факторов в эдитосоме. Экспериментально
достижимо создание таких условий, при которых редактирование по
дополнительным цитидинам будет больше, чем по основному сайту. К
настоящему времени считают, что наблюдаемое в трансфецированных
гепатоклеточных культурах 5’- совместное, и зависящее от расположенных
в 3’-части тандемно повторяющихся UGAU-повторов, редактирование
мРНК АпоБ (прежде всего по C6655 и C6661) более специфично, чем не
зависящее от якорной, но зависящее от дополнительных факторов 3’гиперредактирование (оба – в условиях сверхэкспрессии) у трансгенных
животных (Sowden et al., 1998).
………………………………………………………..
………………………………………………………..
4.1 (CU)/(dCdU) редактирующее дезаминирование иммуноглобулинов
животных.
Не так давно появились десятки работ, где показана критическая роль
инициации транскрипции (паузирование «запинающейся» РНК-полимеразы
часто связано с редактированием РНК) в формировании соматических
гипермутаций (СГМ=SHM) в молекулах иммуноглобулинов (Storb et al.,
1998; Bachl, Ollson 1999; Winter, Gearhart 1998; Green et al., 1998). SHM
фиксированы u в других молекулах, в частности в связанном с апоптозом
транскрипционном факторе bcl-6, но не в некоторых из генов “домашнего
хозяйства” (Storb et al., 1998). Такая зависимость появления SHM, при
52
л
отсутствии торможения инициации транскрипции, может быть частично
связана с редактированием РНК. Редактирование РНК в связи с SHM в Var(здесь точечные мутации)- и переключательных Sμ-(здесь большие делеции)областях IgM, и в связи с CSR (класс-переключающими рекомбинациями),
было прямо показано в нескольких (более 1,5 десятка) работах и касалось
С→U дезаминиравания в АU-богатых областях транскриптов генов из
активированных В-клетoк от дефицитных по AID-цитидиндезаминазе
мышей (Muramatsu et al., 2000; Muramatsu et al., 1999).
Такое редактирование, считают, предшествовало регуляции и
катализу ДНК-модифицирующего шага. Происходит скоординированное
взаимодействие РНК- и ДНК-уровней (Kinoshita, Honjo 2001), и может быть
связано с гипер-IgM синдромом (Fuleihan 2001); гипотетически вероятная
связь редактирования РНК, и РНК- и ДНК-уровней также представлена в
работе (Дейчман, Цой, Барышников 2005). Удалось даже создать
искусственную систему, в которой CSR иммуноглобулинов, под действием
редактирующей АID-цитидиндезаминазы, вызывали в фибробластах
(Okazaki et al., 2002). В норме репертуар АТ у В-клеток памяти и наивных Вклеток различен (по селективным характеристикам и высокому уровню SHM
у первых), а у дефицитных по AID-ферменту пациентов – почти одинаков
(Meffre et al., 2001). Механизм SHM в герминативных центрах В-клеток
неизвестен, но для SHM/CSR-процессов очевидна ключевая роль РНКредактирующего Zn2+-зависимого-AID-фермента, причем, не исключено, не
только на РНК-, но и ДНК-уровне, и вела к последующему повреждению
днДНК, созданию горячей точки, и ошибочному действию ДНКполимеразы (Jacobs, Bross 2001; Muramatsu et al., 1999).
Интересно, что критической горячей точкой при SHM считают
мутабельный ДНК-наномер GACTAGTAT, содержащий один из вариантов
гипермутабельных мотивов: RGYW – или инвертированный WRCY, где
R=A/G, Y=C/T, u W=A/T. Эти мотивы включают кодоны терминации,
сериновый AGC, но не UCA; в основном мутировали G- u C-нуклеотиды
внутри CDRs-, но не FR-областей. Любые изменения в мотивах на порядок
понижали частоту SGM обеих ДНК-нитей в продуктивно и
непродуктивно реаранжированных IgVk-генах и фланкирующих их
последовательностях (Foster et al., 1999; Liu et al., 1997). При перемещении
наномера на 100 нуклеотидов выше исходного положения, частота SGM
также падала на порядок (Bachl et al., 1997). Связь ДНК-наномера с
редактированием РНК достаточно вероятна, если заметить, что он
почти полностью (своей гексануклеотидной ACTAGT частью)
комплементарен ДНК-варианту якорной последовательности из 11
нуклеотидов (UGAUCAGUAUA), необходимой для активации дезаминазы
при С→U редактировании транскрипта. В гексануклеотиде первые четыре
нуклеотида комплементарны тандемному UGAU-повтору (определяющей
части якорной последователь-ности), а последние четыре – сами являются
ДНК-версией такового.
53
л
Предполагаемое редактирование новосинтезируемых транскриптов
иммуноглобулинов (Ig) животных связывают с новым членом семейства
цитидиновых дезаминаз, гомологом Apobec1, активационно-индуцируемой
AID-дезаминазой (у человека оба гена располагаются в 12р13-хромосоме).
Активность этого белка (24 kDa) связывают одновременно (1) с CSR
(регион-специфической класс-переключающей ДНК-рекомбинацией), (2)
SHMs (двустадийно), и (3) генной конверсией процессами, а экспрессию –
строго с активированными зрелыми В-клетками герминативных центров
(GCs). До сих пор мало известно о молекулярных механизмах SHM u CSR,
но в AID-дефектных клетках оба процесса (но не созревание GCs)
исключались.
Общим для всех трех генетических процессов, обеспечивающих
разнообразие АТ, вероятнее всего, является ДНК-надрезающий механизм,
когда врéменная переходная вторичная структура в S- или V-областях Igгена,
узнается
надрезающим
ферментом,
регулируемым
РНКредактирующей AID-активностью. Вторичные стуктуры – стебель (S), или
стебель/петля (S/L), легко образуются с участием инвертированных повторов
внутри каждой из двух денатурирующих нитей палиндромных
последовательностей. После надрезания образуются онДНК-хвосты,
процессируемые склонными к ошибкам ДНК-полимеразами (идет
заполнение промежутков) или экзонуклеаза-опосредованным вырезанием, с
последующей коррекцией или фиксацией несоответствующих оснований
ферментами mismatch-репарации. В случае CSR концы лигируются одной
(NHEJ-), а в случае SHM – другой лигирующей системой (Okazaki et al.,
2003; Honjo et al., 2002).
CSR-функция с участием AID требовала de novo белкового синтеза,
необходимого
для
РНК-редактирования,
а
подавление
синтеза
циклогексимидом/пуромицином блокировало CSR. В данной модели
использовались селезеночные В-клетки AID(–/–)-дефицитных мышей, в
которые трансфецировали AID-ER-конструкт (фермент/эстрогеновый
рецептор), а экспрессия AID, запускалась аналогом эстрогена (4-гидрокситамоксифеном), и требовала не более часа (Doi et al., 2003). До настоящего
времени превалирует идея, что узнавание и надрезание ДНК в 2-х
различных, CSR u SHM, процессах опосредуются подобными или теми
же молекулами, участвующими в редактировании РНК; это касается
прежде всего AID-дезаминазы (Kinoshita, Honjo 2001).
Мутации в самой AID часто вызывают нарушения В-клеточной
дифференцировки и являются причиной развития HIGM2 – аутосомальной
рецессивной формы гипер-IgM-синдрома (Bross et al., 2002), связанного с
дефектной CD40-активацией. Определение относительной частоты AIDмутаций обнаружило существование по крайней мере 3-х их видов у 18
(включая 14 канадских французов, 2 индийцев, и брат/сестра с Oкинавы)
пациентов с гипер-IgM-синдромом (Minegishi et al., 2000). Всего
исследовалось 50 пациентов: 23 «с» (т.е. c гипер-IgM-синдромом)-, и 27
54
л
«без» (т.е. с общим вариабельным иммунодефицитом) CD40-лиганд-дефекта.
Второй, более тяжелый вид гипер-IgM-синдрома – редкое наследственное
иммунодефицитное Х-опосредованное заболевание, связанное с дефектным
CD40-Ligand/CD40-взаимодействием (расстройством сигнального пути).
Дефект непосредственно в CD40-Ligand-гене (делаются попытки
корректировать
его
генетическим
экранированием)
вызывает
одновременное ухудшение Т-клеточной, В-дифференцировочной и
моноцитарной функций (Fuliehan 2001).
Также обнаружена связь между регулируемым общим сывороточным
IgE-уровнем при атопической астме и полиморфизмом в гене AID (=AICDA)
дезаминазы. Дефект гена вел к появлению гипер-IgM-фенотипа и потере
Ig(G,A,E) у мышей и человека (японские семьи). Скринирование
полиморфизма в 5’-фланкирующих и кодирующих областях гена
обнаружило три новых (5923A/G, 7888C/T, 8578A/C) и один редкий (R25C)
варианты полиморфизма. Также обнаружено 2 новых сплайс-варианта
AICDA, один из которых терял весь экзон-4 (вариант-1, 367 п.о.), а другой
(вариант-2, 453 п.о.) – первые 30 п.о. этого экзона. При патогенетически
развивающейся атопической астме общий уровень сывороточного IgE
наиболее связанным оказался с нарушениями в подчеркнутых 7888С/Т
аллелях полиморфного AICDA-гена (Noguchi et al., 2001).
Наиболее вероятно, что надрезающим ферментом является
эндонуклеаза (хотя не исключают активность и самой AID-дезаминазы).
Кроме РНК-редактирования одной из главных функций AID-фермента
считают dCdU ДНК-редактирование (обеих нитей), с последующим
действием склонной к ошибкам полимеразной активности (Diaz, Storb 2003).
В отношении эндонуклеазы предполагают сценарий, согласно которому AIDредактирование модифицирует неизвестную пре-мРНК, кодирующую
nicking-фермент, специфичный к S/L-структурам – тем более, что AID не
связывается ни с днДНК-Sμ, ни с онДНК-Sμ, ни с core-Sμ областями (Honjo et
al., 2002; Nagaoka et al., 2002).
Двумя различными методами показано, что AID-фермент может in
vitro специфически дезаминировать цитидины в онДНК, а в условиях
транскрипции – и в днДНК (включая синтетические аналоги, характерные
для in vivo эндогенных CSR-областей). При этом генерировались
транскрипционно-ориентированные
вторичные
структуры,
дезаминируемые в онДНК-субстратах (Chaundhary et al., 2003).
Дезаминирование может стимулировать колеблющиеся днДНК-надрезы,
необходимые, но не достаточные для последующих мутаций (Bross et al.,
2002). Репарация днДНК облегчается Nijmegen-белком синдрома
повреждения (Nbs1) и фосфорили-рующим H2A-гистоном (у H2AX“-/-“
дефицитных мышей отсутствовала CSR) внутри Ch-области ядерного foci
(клеток G1-стадии). Инициация образования и локализация ядерного foci,
как и индукция мутационных Sμ-сайтов, вызывалась вышерасположенным
AID-опосредованным ДНК-повреждением, предшествующим инициации
55
л
CSR (Petersen et al., 2001). Тем не менее критические для генерации
высокоафинных антител и эффективного иммунного ответа молекулярные
основы SGM-механизма, связанного с включением AID-фермента и
специфических молекул и путей репаририрования, все еще остаются слабо
понятными (Papavasiliou, Schatz 2002).
Подобно AID, Apobec1 и его гомологи Apobec3С и Apobec3G
обнаружили потенциальную возможность запуска ДНК-мутаторной dCдезаминирующей (в отношении dC:dG пар) активности, экспрессируемой
при исследовании в искусственной Е.coli-системе. Однако каждый фермент
обнаружил
различия
в
выборе
специфических
локальных
последовательностей-мишеней (Harris et al., 2002). После реаранжировки
разнообразие
иммуноглобулинов
обеспечивается
следующими
процессами: в V-генах это SHM (в основном точечные мутации; частично –
генные конверсии), а в С-областях – это CSR-(делеции в Sμ-областях). Все
три механизма зависят от AID-редактирующих транзиций и нуклеотидного
контекста вблизи dC:dG пар в Е.coli, хотя могут инициироваться и обычным
ДНК-повреждением (это 1-й шаг SHM). Мутаторные свойства AID
усиливались дефицитом урацил-ДНК-гликозилазы (Petersen-Mahrt et al.,
2002), необходимой для эксцизионной репарации (ДНК-субстратная модель)
надрезаемых оснований. Альтернативно (РНК-субстратная модель), AID,
подобно Apobec1, может функционировать в режиме РНК-редактирующего
фермента. (Bross et al., 2002).
При эктопической AID-экспрессии в мышиных NIH-3T3
фибробластных клетках в искусственном GFP-субстрате удавалось
индуцировать гипермутации, по частоте и распределению характерные
для SHMs (> 90% – точечные мутации, в основном в V-генах, а остальные –
делеции/дупликации) иммуноглобулинов в В-клетках. Частота мутаций
сильно коррелировала с уровнем транскрипции гена-мишени, а сама
возможность мутаций свидетельствовала о присутствии необходимых
кофакторов в фибробластах (Yoshikawa et al., 2002). AID-индуцированная
CSR в фибробластах (IgMIgG/E/A), как и при эндогенной CSR в Вклетках, зависела от транскрипции S-областей. До 50-60% всех мутаций
предпочтительно локализовались в комплементарных (RGYW/WRCY)
внутренних горячих точках (повреждения днДНК затем репарировались), а
критическими цис-активирующими для SHM в V-областях Ig элементами
были промоторы и энхансеры, но не сами перестроенные V(D)J-гены (Bross
et al., 2002; Jacobs, Bross 2001). Мутации в самой AID часто вели к
исключению как CSR, так и SHM (Lieber 2000).
В условиях стимуляции CSR (не SHM) показаны SHM (SHM-подобные
точечные, de novo, мутации и делеции) в Sμ-(не V-)-области
неперестроенного Ig-гена неселектированных В-клеток. Тогда одна и та же
ДНК-надрезающая молекулярная машина, по крайней мере частично (с
последующим репарирующим повреждения ДНК-синтезом), может
56
л
опосредовать оба этих процесса, как и предполагалось, в S/L-вторичных
структурах. Раздельное использование CSR- u SHM-процессов, для одних и
тех же пре-мРНК, мало вероятно (Nagaoka et al., 2002). В этом случае даже
без CSR-стимуляции (LPS или IL-4) должны наблюдаться названные Sμизменения; тем не менее они наблюдались только в стимулированных
селезеночных В-клетках, в основном в 3’-Sμ-области – вблизи CSR-junctions
(на расстоянии ~ до 10 bp), с частотой 4.5х10-4/bp во фракции, составляющей
21% последовательностей всех клонов. И все-таки эти мутации были и CSR-,
и SHM-(по IgV)-независимыми, и не обнаруживались неспецифически, т.е. в
не-Ig-гене С-myc, и за счет нерепарируемых ДНК-повреждений.
……………………………………………………
…………………………………………………………………….
5. АI редактирующее дезаминирование у животных
При дезаминировании данного вида (рис.6; (все рисунки в конце))
аденозин (А) превращается в инозин (I=И), который в дальнейшем – при
репликации и трансляции – воспринимается как гуанин (Gerber et al., 199/7;
Bass 1997). Поэтому при репликации, в частности РНК-вирусов, связанное не
с шагом делеция/вставка, а с превращающим (заменная конверсия) АI
дезаминированием, редактирование нуклеотидов влечет за собой смену А:U
на G:C пару в комплементарных нитях, т.е. к АG транзициям на основной
(редактируемой), и к UC – на комплементарной нитях. При трансляции
наблюдают изменение смысла редактируемых кодонов, но стоп-кодона не
образуется, хотя сам он может превращаться в триптофан и др. Впервые
инозин был показан в цитоплазматических тРНК, затем в пре-мРНК и
вирусных транскриптах (Schaub, Keller 2002).
Рис.6
Множество членов ADAR-семейства аденозиндезаминаз, активных в
отношении пре-мРНК, вирусных РНК, синтетических днРНК, формируют
большие мультикомпонентные белковые комплексы. Предполагают, что
именно большие ядерные РНП-частицы (lnRNP), содержащие 4 основных
сплайсосомальных субъединицы и пре-мРНК-субстраты, объединяются с
РНК-редактирующими дезаминазами в едином с процессирующей машиной
природном физиологическом супрамолекулярном комплексе. Методом
непрямой иммунопреципитации показана связанность сайт-селективного
редактирования энзиматически активными дезаминазами (ADAR1/2) с
белковыми сплайсосомальными (Sm, SR) компонентами внутри lnRNPчастиц (Raitskin et al., 2001).
Репликация РНК-вируса гепатита-D сопровождается интеграцией в
геном клетки его минус-нити в качестве РНК-интермедиата. Редактирующее
изменение
идет в плюс-нити, где наблюдают селективное АI
57
л
дезаминирование (в минус нити – вторичную UC транзицию), и при
трансляции наблюдают появление триптофана (вместо стоп кодона) и
дополнительных 19 аминокислот в удлиненной форме специфического
антигена вируса.
После селективного дезаминирования, трансляция глутаминовых
(различных субъединиц GluR) и серотониновых (5НТ2) рецепторов мозга
(Lai et al., 1995; Burns et al., 1997; Lowe et al., 1997), необходимых для
быстрой нейротрансмиссии, сопровождается Глн/Арг и Арг/Гли заменами
(Bass 1997; Maas et al., 1996; Yang et al., 1997; Lai et al., 1997), ведущими к
изменению ионной (по отношению к Са+2, К+, NH4+, и др. ионам)
проницаемости (Bass 1997; Gerber et al., 1997; Maas et al., 1997; O’Connell et
al., 1997; Koller et al., 1997) и некоторым невротическим заболеваниям
(Mittas et al., 1997). В задне-корешковой области нейронов в позднеэмбриональном периоде и у новорожденных крыс проницаемость кальция
повышалась, а затем понижалась в первую неделю постнатального развития
– в зависимости от степени пост-транскрипционного редактирования
Глн/Арг-сайта в GluR5 рецепторной субъединице поры кальциевого канала
(Lee et al., 2001). Эффективность редактирования этого сайта в субъединицах
GluR5 и GluR6 глутаматного рецептора височной области коры головного
мозга эпилептиков (с фармакоустойчивой формой) была значительно выше,
чем в контроле (Kortenbruck et al., 2001). Резкое повышение притока ионов
кальция – вероятная причина селективной смерти клеток мотонейронов
спинного мозга при амиотрофическом латеральном склерозе (ALS).
Проводимость кальция при этом опосредуется AMPA рецептором (alphaamino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionate),
который
критически
регулируется сборкой GluR-2 субъединицы глутаминового рецептора
(гипотеза AMPA-опосредуемой нейроцитотоксичности в этиологии ALS). В
свою очередь полноценная сборка сплайсирующей GluR-2 субъединицы и
нормальный уровень Са+2 определялись отсутствием падения уровня
редактирования в Глн/Арг сайте (Takuma et al., 1999; Kawahara et al., 2003).
Транспорт AMPA-рецептора из эндоплазматического ретикулума (ЭР)
к поверхности клетки играл критическую роль в модуляции силы
синаптического сигнала, а удержание в ЭР зависело от Арг607 при
редактировании Глн/Арг сайта GluR2, комплексирующегося с GluR3, но не
GluR1, причем реверсия к Глн вызывала повышение экспрессии рецептора на
поверхности нейрона (Greger et al., 2002). В GluR2-дефицитных мышах
изменялись биофизические (включая усиление Са+2-проницаемости до
токсичного уровня) и другие свойства нативного AMPA-рецептора. Мыши, у
которых отсутствовало Глн/Арг-редактирование в GluR2-субъединице,
умирали в течении 3-х недель после рождения, но при повреждении GluR2гена летальность не была обязательной (Harvey et al., 2001). Предполагают,
что (Глн/Арг)-РНК-редактирование AMPA рецептора появилось с
разделением бесчелюстных (Agnatha) и челюстноротых (Gnathostome), но не
позднее стадии появления хрящевых (cartilaginous) рыб. У животных кодон
58
л
аргинина создается редактированием, которое, у Глн-кодон-содержащих
видов (hagfish=рыба-ведьма и др. позвоночных), реализуется с участием
определенной интронной компоненты. Эта компонента уже отсутствует
у Арг-кодон-содержащих организмов (Kung et al., 2001).
C низким редактированием Глн/Арг сайта в мРНК GluR-2 мозга
человека связывают и прогрессию малигнизирующих глиом (в том числе –
сочетающуюся с эпилептическими приступами). В норме сайт редактируется
на 100%. Одновременно изменялись редактирование и альтернативный
сплайсинг в 5НТ2СR-транскрипте. ADAR-ферменты, которых особенно
много в тканях нервной системы, редактировали экзонные, интронные, а
также 5’- и 3’-UTRs области транскриптов, но дезаминирование
специфических транскриптов требовало индивидуальной активности
либо ADAR1, либо ADAR2 фермента. В целом, вероятно, редактирование
необходимо не только для генерации изменчивости кодонов, но также
обеспечения функций РНК-транспорта и стабильности (Maas et al.,
2001).
Уменьшая базальную активность и сродство к субстрату, РНКредактирование различных субъединиц серотонинового (5НТ2С) рецептора,
имеющих различную фармакочувствительность, играло модифицирующую
роль в регулировании и передаче серотонинэргического сигнала при
лекарственной терапии (Herrick-Davis et al., 1999). Отмечено значительное
повышение редактирования для А-сайта, и характерные комбинации из пяти
(А, В, С’=E, С и D) сайтов редактирования в пре-мРНК. Эти комбинации
связывали с изменением в аминокислотной последовательности (во второй
внутриклеточной петле, др.) рецептора, выделенного из префронтального
кортекса пациентов с устойчивой склонностью к суициду (безотносительно
диагноза), но не с шизофренией или депрессивными расстройствами. При
последующей терапии с использованием галюциногенов (диэтиламида
лизергиновой кислоты) и психотропных средств важно учитывать вклад,
либо усложнения вносимые редактированием в генерацию 5НТ2Срецепторов, ответственных за серотонинэргическое действие. Так обработка
антидепрессантами (в частности Prozac) вела к обращению редактирования
у каждого сайта на противоположное (Niswender et. al., 2001; Gurevich et al.,
2002a).
Редактирование сайтов С’ u C было серотонин-зависимым и
критическим
в
понижении
эффективности
серотонинэргической
нейротрансмиссии при активации G-белком (Gurevich et al., 2002b).
Редактируемые изоформы рецепторов серотониниа и мелатонина
модулировали клеточную пролиферацию и жизнеспособность клеток кожи
(Slominski et al., 2003). Редактирование трех-пяти сайтов (в кодонах Иле,
Асн, Иле – соответственно, в позициях 156, 158, 160), локализованных
внутри второй внутриклеточной петли (IL2=Intracellular Loop) мРНКдуплекса, и сплайсинг мРНК изоформы серотонинового 5-НТ(2С)R
рецептора, были необходимы для эффективного взаимодействия с
59
л
внутриклеточными петлями G-белка (и др.). При этом вторая
внутриклеточная петля (IL2) дуплекса изменяла
пространственную
ориентацию вторичной структуры на энергетически более выгодную. Это
иллюстрирует высокую чувствительность поверхностных взаимодействий
системы к небольшим изменениям структуры взаимодействующих
компонент (Wang et al., 2000; Visiers et al., 2001).
G-белки,
однако,
эффективнее
взаимодействовали
с
нередактированной 5-НТ(2С-INI)R формой рецептора, повышенно
экспрессируемой при падении уровня РНК-редактирования в лобной части
коры головного мозга пациентов с шизофренией (Р=0.001; сам ген не
мутировал). Как предполагают, это может быть связано с измененной
активностью самих редактирующих дезаминаз (Sodhi et al., 2001).
Рецептор-опосредованная
активация
альфа-субъединицы
G13-белка
человека, и предпочтительный выбор внутриклеточных сигнальных путей,
изменялись при редактировании 5-НТ(2С)R с генерацией множества форм
его (и глубокими функциональными последствиями) из единственного гена.
Аналогичная активация характерна и для других гетеротримерных G-белков
– молекулярных переключателей, контролирующих огромное число
биологически важных процессов. Значимость пост-транскрипционных
механизмов, повышающих молекулярную изменчивость, проявилась с
особой силой после завершения расшифровки человеческого генома, когда
было обнаружено всего только около 30 тысяч потенциальных генов (Price
et al., 2001).
Для создания условий А→I редактирования любой двунитевой
РНК-структуре (днРНК) требуется участие РНК-интрона, часть которого
составляет инвертированный повтор, необходимый для образования
концевой части шпилечной структуры, а другая часть его комплементарно
взаимодействует с предшествующим экзоном в районе сайта
редактирования. Некоторые такие интроны, как, например, интрон в премРНК GluR-В рецептора (сайт “+"60) мозга крысы, содержат т.н. горячие
точки. Таким образом (рис.7; (все рисунки в конце)) необходимы обе части
интрона, который, вероятно, выполняет не только структурную, но и только
обсуждаемую пока информационную роль (Herbert 1996; Liu, Samuel 1999).
Информационная роль интрона может быть важной составляющей в
неизвестном механизме формирования соматических гипермутаций (SGM) у
иммуноглобулинов (Дейчман, Цой, Барышников 2005).
Рис.7
Кроме обычных дезаминаз и зависимых от однонитевых РНК (роль
днРНК изучается) экспрессируемых в большинстве тканей животных
цитидиндезаминаз, существует семейство зависящих от двунитевой РНК,
кодируемых ядром и функционирующих в цитоплазме и ядре
аденозиндезаминаз. Они также обнаружены практически во всех тканях у
самых различных видов эукариот – от червей и лягушки, до грызунов, быка
и человека (Maas et al., 1996; Liu et al., 1997; O’Connell et al., 1997; Lai et al.,
60
л
1997; Maas et al., 1997; Bass 1997). Ранее некоторые
дезаминазы,
выделенные из соматических клеток животных, идентифицировались как
ферменты (“денатуразы”) с необычным механизмом раскручивания РНКдуплекса.
Природа специфического связывания днРНК с геликазами
отличалась от таковой для А→I редактирующих аденозиндезаминаз, т.к.
во втором случае реакция не требовала трифосфатов и двувалентных ионов
(Nishikura, Kim 1993). Возможно, это связано с эволюционно более ранним
формированием соответствующих структур в последних. Роль различных
геликаз в редактировании РНК обсуждается (Seeburg 2000). Мутация РНКгеликазы дрозофилы приводила к драматическим изменениям в сплайсинге
транскриптов (в районе редактирования), белковые продукты которых
обеспечивают работу Na(+)-каналов. Число Na(+)-каналов у мутантных
дрозофил падало в результате формирования температуро-зависимой
блокады. В свою очередь А→I редактирование РНК-транскриптов самой
геликазы требовало механизма с участием вторичной днРНК-структуры
(Reenan et al., 2000).
Зависимые от днРНК дезаминазы, содержащие различное число
связывающих днРНК мотивов, могут давать два вида дезаминирования
(исследования in vitro):
– высокопроцентное неселективное дезаминирование, касающееся около
50% всех аденозинов мРНК. Обнаруживают его прямо или косвенно в соответствующих кДНК по АG и UC транзициям комплементарных РНКнитей. Иногда, из-за множества сайтов, такое дезаминирование называют
гипермутационным. Характерно оно для полностью комплементарных и
достаточно протяженных (более 50 пар оснований) участков днРНК;
– и низкопроцентное (ниже 10% всех аденозинов) селективно
редактирующее дезаминирование, характерное для днРНК, образованной
слабо комплементарными нитями, имеющими, как правило, нестандартные
пары, выпячивания, петли, однонитевые пробелы, либо полностью
комплементарными, но укороченными (менее 50 пар оснований)
фрагментами.
Селективность фермента меняется от субстрата к субстрату и
проявляется в таком предпочтительном дезаминировании, когда 5’соседними нуклеотидами (в порядке убывания) являются А, U (вероятная
мишень - АU-обогащенная область), редко C (но не G), а также в
предпочтительном избегании дезаминирования восемью 3’-концевыми
нуклеотидами (Bass 1997). Субстрат (не менее 15-20 п.н несовершенного
РНК-дуплекса, днРНК) может быть образован вирусными плюс и минус
нитями (при репликации вируса) во-первых, минус нитью (для вирусов,
реплицирующихся через РНК-интермедиат) и мРНК клетки во-вторых, а
также комплементарными экзонной и интронной последовательностями
процессируемой клеточной мРНК (Bass 1997; Melher et al., 1995).
61
л
Гиперредактируемое (=гипермутационное), т.е. высокопроцентное
неселективное дезаминирование аденозинов в мРНК, пока не связывают с
каким-либо четко обозначенным биологическим микроэффектом (как
замена аминокислоты или появление/исчезновение стоп-кодона). Однако
предполагают
макроэффект усиления персистентных и литических
свойств вирусов во-первых, а также инициацию запуска деградации ставших
более доступными для нуклеаз нуклеиновых последовательностей
соматических клеток, во-вторых. Такая деградация ведет к изменениям в
ядерном экспорте (Bass 1997). В клетках глиомы быка зависимое от днРНК
АI дезаминирующее редактирование вызывает множественные РНКмутации (т.н. гипермутации) в составе вирусных и клеточных РНК (Chen
et al., 1995). Внутри семейства зависимых от днРНК аденозиндезаминаз есть
имеющие два R-мотива, общих с регулятором трансляции интерферониндуцибельной и РНК-зависимой протеинкиназой (PKR). Аденовирусная
РНК могла подавлять как редактирование такими дезаминазами, так и
внутриклеточную трансляцию (Liu et al., 1997;
Lei et al., 1998).
Подверженные действию дезаминаз, днРНК становятся более
чувствительными к действию рибонуклеаз (Bass 1997). Повышенно
редактируемые, особенно необычные длинные непрерывные днРНК, часто
ассоциируемые с инфекционными ДНК/РНК-вирусами (вирусы также часто
редактировались), подвергались цитоплазматическому расщеплению у
специфических I:U и U:I (но не G:U и U:G) сайтов. Не расщеплялись
немодифицированные, и даже содержащие до 4-х последовательно
расположенных I:U пар уже отредактированные днРНК.
Дезаминазы, таким образом, обеспечивали множество стратегий
клеточной антивирусной защиты, использовали днРНК для стимуляции,
а уникально гиперредактируемые вирусные РНК-структуры – в качестве
молекулярных мишеней (Scadden, Smith 2001a). И АI редактирование (с
образованием шатающихся I:U пар), и механизм кратковременно
интерферирующих РНК (сталкивающиеся iRNA, siRNA), включая
короткие РНК, конкурентно связаны с образованием и деградацией (под
действием нуклеаз) днРНК различной природы (клеточной, вирусной), и
потенциальной противовирусной ролью в клетках. Однако, если
образование днРНК начинается с взаимодействия с ADAR2-дезаминазой, то
механизм интерференции исключается, и по мере усиления редактирования
(гиперредактирования) воспроизводство siRNA прогрессивно ингибируется.
Интерферирующие РНК вызывали деградацию родственных мРНК
(Scadden, Smith 2001b), напрямую от дезаминаз не зависели, но зависели от
инициирующих днРНК, образование которых резко ослаблялось у ADARдефицитных животных (Knight, Bass 2002).
Зависимые от днРНК аденозиндезаминазы (такие как dsRAD,
DRADA, АDAR и др.) экспрессируются в большинстве тканей животных (в
частности у крысы, это ткани печени, почки, селезенки, тестикулы,
лимфатические узлы, NK- и T-клетки, др.), в трансформированных и
62
л
опухолевых клеточных линиях (особенно из центральной и периферической
нервной системы , а также HeLa, 3T3 и др.). Исследования, проведенные на
Drosophila melanogaster, Bombyx mori и Caenorhabditis elegans, показали
внутриядерную локализацию гена этого фермента в большинстве
соматических клеток взрослых животных особей (Herbert 1996). Замена А:U
на I:U пару при АI дезаминировании способствует созданию более
вероятной для селективного, чем для множественного редактирования
конформации днРНК. днРНК для редактирования совершенно необходима, а
однонитевая РНК и ДНК не редактировались. С-конец зависимых от днРНК
аденозиндезаминаз имеет область со структурной гомологией к
каталитическому домену обычных гидролитических дезаминаз, и включает
Zn2+-координирующий сайт. N-конец имеет сайт связывания с находящейся
в Z-конформации ДНК (рис.8; (все рисунки в конце)), аффинность с
которой достигает субнаномолярных значений.
Рис.8
Известно, что обычные гидролитические аденозиндезаминазы (в
различных тканях – неодинаковое соотношение различных изоформ ADAфермента), являются ключевыми ферментами регуляции метаболизма
пуриновых нуклеотидов и нуклеозидов, а нарушения здесь ведут, главным
образом,
к
тяжелой
комбинированной
иммунологической
недостаточности Т-(преимущественно) и В-лимфоцитов, остановке
биосинтеза РНК и ДНК, а также повреждению структуры ДНК и
клеточной гибели. Предполагают, что при накоплении аденозина,
дезоксиаденозина и угнетении ADA, иммунологическая недостаточность
может возникать вследствие внутриклеточного накопления SAM (Sаденозилгомоцистеина),
который
ингибирует
реакции
трансметилирования РНК и ДНК. ADA – цитозольный и в значительной
степени мембраносвязанный фермент, экспрессирующийся во всех типах
клеток, а уровень экспрессии его может отличаться в 1000 раз, и наиболее
высокая активность его отмечалась в наименее зрелых Т-лимфоцитах
(Потапова, Храмцова 1993). Возможно, что, как и в случае обычных
гидролитических и зависимых от онРНК цитидиндезаминаз, в случае ADA
и DRADA также можно предположить существование подобной
эволюционной связи. Предпролагают даже существование общего предка
для дезаминазных семейств обоих видов: ADAR- и ADAT-ферментов
(вариации в структуре каталитических доменов которых связывают со
специфичностью, соответственно, к мРНК и тРНК), а также APOBEC-1 u
цитидиндезаминазы E.coli (Herbert, Rich 2001; Сho et al., 2003).
В отличие от ситуации in vitro, в случае in vivo не ясно, действуют ли
только дезаминирующие ферменты, или их комплексы с дополнительными
белками, селективно ограничивающими или наоборот расширяющими
степень использования днРНК в качестве субстрата при дезаминировании.
Склонность к образованию днРНК имеют большинство пре-мРНК, поэтому
возможность регуляции с помощью редактирования такими дезаминазами
63
л
вызывает большой интерес у исследователей (Herbert 1996; Herbert et al.,
1995). Однако оказалось, что кроме пре-мРНК-субстратов (по крайней мере
мозга человека и С.elegans; использован метод мечения инозин-содержащих
РНК) ADAR-ферменты в днРНК также редактируют интроны,
нетранслируемые и некодирующие области (включая повторяющиеся
элементы), причем в такой степени, что, возможно, специфические АI
конверсии в кодирущих областях являются скорее исключением, чем
правилом. Такие днРНК могут иметь характерные шпилечные
стебель/петлевые вторичные структуры (Morse et al., 2002).
Непохожесть ситуации по сравнению с цитидиндезаминазами
состоит в том, что заменное (СU конверсия) редактирование в основном
пока связывают со специфичностью к первичной структуре РНК, а
зависимые от днРНК аденозиндезаминазы взаимодействуют со многими
днРНК, и содержат три важных для связывания с днРНК повтора (Herbert
1996). Подобно цитидиндезаминазам АI редактирующие дезаминазы
содержат цинк-зависимые и влияющие на перенос протона области (Lai
et al., 1995). Аденозиндезаминазы животных (в частности dsRAD, DRADA,
ADAR) узнают транскрипционно активные in vivo области ДНК,
формирующиеся в результате торсионного напряжения и под действием
продвигающейся полимеразы. Это указывает на связь с транскрипцией и
возможную модуляцию редактирования с помощью Z-ДНК. Устойчивые in
vivo к негативному суперскручиванию, Z-ДНК, как высокоэнергетический
конформер B-ДНК и сегмент ДНК, лучше образуется в GC-обогащенных
районах, и, вероятно, расположена в 5’-UTRs (нетранслируемых концах)
генов, где и формируется ее связь с аденозиндезаминазами данного типа. В
свою очередь АI(≈G) акт фермента усиливает присутствие GC-компоненты.
Узнавание Z-ДНК дезаминазой ADAR1 и использование интронов в
управлении
процессинга
зкзонов
позволяет
редактировать
новосинтезированные РНК-транскрипты до сплайсинга. А структурные
характеристики Z-ДНК-связывающего домена (спираль-поворот-спираль)
фермента показывают, что его можно сравнить с глобулярным доменом
белков, подобных гистону Н5 (Herbert, Rich 1999). Кроме ADAR1
специфически связывался с Z-ДНК и опухоле-ассоциируемый DML-1 белок,
что позволило оба белка использовать (посредством фотохимических и
энзиматических процедур) в качестве специфического инструмента
определения локальных Z-ДНК-структур в клетке (Oyoshi et al., 2003).
Известны две формы энзима: малая ADAR1-S, u большая ADAR1-L.
ADAR1-L более чем в 70 раз активна чем ADAR1-S форма в случае
редактирования субстратов, которые могли редактироваться одновременно в
ядре и цитоплазме, а также при быстрой и эффективной
цитоплазматической вирусной репликации (трансляция не была
обязательной). Если же субстрат редактировался только в ядре, много более
64
л
активнее была ADAR1-S форма. Кроме антивирусной роли, ADAR1-L,
возможно, был ответственен за редактирование таких мРНК, в которых
редактирующий сайт сохранялся после процессинга (Wong et al., 2003).
Очень интересно, что трансляция ADAR1-фермента показана не в
цитоплазме, как обычно, а в ядре (возможно на поверхности ядрышка), и не
зависела от редактирования. Ядерная трансляция, однако, уменьшалась при
точечных мутациях внутри днРНК-связывающего или С-концевого доменов
фермента (Herbert et al., 2002). Более того, c ядрышком оказалась связанной
и постоянная динамическая ассоциация перемещающихся ADAR-1/2дезаминаз: экспрессируемые с альтернативных старт-кодонов (в HeLa u
COS7 клетках) и урезанные по содержащему сигнал ядерного экспорта Nконцу обе формы ферментов локализовались исключительно в ядре, и
совместно накапливались в ядрышке (в новом Photobleachingкомпартаменте). Из ядрышка они вновь могли перемещаться в ядро и
цитоплазму. В случае же экспрессии редактирование-компетентной мРНК
GluR-B, ферменты из ядрышка делокализовались в места накопления
транскриптов (Desterro et al., 2003). Минимально редактирующей
оказалась система, содержащая белок только с каталитическим доменом
ADAR1 и днРНК-субстратом в 15 пар нуклеотидов и одной mismatch-(A:C)парой. Важный для эмбрионального эритропоэза ADAR1-фермент, как и
АI редактирование, найден у всех организмов от Caenorhabditis elegans –
до позвоночных и человека (Seeburg et al., 2002). Причем у С.elegants – в
большинстве, если не во всех клетках нервной системы и развивающейся
вульвы, оба вида ADARs имели различные роли, но иногда действовали
совместно и были важны для нормального поведения (Tonkin et al., 2002).
Роль днРНК-связывающих мотивов (DSRBMs) ADAR1 в
редактировании повышалась с увеличением длины субстрата (GluR-B u др.),
но для минимального субстрата они не были необходимы. Отсутствие ZДНК-связывающих мотивов ADAR1 (которые много активнее связывались с
Z-ДНК-, чем Z-РНК-субстратом) не отменяло полностью, а присутствие
(как
и
5’-дополнительно
введенных
пиримидинов)
усиливало
редактирование. Одновременно обеспечивалось доминирование в
редактировании специфических сайтов РНК-субстратов, воспроизводимых
соответствующими
транскрипционно-активными
участками
Z-ДНК.
Дополнительно
редактируемые
сайты
кластеризировались
на
комплементарной нити через 11-15 пар от основного, Само начатое в ядре
редактирование могло продолжаться и после экспорта мРНК в цитоплазму,
и некоторые РНК редактировались только в цитоплазме. Механизм с
использованием не только древнего каталитического домена (реактивного в
отношении минимального субстрата), но и DSRBMs u Z-ДНК-связывающих
мотивов, обеспечивает усиление и пространственно-временной контроль
редактирования удлиненных субстратов за счет ассоциации специфических
транскрипционных сайтов с соответствующей Z-ДНК-областью (Herbert,
Rich 2001).
65
л
Специфическое связывание Z-ДНК с зависимыми от днРНК
аденозиндезаминазами, в частности с человеческой ADAR1, определяется
Z-ДНК-связывающим Zаb доменом, расположенным в N-концевой части
фермента. Этот домен включает два мотива: высокоафинный к
суперскрученной Z-ДНК клеток, и, даже, плазмид,
Zalpha мотив,
составляющий более консервативную core часть Zаb домена в 77 (с 133 по
368)
аминокислот. Стехиометрическое взаимодействие Zalpha мотива
ADAR1 с двунитевым ДНК/РНК-химерным (dCrG)-гексануклеотидом
(методом кристаллизации и исследования кругового дихроизма c
разрешением в 2.5 A) первоначально формировал право-вращающую Аконформацию, которaя быстро преобразовывалaсь в стабильную левовращающую Z-конформацию комплекса (Brown et al., 2002). Второй мотив,
Zbeta, в отличие от Zalpha, проявлял специфичность по отношению к
первичной структуре Z-ДНК с повышенным содержанием GC-компоненты.
Оба мотива разделены дивергентным тандемным повтором в 49
аминокислот и необходимы для обеспечения конформационной и
нуклеотидной специфичности взаимодействия Zаb домена с Z-ДНК. В
составе
новообразованного
комплекса
Zаb
домен
становится
малочувствительным к протеазам (Kim et al., 1999; Schwartz et al., 1999).
Рекомбинантная с PKR (протеинкиназа, регулятор трансляции)
аденозиндезаминаза PKR-ADAR1, в случае неповреждения области между
каталитическим и РНК-связывающим доменами, была способна в
значительной степени сохранять редактирование в синтетических днРНК.
PKR и ADAR1 – интерферон-индуцибельные и днРНК-связывающие
ферменты, соответственно с 2-мя и 3-мя днРНК-связывающими мотивами.
Однако (PKR-ADAR1)-фермент почти утрачивал сайт-специфическое
дезаминирование у Глн/Арг и интронного (+60) сайтов в пре-мРНК GluB-R,
u полностью исключал таковое у А-сайта в пре-мРНК 5HT(2C)R (Liu et al.,
2000).
ADAR1 человека, но не Xenopus, имела атипичные сигнал ядерной
локализации (в N-концевой области; перекрывался с третьим днРНКсвязывающимся доменом) и характеристики челночного белка, способного
передвигаться между ядром и цитоплазмой, т.е. регулировать ядерные
импорт и экспорт. Одновременно регуляция ядерной концентрации фермента
(накопление его здесь было транскрипционно-зависимым) предотвращала
гиперредактирование структурированных ядерных РНК (Eckmann et al.,
2001). С двумя промоторами ADAR1 связано появление 2-х форм фермента:
конститутивной
ядерной
(сADAR1),
u
челночной
(ядерноцитоплазматической)
интерферон-индуцибельной
(iADAR1)
формы,
расширенная N-концевая часть которой содержит функциональный сигнал
ядерного экспорта внутри Z-ДНК-связывающего домена (Poulsen et al.,
2001). Редактирующая активность челночной формы ADAR1 (в отношении
Арг/Гли сайта в GluRB и А-сайта в 5НТ2СR) ингибировалась при
вакцинации вирусным интерферон-устойчивым E3L-белком. ADAR1
66
л
содержит три различных домена: N-концевой Z-ДНК-связывающий (с 2-мя
Z-ДНК-связывающими мотивами), центральный днРНК-связывающий (с 3мя DSRBMs), и C-концевой АI редактирующий. А E3L-белок (дикий тип)
содержит первые два аналогичных домена, и, очевидно, ингибирует
редактирование – вероятно, своим карбоксипроксимальным DSRBMмотивом. В то же время повреждение этого мотива исключало такой
антагонизм, а делеция целого Z-ДНК-связывающего домена E3L-белка мало
влияла на ингибирование редактирования (Liu et al., 2001).
Гиперредактируемые в ядре инозин-специфические днРНК ооцитов
Xenopus (культивируемых в экстрактах HeLa-клеток), специфически и
кооперативно удерживались в ядре в составе мультибелкового комплекса
(содержащего инозин-специфический РНК-связывающий белок р54-nrb,
сплайс-фактор PSB, и структурный белок внутриядерного матрикса matrin3). Эти днРНК заякоривались на ядерном матриксе, позволяя обеспечить
предпочтительный экспорт из ядра селективных, а не случайных
(нефункциональных) редактируемых мРНК (Zhang, Carmichael 2001). Также
фиксировали
одновременное
возрастание
концентрации
инозинсодержащих редактированных мРНК (5% всех аденозинов) и уровня
экспрессии ADAR1 в Т-лимфоцитах и макрофагах (in vitro стимулированных
медиаторами TNF-α, Int-γ и др.) при вызванном эндотоксином остром
системном воспалении у мышей. Кроме того РНК-редактирование
индуцировалось
в
Concanavalin-А-активируемых
спленоцитах,
стимулируемых IL-2 in vitro (Yang et al., 2003).
В Т-клетках SLE(системная красная волчанка)-пациентов показаны ADAR1-опосредуемые
гетерогенные мутации транскриптов (делеции, транзиции, трансверсии;
частота – 1.22х10-3/п.о., что в 7.5 раз выше чем в контроле) регуляторной RIα субъединицы протеинкиназы-А (тип-1), уровень экспрессии которой падал.
Определены 2 горячих точки, а геномных мутаций не найдено. Наоборот,
уровень экспрессии дезаминазы при этом аутоиммунном заболевании,
связанном с дисфункцией иммуно-эффекторных клеток, был повышен в 3.5
раза (Laxminarayana et al., 2002).
Показано, что при связывании с хромосомой дезаминаза ADAR1
Xenopus различает неодинаковые аденозины данного субстрата и имеет
различные, необходимые для специфического связывания с днРНК (в
центральной части), Z-ДНК-связывающие (в NH2-части), и каталитические
(С-концевые) домены (Doyle, Jantsch 2003). Интересно, что, судя по
результатам
экспериментов с химерными ADAR1(+/–)-гетерозиготами
эмбрионов мышей (смертельный фенотип), оказалось, что такой дефект был
критическим до 14 дня, т.е. в период не позднее эмбрионального
эритропоэза в печени (Wang et. al., 2000). Кроме того, индуцируемая
интерфероном ADAR1 может играть значимую роль в патогенезе
микрососудистых повреждений клеток легких (Rabinovici et al., 2001). Не
только ADAR1, но и другие IFN-индуцибельные белки (PKR, 2’-5’олигоаденилатсинтаза OAS и RNase L, Mx-GTFase, индуцибельная iNOS267
л
синтаза, белки МНС I u II классов) участвуют в клеточном антивирусном
действии интерферонов, препятствующих полномасштабной реализации
многочисленных
вирусных
стратегий
в
процессе
вирус/хозяин
взаимодействий. Центральную роль при этом играет днРНК, модулирующая
белковое
фосфорилирование
и
последующую
РНК-деградацию
(соответственно под действием PKR и 2’-5’-олигоаденилат-зависимой RNase
L), а также ADAR1-опосредованное РНК-редактирование (Samuel 2001).
В случае мРНК ADAR2 крыс альтернативный сплайсинг у
проксимального редактируемого 3’-акцепторного сайта вел к удлинению
такого зрелого транскрипта на 47 нуклеотидов, т.е. фактически к
управляемому ферментом редактированию (интронный АААU) и
модуляции экспрессии собственной мРНК. При этом АU- эффективно
имитировал высоко консервативный АG-динуклеотид, обычно встречаемый
у 3’-сплайсируемых соединительных последовательностей. Геномная ДНК
обнаружила АА и АG динукдеотиды, соответственно, у проксимального и
дистального 3’-акцепторных сайтов (Rueter et al.,1999). РНК-связывающий
домен (RBD) ADAR2 защищал дуплексную область РНК-субстрата вокруг
сайта редактирования от гидролитического расщепления. При этом
несколько нуклеотидов на нередактируемой нити вблизи сайта становились
гиперчувствительными. Cоединение с днРНК требовало конформационых
изменений в каталитическом домене, обеспечивающих большую
доступность для pастворителя с одним из пяти триптофанов фермента
(Yi-Brunozzi et al., 2001).
Подобно ADAR1, для ADAR2 характерны те же 5’-(A,U>С,G)нуклеотидные, но другие 3’-(U,G>С,А)-соседние предпочтения; также
ADAR2 имеет некоторые тринуклеотидные (UАU, ААG, UАG, ААU)
предпочтения. Как и большинство днРНК-связывающих белков оба
фермента могут связываться с любыми днРНК (перекрестная
специфичность), но связавшись, дезаминазы редактируют определенные
аденозины более эффективно, чем другие. Во всех тестируемых днРНК,
ADAR1 человека и лягушки обнаруживали подобие, дезаминируя одни и те
же аденозины (Lehmann, Bass 2000). Дезаминаза ADAR2 более эффективно
чем ADAR1 редактировала Глн/Арг и интронный (+60)-сайты в пре-мРНК
GluR-B субъединицы, и редактирование было эффективным в составе
тройного (гомодимер ADAR2 + РНК-субстрат) комплекса (Jaikaran et al.,
2002). Заметим, что гомодимеризация эффективно редактирующих
ферментов (показано методом афинной и элиминирующей колоночной
хроматографии) также была необходимой для членов ADAR3 u цитидиновых
семейств дезаминаз (Cho et al., 2003). Для обеих дезаминаз показаны 2
гомологичных участка: связывающий днРНК N-концевой, и С-концевой
домены. Неясно, каким образом (внутри 20 различных субстратов с 4-мя
сайтами редактирования) дезаминируются именно определенные аденозины,
однако определен домен, играющий доминантную роль в обеспечении
субстратной специфичности. А:С пара редактировалась более эффективно
68
л
по сравнению с другими (А:А, А:G, А:U) некомплементарными парами в
редактирующем сайте (Wong et al., 2001).
…………………………………………………………
…………………………………………………………………
6. Редактирование тРНК у различных видов
Как и для РНК в целом, в тРНК наиболее часто в настоящее время
отмечают
CU
редактирующие
изменения
(более
вероятна
дезаминирующая конверсия), и большинство работ по тРНК далеко друг от
друга отстоящих видов касаются митохондрий, а в отношении ядра и
хлоропластов информации пока много меньше. Именно молекулам РНК
(включая мРНК, gRNAs и др.) отводят центральную роль при
редактировании. Принимающие участие в разнообразных процессах
(трансляция и др.) и нередко редактируемые, молекулы тРНК также играют
важную для внутриклеточных процессов роль.
Молекулы тРНК называют сокровищницей стереохимической
информации, и не менее 3.5 десятков нестандартных модифицированных
оснований представляют около 10% нуклеотидов каждой из них (Зенгер
1987). Считают,
что редактирование тРНК необходимо для самых
разнообразных процессов:
– для вырезания тРНК из предшественников, т.е. обеспечения эффективного
фолдинга при процессинге и сплайсинге в органеллах растений (Kable et al.,
1996; Marechal-Dronard et al., 1996a; Vogel et al., 1997);
– для амплификации кластеризованных ядерных тРНК-генов животных
(Beier et al., 1992);
– для регулирования экспрессии 3’-полиаденилируемых в области
перекрывания митохондриальных тРНК-генов у птиц и моллюсков (Yokobori,
Paabo 1997; Tomita et al., 1996; Yamazaki et al., 1997; Yokobori, Paabo 1997;
Hatzoglou et al.,1995);
– для усиления устойчивости связи между тРНК и ацилированной
аминокислотой. Индивидуальное присутствие каждого из 3-х нуклеотидов,
расположенных в угловой части L-образной структуры различных тРНК
неродственных видов, было наиболее эффективным, и при участии
специфических тРНК-синтетаз обеспечивался своевременный перенос к
месту гидролиза ложноактивированных Аа-тРНК (Hale et al., 1997; Farrow et
al., 1999);
– для регулирования 3’-концевого тРНК-процессинга.
В последнем случае редактируемая версия 3’-процессирующей
тРНК(Фен) растений надрезалась легко, а нередактируемая, и содержащая
несколько нестандартных нуклеотидных пар в акцепторной ножке, версия
этой молекулы – не надрезалась. Сравнение растительного ядерного 3’процессирующего тРНК фермента с митохондриальным подтверждает, что
обе активности принадлежат различным ферментам. Тем не менее
69
л
эндонуклеаза РНКаза-Z (ядерный 3’-тРНК-процессирующий фермент)
эффективно надрезал оба – интрон-содержащий ядерный и митохондриальный (в часности пре-тРНК гистидина) тРНК-предшественники.
РНКаза-Z состоит только из белковых субъединиц, и после надреза оставляет
5’-концевой фосфорил и 3’-концевой гидроксил; молекулярная масса
фермента 122 кДа, он стабилен в широких пределах и наиболее активен при
рН 8.4 и 35ºС (Mayer et al., 2000).
В тРНК митохондрий круглых червей кроме посттранскриционно
добавляемого аминоакцепторного тринуклеотида ССА фиксируют один
добавляемый нуклеотид, т.е. вставочное (Oкimoto et al., 1990), а в тРНК у
амебоидных также заменные (UА,G и АG) и другие типы
редактирования (Lonergan, Gray 1993). Обнаружены новые эукариотические
тРНК-специфические аденозиндезаминазы Таd1р и Таd2р/Таd3р, способные
модифицировать аденозин А37 (А→I редактирование) в тРНК аланина, а
также первый нуклеотид антикодона (А34) нескольких эукариотических и
бактериальных тРНК. Дезаминаза Таd1р, в отличие от человеческих
ADAR(1,2) дезаминаз, не имеет домен, связывающий ее с днРНК, и,
возможно, является эволюционным предшественником этих дезаминаз.
Наоборот, дезаминирующие домены ADAR(1,2) и Таd1р очень подобны, и
даже сходны с аналогичными доменами цитидиновых и цитозиновых
дезаминаз (Keller et al., 1999), из древних предшественников которых они,
возможно, и появились (Gerber, Keller 2001).
Недавно идентифицировали первую животную тРНК-специфическую
аденозиндезаминазу человека ADAT1 (клонировали и сиквенировали ее
единственный ген), ответственную за А37I модификацию. Это член ADARсемейства РНК-редактирующих дезаминаз (около 30 kb), содержит более 9
экзонов, и кодирует белок в 499 аминокислот (Maas et al., 2000). тРНКcпецифическая аденозиндезаминаза дрозофилы (dADAT1), как и Таd1р, не
проявляла активности в отношении днРНК, но специфически
дезаминировала аденозин (А37) в инозин в тРНК насекомых. Ген dADAT1
был локализован в Аdh-области хромосомы-2 дрозофилы, и обнаружил
большее нуклеотидное подобие с ADARs животных, чем с дрожжевым
гомологом Таd1р – что подтверждает гипотезу происхождения ADARs и
ADAT1 от общего предка (Keegan et al., 2000). ADAT2 u ADAT3
функционировали как гетеродимеры, дезаминируя качающуюся позицию 34
в эукариотических тРНК (Schaub, Keller 2002).
Различные виды метилирования (по каждому из 4-х нуклеотидов, по
кислороду в 2’-ОН группе рибозы, др.), характерные для большинства
канонических тРНК, регистрируют как посттранскрипционное изменение
(Brule et al., 1998). Среди нестандартных оснований тРНК аспарагина
сумчатых находили псевдоуридин (ψ) до, а кьюозин (Q; в результате GQ
замены) – после редактирования (Morl et al., 1995). Иногда считают, что в
результате редактирования некоторым нативным мт-тРНК, в частности у
растений, удается избежать последствий нежелательных мутаций и
70
л
рекомбинаций, ведущих к инактивации, либо полной потере
значительного числа тРНК-генов, наследуемых от эндосимбионтапредшественника (Dietrich et al., 1996). В целом включение
модифицированных оснований в тРНК, не исключено, свидетельствует о
возможной былой их роли в эволюционной динамике целого (УГК)
генетического кода (Дейчман, Цой, Барышников 2005).
У животных и растений в редактирование иногда могут включаться
не все сто, а только определенный процент цитоплазматических и
митоходриальнных тРНК данного вида (Beier et al., 1992; Janke, Paabo 1993;
Marechal-Dronard et al., 1996b). Один и тот же ген может кодировать тРНК,
специфичную более чем к одному кодону – если нуклеотидные изменения
при редактировании касаются главных оснований антикодона (Borner et al.,
1996). Так, например, показано, что, импортируемая из цитоплазмы в
митохондрии трипаносом (как и все остальные тРНК), триптофановая
тРНК(CCА) L.tarentolae подвергается специфической C→U модификации в
первом положении антикодона. Это позволяет, кроме собственного,
декодировать и UGА-стоп кодон как триптофан (UGG) – при
компартментализации редактирующей активности в кинетопластах, а не в
цитоплазме. Хотя импортировались все тРНК, некоторые из них
предпочтительно локализовались в цитоплазме (тРНК-Глн и др.), другие в
митохондриях (тРНК-Иле, тРНК-Лиз), третьи (тРНК-Три, тРНК-Вал) – и там
и там.
Впервые
показанa
возможность
тиолирования
обычно
немодифицируемого U33 тРНК(Три) L.tarentolae (Alfonzo et al., 1999;
Kapuchos et al., 2000; Crain et al., 2002). Все мт-тРНК L.tarentolae
кодировались ядром и импортировались в митохондрии из цитозоля, а
концевой процессинг предшествовал и импорту и редактированию тРНК
(Kapushos et al., 2000). Обнаруживают редактирование второго основания
антикодона в мт-тРНК сумчатых (Janke, Paabo 1993; Borner et al., 1996; Janke
et al, 1994; Morl et al., 1995), в антикодоновом стебле у амебоидных (Barger
et al., 1995; Marechal-Dronard et al., 1996а), в акцепторном и D-стеблях у
моллюсков и амебоидных (Tomita et al., 1996; Yamazaki et al., 1997;
Lonergan,Gray 1993; Barger et al.,1995). А мт-тРНК таких разных видов как
черви и человек, имели дефектные Т-, D- и вариабельные петли (Oximoto et
al., 1990; Helm et al., 1998).
Некоторые митохондриальные тРНК-гены брюхоногого моллюска
Pupa strigosa имели необычную вторичную структуру с Т- и Dредуцированными стеблями, а многие – нестабильные акцепторные стебли,
корректируемые
посттранскрипционным
РНК-редатированием.
Митохондриальный геном моллюска (14189 п.о.) – высококомпактный,
содержит гены 13 белков, 2 рРНК, и 22 тРНК. Такое содержание тРНК-генов
характерно для мтДНК животных. Митохондриальные геномы этого
моллюска и имеющей легкие земляной улитки имеют общие особенности:
экстремально малый размер генома, отсутствие длинных некодирующих
71
л
последовательностей, уменьшенный размер перекрывающихся и подобно
расположенных генов. В то же время расположение генов у некоторых
других моллюсков варьирует (Kurabayashi, Ueshima 2000). Наконец в тРНК
миксомицета Physarum polycephalum (слизистая плесень) единичные С, или
С и U вставки по одному-двум сайтам наблюдались в антикодоновом,
аминоакцепторном стеблях, и в псевдоуридиновой петле (Miller et al., 1993).
За счет редактирования в акцепторной части мт-тРНК растений
(Marchfelder et al., 1996), грибов (Laforest et al., 1997), моллюсков и др.
(Yamazaki et al., 1997), нередко удаляются некомплементарные пары типа
C:А (Marechal-Dronard et al., 1996а,b), – хотя условием эффективного РНКфолдинга у растений часто служило именно сохранение некоторой доли
таких
C:А и C:U парных несоответствий в тРНК (Schok et al., 1998).
Редактирование в акцепторной части тРНК, ведущее к появлению
тринуклеотида эквивалентного антикодону, может быть важным для
взаимодействия с соответствующей синтетазой. Замена C→U в
положении 4 акцепторного стебля тРНКФен(GАА) митохондрий бобов,
картофеля и Oenothera вела к исправлению дефектного C:А спаривания,
увеличению стабильности вторичной структуры акцепторного стебля
тРНК, и облегчению узнавания родственной Aа-тРНК-синтетазой.
Aналогично C→U замена в мт-тРНК(Фен) двудольных растений
корректировала комплементарное спаривание (C:А→U:А) оснований в
акцепторном, а в тРНК(Гис) лиственницы это касалось также
дигидроуридилового (DHU) и антикодонового стеблей редактируемых претРНК (Fey et al., 2001).
В
тРНК-Цис(GCA)
картофеля
редактирование
обеспечивает
C28:U42→U28:U42 превращения неканонических пар. А у мха
(M.polymorpha) этот U28 уже кодируется геномом, и редактирования для
последующей изомеризации его в псевдоуридин не требуется (Fey et al.,
2002). В другом же случае, как для тРНКЦис(GCА) Oenothera, наоборот, та же
замена, но уже в антикодоновом стебле, вела к появлению шатающейся
G:U пары. За связывание с тРНК, а также с поли-U, поли-АU, но не поли-(G,
-C, или -А), конкурирует Apobec1-каталитическая субъединица ядерной
цитидиндезаминазы животных (Anant et al., 1995b); дополнительные
белковые факторы комплементации усиливали такое связывание (Anant et al.,
1995a). В некоторых тРНК животных, как и в РНК-интронах митохондрий
растений, содержатся редактируемые пиримидиновые остатки (Benne 1993).
Новый тип 3’-концевого РНК-редактирования обнаружен в мт-тРНК
многоножки (членистоногое Lithobius forficatus): здесь только 1 (trnaQ) из
22 тРНК-генов кодирует полную спаренность в аминоакцепторном стебеле.
Спаренность нуклеотидов необходима для тРНК-процессинга и узнавания
соответствующей синтазой. В то же время в остальных тРНК-генах
содержится по нескольку (1-5) несоответствий, причем соседние тРНКгены в кластерах широко перекрываются, а 5’-концевые акцепторные
участки могут выполнять роль матрицы для синтеза 3’-конца de novo –
72
л
возможно
с
участием
РНК-зависимой-РНК-полимеразы
(RdRp).
Происхождение RdRp может быть связано с вирусами (например в
митохондриях грибка Ophiostoma nova-ulmi), c митохондриальными
геномами (гомологичный ген есть в мт Arabidopsis thaliana), и ядерными
геномами различных эукариот. В восьми тРНК многоножки редактировалось
28 нуклеотидов, и 22 из них формировали канонические пары в 3’-конце
акцепторного стебля, а 6 – по другим позициям. Эти тРНК не
импортировались из цитозоля и имели необычные вторичные структуры и
число пар оснований в акцепторном и антикодоновом стеблях (Lavrov et al.,
2000). Всего здесь обнаружено четыре различных типа тРНКредактирования: СU конверсия, С/U-вставка, матрично-зависимое
редактирование первых трех нуклеотидов у 5’-концов тРНК, и матричнонезависимое редактирование у 3’-концов; и все четыре типа встречались в
митохондриях.
Альтернативное редактирование (полиаденилирование и C-вставки)
здесь, в отличие от такового для тРНК некоторых других животных, не вело
к коррекции несоответствий в акцепторном стебле. Вероятно, что каждый
продукт различных редактирующих систем включает контроль как
индивидуального нуклеотида (дополнение/репарация), так и целого CCАконца. Для мт-тРНК животных процессинг 3’-концов предшествовал
редактированию (у растений наоборот). К необычным вторичным
структурам относились: сильно измененнные или делетированные Т-, D-, и
V-петли и стебли тРНК (необходимые для распознавания процессирующими
ферментами 5’- и 3’-концов тРНК); нетипичное число пар нуклеотидов в
акцепторном стебле (8 или 6 – вместо 7; это важно для формирования
инициатоных и элонгаторных тРНК); редкие неканонические пары (Т:Т) и
структуры (Т:Т + выпуклость) в антикодоновом стебле (Lavrov et al.,
2000).
Заметим, что процессинг 5’-концов тРНК с участием Rnase P –
подобен у всех организмов, в то время как генерация созревающих 3’-концов
– более сложный и вариабельный шаг на пути к функциональным тРНК
молекулам. Так у бактерий это многошаговый процесс, выполняемый эндои экзонуклеазами, а у большинства эукариот – одношаговый, связанный с
эндонуклеазным удалением 3’-завершающей (-trailer) части, и добавлением
концевой аминоакцепторной CCА-ножки (с участием нуклеотидилтрансферазы, гомологи которой есть у организмов всех трех эукаротических
царств). В митохондриях животных многие гены кодируют урезанные по
3’-концам тРНК-гены, которые функционально восстанавливаются скорее
не специализированным, а репарирующим редактированием (Schurer et al.,
2001).
Интересно, что электрофоретическая подвижность совершенно
необходимых
для
U-вставочно/делеционного
редактирования
в
трипаносомах молекулы gRNA была малоотличимой от таковой для
цитоплазматических
тРНК.
Первоначально
gRNAs
даже
не
73
л
идентифицировались как самостоятельная фракция. Заметим, что
кинетопласты трипаносом, включая макси- и миникольца, и в отличие от
митохондрий высших эукариот, совсем не содержат тРНК-генов. РНКпродукты здесь кодируются ядром и импортируются внутрь органеллы
(Simpson et al., 1993; Alfonzo et al., 1999). Показан постоянный селективный
транспорт из кластеров, но не одиночных генов, кодируемых ядром тРНК
в митохондрии трипаносомы L.tarentolae, причем компьютерный анализ
показал отсутствие дополнительного U-редактирования (Lye et al., 1993).
У картофеля 11 тРНК, необходимых для синтеза белка в
митохондриях, кодируются ядром – и это, не исключено, характерно для
митохондрий многих высших растений. Кроме того некоторые тРНК-гены в
митохондриях высших растений транскрибировались со вставок пластидной
ДНК. В связи с этим допускают, что
некоторые собственные
митохондриальные тРНК-гены превращаются в псевдогены – однако
инициаторные тРНК-гены митохондрий всегда собственные (Юрина,
Одинцова 1998). Наблюдали незначительный импорт тРНК аспарагина в
митохондрии из цитозоля трансгенных растений, экспрессирующих
дрожжевую аспартат-тРНК-синтетазу, причем мутации в тРНК
ограничивали импорт и узнавание синтетазой, сродство которой к тРНК в
этом случае падало. Взаимодействие тРНК с синтазой было необходимым,
но недостаточным (Dietrich et al., 1996). Как высоковероятное событие
предполагают транспорт в митохондрии для
сходным образом
редактируемых тРНК: простейшего Acantamoeba castellanii, 13 из 16 тРНКгенов которого редактируются (Barger et al., 1995), и низшего гриба
Spizellomyces punctatus, у которого редактировались 5 из 8 тРНК-генов
(Laforest et al., 1997). Транспорт кодируемых ядром тРНК в хлоропласты из
цитоплазмы предполагают и для паразитического нефотосинтезирующего
цветкового растения Epifagus virginiana, т.к. хпДНК кодирует только 17
тРНК-генов (Wolfe et. al., 1992).
Экспорт различных эукариотических тРНК из ядра в цитоплазму
опосредован белком exportin-t, который связывается непосредственно, с
высокой афинностью, и, предпочтительно, с процессированной тРНК.
Созревание тРНК в ядре шло до экспорта, и касалось: отдельно 3’- и 5’концов, в некоторых случаях сплайсинга, а также посттранскрипционного
добавления (редактирования) 3’-CCА акцепторной ножки, и отдельных модифицированных нуклеозидов. В отсутствие сплайсируемой тРНК, exportin-t
мог связывать и содержащую интрон несплайсируемую форму; связываясь,
этот белок узнавал общие для прокариотических и эукариотических тРНК
консервативные последовательности. Критическими для связывания с
exportin-t белком были: тРНК-(тРНК-подобная)-структура, корректно
процессируемые 3’- и 5’-концы, и ТрsiC петля (Lipowsky et al., 1999). Для
утерявшей антикодоновую петлю мт-тРНК лизина сумчатых предполагают
замену на аналогичную тРНК – путем экспорта из ядра (Janke et al., 1997). Не
исключают перенос тРНК-генов из пластом (кукурузы, риса) в ядро и
74
л
митохондрии с последующей фрагментацией их (Visomirski-Robic 1995;
Nakazono et al.,1996; Vogel et al.,1997).
Есть точка зрения (Henze, Martin 2001), что такой перенос за
эволюционное время между органеллами, прежде всего из хлоропластов и
митохондрий в ядро, мог требовать РНК-, фрагментов хромосом ДНК-,
кДНК-посредников, и, даже, целых хромосом органелл. Альтернативно,
можно предположить и другое – т.е. перенос очень небольших
фрагментов генов, с последующими коррекцией каждого отдельного
такого фрагмента, и сборкой их в целые гены. Oднако такой подход, кроме
привлечения уже имеющихся механизмов, также требует разработки новых
(возможно фундаментальных) механизмов, и, что проблематично, может
допускать существование довольно сложных многоступенчатых шагов –
(Дейчман, Цой, Барышников 2005).
Поиск прямой передачи и последующего закрепления нативных
больших нуклеотидных фрагментов в геноме скорее способен обнаружить
некоторые (впрочем, всегда важные) исключения во-первых, но и
способствовать сбору информации вне позитивного поля во-вторых. В
частности это касается обнаружения митохондриальной последовательности
(с 99%-й гомологией, т.е это относительно недавнее перемещение) в
антисенс ориентации внутри транскрибируемого, но не функционального
предсуществующего ядерного V-ATPase-B гена риса (Kubo et al., 2001). Клон
кДНК #21 этого гена был со множеством стоп-кодонов, 5-ю вместо 14-ти
интронами, и указывающими на дупликации повторяющимися экзонами и
интронами. В этой последовательности находятся 3’-часть гена rps19 и 5‘часть гена rps3. Т.к здесь не фиксировали РНК-редактирования, а интроны
гр.II сохранялись, то скорее использовался ДНК-интермедиат. Данный ген
отнесли к разряду способных к транскрипции и сплайсингу псевдогенов, а
перенос – к неудачному событию, хотя, не исключено, что фиксировали
лишь моментальный снимок длительно протекающего динамического
эволюционного процесса формирования гена с новыми
структурнофункциональными особенностями.
Редактирование мт-тРНК лизина сумчатых (11 видов) не наблюдали,
вероятно, из-за импорта кодируемых ядром и афинных к митоходриям тРНК
цитозоля. Ранее такой импорт показан для растений, дрожжей,
простейших. А для животных показан импорт других структурных РНК –
субъединицы эндорибонуклеазы RNase MRP, 5S rRNA, RNase P, др. – а
также многих кодируемых ядром белков (Dorner et al., 2001). Мт-тРНК(Лиз)
здесь отличалась необычными первичной и вторичной структурами (часто
редуцированными или измененными): (1) антикодон был представлен
стандартным UUU и неканоническими UCU, АСА и АUА триплетами; (2) по
составу DHU-части и отдельным нуклеотидам; (3) по 3’-окончаниям,
содержащим до 11 различно чередующихся дополнительных А и С остатков,
напоминающих короткие поли-А хвосты и сигналы деградации РНК, т.е.
продуктами быстро эволюционирующих псевдогенов, которые, не
75
л
исключено, могли принимать более функциональную и упорядоченную для
трансляции тРНК-структуру; (4) неизменным сохранялся только
акцепторный стебель, содержащий 6-7 пар нуклеотидов, вероятно
используемый в пунктуации освобождающихся соседних СОII-ATP8транскриптов.
Однако редактирование мт-тРНК сумчатых известно: показано, что
тРНК(Асп) формируется в результате СU конверсии по второй позиции в
антикодоне тРНК(Гли). У некоторых видов проблемы импорта связаны с
тем, что (1) импорт происходит на фоне имеющихся собственных функциональных тРНК-генов (дрожжи), (2) и неизвестных функциональных
способностей внутримитоходриальных Аа-тРНК-синтаз (сумчатых). В то
же время, не исключено, синтазы в отдельных случаях могут выполнять
только транспортные, в составе комплекса, функции (у дрожжей), а в
других случаях (человек) одна синтаза ответственна за аминоацилирование
одновременно цитоплазматических и митохондриальных тРНК (Dorner et al.,
2001).
Предполагают редактирование трех мт-тРНК (они имеют
неспаренные первые три нуклеотида), и импорт 13 или 16 недостающих
кодируемых ядром тРНК в митохондрии Hyaloraphidium curvatum (по
современным данным – вид низшего гриба; ранее считался бледно-зеленой
водорослью). Линейный мт-геном (хромосома в 29,97 kbp) содержит гены 14
известных мт-белков, большой и малой рРНК, и 3-х ORFs. Также показаны
инвертированные повторы (1,43 kbp), и редкая для митохондрий грибов (но
не зеленых морских водорослей и протистов) геномная архитектура с
фрагментированной мт-рРНК. Интересно, что последовательности, высоко
гомологичные интрону-2 мт-cox2-гена этого вида, найдены в ядерном
интроне однодольных растений – что допускает перенос интронов II группы
для многократного испльзования их при формировании сплайсосомального
интрона (Forget et. al., 2002).
У протистов (одноклеточных эукариот: простейших, одноклеточных
красных и зеленых водорослей) набор генов мт-тРНК минимален по
сравнению с таковыми в цитоплазме (кодируемых ядром) и пластидах. В
связи с этим и наблюдается импорт тРНК в митохондрии протист.
Обнаружен новый тип 5’-концевого редактирования по первым трем
нуклеотидам акцепторного стебля
мт-тРНК Acanthamoeba castellanii
(Одинцова, Юрина 2002).
Матураза (matK) в составе интрона тРНК лизина хлоропластов
ячменя редактировалась таким образом, что обеспечивала необходимый при
сплайсинге предшественника фолдинг (Vogel et al., 1997). Интересно, что у
грибов и животных, имеющих как правило по 22-24 тРНК-гена в
митохондриях (Кузьмин, Зайцева 1986), предполагают существование
общего эндосимбиотического предка. Однако филогенезы этих давно
дивергировавших царств, выстроенные исходя из ядерных и
митохондриальных рРНК здесь, не совпадали (Paquin et al., 1997).
76
л
К настоящему времени не доказано, что жизнь связана с
единственным универсальным (УГК) генетическим кодом, а вся
обнаруживаемая между видами гомология – с исключительно вертикальным
(в ряду поколений) способом передачи и закрепления генетической
информации. Поэтому любые современные филогенезы (а сохраненных
нуклеиновых последовательностей возрастом в сотни миллионов,
миллиарды лет не обнаружено), выстроенные по тем или другим ныне
существующим последовательностям, могут отражать соотношения между
организмами только в рамках современного УГК-кода во-первых. Вовторых, не учтена возможноя роль процессов, связанных не только с
вертикальной, но и горизонтальной передачей (Дейчман, Цой, Барышников
2005), особенно доминирующей, как считают (Woese 1981; Woese 2000), в
ранне-эволюционный период (у одноклеточных и ранее).
…………………………………………………………….
……………………………………………………………………………..
7. Редактирование РНК в хлоропластах и митохондриях растений
В отличие от редактирования в митохондриях других царств, где для
РНК различной природы
уже многократно наблюдались cамые
разнообразные
типы редактирования
(включая C→U, но не А→I
конверсии; U-вставки(чаще)/делеции(реже); а также редкие C-, U-, либо UU-,
GU-, CU-, GА-вставки, и редкие А→G, U→А,G, GG→АА, C,U,G→ А,
Pur→Pyr замены), в хлоропластах и митохондриях (но не ядре) растений
до сих пор наблюдали почти исключительно CU (гораздо реже UC )
тип редактирования, характерный, однако, и для кодируемых ядром
последовательностей у животных (Sugiura 1995; Юрченко 1999; Gott et al.,
1993; Vokobori , Paabo 1995; Tomita et al., 1996; Laforest et al., 1997).
Характерная особенность растительных клеток – одновременное
присутствие 3-х геномов: ядерного, хлоропластного и митохондриального.
Хлоропласты и митоходрии являются полуавтономными органеллами,
содержащими все необходимые для экспрессии генов атрибуты
(репликатвный и белок-синтезирующий аппараты). Продукты этих генов
обычно включены в образование больших единых комплексов с
кодируемыми ядром белками, а экспрессия 3-х геномов модулируется
сложными регуляторными процессами, которые могут быть различными у
фотосинтезирующих и нефотосинтезирующих тканей (Douce, Neuburger
1989).
Многие опубликованные данные описывают структуру и
организацию геномов растительных органелл, включая полные
хлоропластные геномы табака, риса, а у Marchantia polymorpha – и
митохондриального генома, и др.
Достаточно много накопилось информации по транскрипции и
процессингу транскриптов в хлоропластах; много меньше известно в
отношении митохондриальных транскриптов растений, хотя в целом – это
77
л
быстро развивающаяся область, и некоторые данные есть по биохимии
транскрипции, РНК-полимеразам, факторам транскрипции, устойчивости и
созреванию РНК, цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) и
эволюции органелл. Хотя в целом биохимия редактирования РНК в
органеллах растительных клеток практически не изучена. В некоторых
случаях отсутствие редактирования может вести к получению растений с
мутантным фенотипом, или с ЦМС (=CMS) фенотипом. Более детальное
описание процесса редактирования РНК и организации геномов клеточных
органелл высших растений и водорослей можно найти в обзорах (Одинцова,
Юрина 2000; Одинцова, Юрина 2003).
Органеллы обладают значительным числом общих особенностей:
наличие моно- и мультицистронных транскриптов РНК, некоторые гены
прерывисты, а зрелые транскрипты образуются цис- или транссплайсингом. Гомологичные гены у различных видов очень консервативны,
т.е. сохраняется значительная гомология их первичных структур
(Grienenberger 1993). Дальнейшее усложнение в понимании процессов
протекающих в растительных клетках началось открытием in vitro РНКредактирования (C→U, и редких U→C конверсий) в митохондриях (Covello
et al., 1989; Gualberto et al., 1989), а затем и в хлоропластах (Hoch et al., 1991;
Kudla et al., 1992), но не в ядре. У животных же данный тип конверсии
показан для кодируемого ядром и экспрессируемого во многих тканях
аполипопроте- ина-Б.
В митохондриях растений есть гены, где используется генетический
код с отклонением от универсального. Так в белковом продуте сох-2 гена
кукурузы (и в отличие от его митохондриального ананалога у дрожжей и
быка) положение триптофана соответствовало не только каноническому
UGG, но и CGG-кодону аргинина (Fox et al., 1981). Различия у
последовательностей сох-3 гена и кДНК его транскриптов в Oenothera
сначала были восприняты как артефакт (Heisel, Brennicke 1987). В
дальнейшем, однако, стало ясно, что C→U конверсии возникают реально
(Covello, Gray 1989; Gualberto et al., 1989; Lamattina et al., 1989). В других
генах, и у других растений использование CGG кодона также (но не на
100%) было связано с отклонением от универсального кода, хотя, как в
случае митохондрий фасоли (Marechal et al., 1987), было показано, что есть
только одна тРНК, и один ген тРНК триптофана в геноме, и что
редактирование в митохондриях растений – широко распространенное
явление.
В то же время в митохондриях зеленой водоросли Chlamydomonas
reinhardtii, где рядом с геном рРНК обнаружены ген ND1 (субъединицы-1
дыхательной НАДН-дегидрогеназы) и ген ревертазо-подобного белка (Boer,
Gray 1988), и у печеночника M.polymorpha, редактирования не обнаружено
(Oda et al., 1992; Ohyama et al., 1991). Не редактировался и полученный в
78
л
результате рекомбинации химерный Turf-13 ген Т-линии кукурузы с
мужской стерильностью – вероятно вследствие избытка в нем фрагментов,
гомологичных структурной 26S рРНК (Dewey et al., 1986), которая в
митохондриях растений (кроме Oenothera), обычно, не редактируется. В
случае 26S рРНК Oenothera было обнаружено 2 сайта редактирования (C→U
и U→C); близкое расстояние между ними (всего 4 пары нуклеотидов)
допускает
возможность
трансаминирования.
В
то
же
время
последовательности 5S и 18S рРНК здесь строго соответствовали их генам.
Из почти пяти сотен редактируемых в соb-гене сайтов Oenothera менее
одного процента соответствовали U→C, а все остальные – C→U конверсии.
Однако и здесь, (как, впрочем, еще в нескольких случаях) существование
U→C конверсий не было артефактом (Schuster et al., 1990). Всего до
настоящего времени описано только четыре случая U→C превращений у
высших растений. Это касается митохондриальных генов сох3 пшеницы, соb
и сох2 Oenothera и сох2 гороха.
Редактирование многократно преобладало в кодирующей области.
Смысл очень незначительного (менее 4%) редактирования транслируемых
генов вне кодирующей области не ясен, но результатом предполагают
увеличение стабильности транскрипта
и усиление связывания его с
рибосомой
(Grienenberger
1993).
В
некодирующих
частях
митохондриальных транскриптов, как и в межгенных участках слитно
транскрибируемых генов, сайтов редактирования мало, а интронные
последовательности некоторых транскриптов подвергаются как цис-, так и
транссплайсингу – что, вероятно, важно для корректного фолдинга их.
Редактирование митохондриальных транскриптов высших растений очень
распространено (известно более 1000 случаев), и касается всех истинно
митоходриальных белок-кодирующих генов. Однако частота редактирования
РНК геноспецифична: так продукт гена nad5 имеет 5.5 сайта, а orf206
(продукт которого участвует в биогенезе белка цитохрома-с) – 67.5 сайта на
1000
пар
оснований.
В
белок-кодирующих
нуклеиновых
последовательностях обычно наблюдают равномерное распределение сайтов
редактирования, хотя в отношении экзонов митохондриальных генов nad4 и
nad5 пшеницы это не так. Редактирование трех кодонов аргинина (двух в
orf575 и одного в orf240) в транскриптах двух участвующих в биогенезе
цитохрома-с генов вело к появлению кодонов триптофана, и
восстанавливало консенсусные белковые последовательности, по-видимому
необходимые для связывания с геном (Одинцова, Юрина 2000).
Содержащие митохондриальные интроны класса II, транскрипты
некоторых генов (сох2, nad1, nad2, nad4, nad5) подвергаются цис- либо
транссплайсингу. На сплайсинг, однако, влияет предшествующая ему, и,
вероятно, критическая для коррекции фолдинга C→U конверсия (Michel et
al., 1989). Далее модифицируется вторичная структура комплементарно
взаимодействующих нескольких доменов (EBS1, EBS2) интрона (в
частности – у сох2 гена пшеницы u кукурузы), и экзона (IBS1, IBS2). В
79
л
результате, очевидно, формируется днРНК с несколькими качающимися
G:U, а не комплементарными G:C парами, аналогичная той, что наблюдают
для тРНК, рРНК, пре-мРНК (Grienenberger 1993).
Способность к
редактированию, как и в случае лизатов митохондрий пшеницы, зависит от
ионов Mg2+, действия протеазы и повышенной температуры. Понижение
температуры вело к уменьшению экспрессии, интронного сплайсинга и
РНК-редактирования транскриптов cox2-гена пшеницы (KuriharaYonemoto, Handa 2001). Последовательности 3’-областей (не core-структуры)
некотоых интронов II группы внутри мт-генов nad1 u nad7 цветковых
растений неожиданно обнаружили большую чем
обычную для этих
интронов дивергенцию; домены 5 и 6 здесь имели более слабую спиральную
структуру, устойчивость которой, однако, возрастала при (А:C)→(А:U) РНКредактирующих преобразованиях. Для интронов II группы растениеспецифические вариации нуклеотидов на РНК-уровне были большими
(Carrillo et al., 2001), чем на ДНК-уровне (до 11 нуклеотидов у различных
видов).
Некоторые митохондриальные гены (cox3, nad4, atp9, orf156 в
пшенице, и др.) редактируются только полностью, тогда как другие (cox2,
nad3, rps12 и rps13 Oenothera и пшеницы, и др.) обнаруживают, обычно,
только частичное
редактирование. По 13 сайтам (широко), и с
образованием стоп-кодона, частично редактируется и транскрипт мт-гена
субъединицы сукцинатдегидрогеназы (sdh4, ко-транскрибируемый с
полностью редактируемым по 14 сайтам cox3-геном в последовательности
длиной 1.1-4.4 тыс.осн.) картофеля, Solanum tuberosum L.(Siqueira et al.,
2002). При этом одна часть сайтов каждого транскрипта подвергается C→U
конверсии (от 0 до 100%), а другая часть – сохраняет C без изменения
(Grienenberger 1993). Из-за незаконченного процессинга и различной
локализации кодона инициации (и др.), транскрипция у высших растений в
митохондриях протекает как высокосложный процесс, сопровождаемый
появлением множества молекул РНК (транскриптов одного гена) различных
размеров (Mulligan et al., 1991). Между встречаемостью такого множества
недопроцессируемых
РНК
и
частично
редактируемыми
последовательностями есть корреляция. Сплайсируемые зрелые транскрипты
обычно оказываются отредактированными полностью, а превалирующие
недопроцессируемые транскрипты (как например содержащие интрон сох2
гены в Petunia и Мaize) – частично редактируемыми.
Считают, что только полностью отредактированные транскрипты
дают начало уникальным последовательностям белка (Gualberto et al., 1991).
Направление редактирования у частично редактируемых пре-РНК – в
значительной степени случайное, т.е. без очевидно строгой 3’→5’
направленности характерной для U-вставок/делеций у трипаносом, но в
явной параллели с процессами созревания и сплайсингом (Grienenberger
1993). Анализ распределения сайтов редактирования ко-транскрибируемых
nad3-rps12 генов пшеницы показал, что полярность в редактировании РНК
80
л
отсутствует. Редактирование РНК генерировало появление редатируемых
полностью, частично, и нередактируемых форм транскриптов мт-RPS12гена (у Petunia и др.) – что показано взаимодействием их белковых
продуктов с соответствующими антителами. Сравнение эффективности
редактирования митохондриального генома, одинакового у нескольких
видов Petunia, позволило предположить влияние различного ядерного фона,
ответственного за воспроизводство фактора, контролирующего стабильность
транскриптов. Таким образом, считают, что митохондриальные
растительные гены, транскрипты которых редактируются частично, могут
кодировать более одного белкового продукта – т.е. формировать здесь т.н.
белковый РНК-полиморфизм (Lu et al., 1996).
Один из фенотипов ЦМС получен на трансгенных линиях табака,
продуцирующих белок, транслируемый с неотредактированной мРНК atp9
гена. При такой трансляции образуется белок, отличающийся по семи
положениям от истинного, состоящего из 74 аминокислот. Вероятно именно
конкуренция между истинным и модифицированным белками индуцирует
синтез химерных АТPases, утрату способности образовывать АТP и ЦМСфенотип (Hernould et al., 1992). Частично отредактированные транскрипты
не только накапливаются в полисомной РНК митохондрий, но и
транслируются. Аберрантные продукты трансляции могут деградировать и
не формировать функциональных митохондриальных комплексов.
Накапливаются же, как показано, только отредактированные продукты для
АТP-синтазного и NADP•Н-дегидрогеназного комплексов, хотя в
полисомных фракциях содержатся и частично отредактированные мРНК
(Lu, Hanson 1994; Mulligan, Maliga 1998). Исследовали редактирование РНК
для гомологичных последовательностей в урезанной химерной ОRF77
(расположенной по соседству с ОRF355) и atp9 мт-генов кукурузы с S-типом
ЦМС, сопровождаемом коллапсом развития пыльцы по неизвестному
механизму (Gallagher et al., 2002). Транскрипты atp9 гена редактировались
полностью, а в ОRF77-транскриптах соответствующие нуклеотиды либо не
редактировались, либо редактировались неэффективно из-за различий в
фланкирующих последовательностях; неожиданное концевое редактирование
в ОRF77 вело к усечению белка до появления 17-ти аминокислотного
пептида (ОRF17).
В митохондриальном геноме цветкового растения Arabidopsis thaliana,
исключительно в мРНК наблюдали 456 C→U (не U→C) редактирующих
сайтов: 441 в нескольких ОRF, 8 в интронах, 7 в лидирующих
последовательностях. В какой-либо рРНК и нескольких тРНК
редактирования не обнаружили. Частота редактирования индивидуальных
кодонов в кодирующих областях колебалась от 0 до 19%. Некоторые
малоиспользуемые кодоны редактировались по первым двум нуклеотидам, а
значительной селекции нуклеотидов по соседству с редактируемым сайтом
не обнаружили. В целом мРНК-редактирование здесь повышало
81
л
гидрофобность кодируемых митохондриальных белков (Geige, Brennicke
1999).
В 86% случаев C→U редактирования происходит изменение
аминокислот в составе кодируемых митохондриальных белков pастений. Из
них в 49% изменения затрагивают первый нулеотид кодона, в 30% - второй,
и 7% касаются сохранения, фактически воссоздания из Про (CCU),
консервативных Лей (UUR) и Фен (UUN) при двойной CC→UU конверсии.
Еще 14 % изменений нуклеотидов затрагивают третий (молчащий)
нуклеотид кодона, и не имеют фенотипических проявлений. Заметим,
однако, что в отличие от C→U замен, в случае Pur↔Pyr замен всегда (в
двукодонных семействах, подсемействах), а в случае А↔G – дважды, это не
может быть справедливым в отношении третьего нуклеотида кодонов.
Инициирующий кодон (в частности для сох2 гена пшеницы, кукурузы,
гороха и др.), как правило, формируется из кодона Тре(АCG)→Мет(АUG), а
стоп-кодоны – из 2-х кодонов Глн (CАG→UАG, CАА→UАА) и кодона Арг
(CGА→UGА). Также за счет редактирования образуется инициирующий
(nad1 гена) и терминирующий (для atp9 и rps1 генов) кодоны митохондрий
пшеницы, а большая часть изменеий касается кодирующей области.
Редактирование в результате C→U (обычно единичных) транзиций в
митохондриях растений характеризуется как механизм коррекции, ведущий
к
т.н.
сохранению
консервативных
аминокислот
белковых
последовательностей – что особенно заметно при сравнении генов
различных видов с гомологичными генами нерастительных организмов.
Таким образом, может быть, решается не только проблема использования
митохондриального генетического кода у растений, но и посттранскрипционного сохранения функционально важных консервативных
аминокислот. В то же время РНК-редактирование у неконсервативных
позиций белковых молекул может быть показателем видоспецифических
различий и роли аминокислот, как те, например, что важны для
взаимодействия различных субъединиц комплексов дыхательной цепи
(Grienenberger 1993).
Редактирование РНК в митохондриях обнаружили у всех
исследованных видов покрытосеменных и голосеменных. Не обнаружили
редактирвание у представителей Chlorophyta – зеленых водорослей и
многоклеточных красных водорослей. Среди представителей Pteridophyta
(папоротниковые) и Bryophyta (мховые) редактирование РНК в
митохондриях обнаружено не у всех видов. Так для Bryophyta редатирование
nad5 мт-гена выявлено у 30 видов мхов, 2 роголистников, 7 видов талломных
и листовых печеночников. Интересно, что у роголистников часто
встречались U→C замены, а у листового печеночника Jungermanniidae в
общей сложности редактировалось до 6% всех кодонов. Одновременно в
обеих органеллах редактирование РНК отсутствовало у 7 видов сложных
печеночников (Marchantiidae). Замены U→C в митохондриях эволюционно
82
л
более ранних папоротников встречаются значительно чаще, чем у
высших растений (Одинцова, Юрина 2000).
Для хлоропластов высших и низших растений многих видов
изестны полные нуклеиновые последовательности их кольцевых геномов,
организация которых включает инверсии, инвертированные повторы, а
также идентифицированные и неидентифицированные рамки считывания,
нуклеотидные последовательности которых содержат гомологичные
консервативные области. Для создания инициирующего кодона в
экспрессируемых хлоропластных геномах высших растений также
используется C→U конверсионный механизм, когда АCG (Тре) кодон,
содержащийся в генах rps12 (rр12) кукурузы, ndhD и psbL (субъединица
фотосистемы-2) табака, модифицируется в инициаторный АUG (Мет) кодон.
У некоторых видов в данной позиции кодон треонина заменен АUG кодоном
и редактирования уже не требуется (Hoch et al., 1991; Grienenberger 1993;
Tsudzuki et al., 2001). Этот же вид редактирования, с эффективностью в 20%,
в пластидном rps14-транскрипте мха (Physcomitrella patens) создавал
инициирующий (АUG) кодон, подтверждая возможность сильной
зависимости регуляции белковой трансляции (здесь мРНК rps14) от РНКредактирования (Miyata et al., 2002). Предполагают, что C↔U
конверсионный механизм может вести к модификации вторичной
структуры (стебель/петля), в частности в 5’-UTRs областях ndhGтранскрипта, и влиять на экспрессию гена. Кроме того внутри малой ОRF (в
12 кодонов) из межгенных (ndhI/ndhG) областей могут восстанавливаться
консервативные кодоны (Drescher et al., 2002).
Сравнение
высококонсервативных
последовательностей
гомологичных генов, в частности имеющего 4 сайта редактирования ndhA и
nad1 генов различных растений, показало, что, во-первых, редактируются
также и внутренние кодоны. Во вторых, у продуктов этих генов
появляются высококонсервативные для многих видов лейцин (UUА, UUG) и
фенилаланин (UUC). Таким образом в результате редактирования мРНК
степень межвидовой консервативности некоторых участков белковых
последовательностей увеличивается, что, вероятно, существенно для
поддержания структуры/функции пептидов, кодируемых геномом ndhA.
Частота встречаемости сайтов редактирования в нетранслируемых
участках транскриптов хлоропластов гораздо ниже, чем в кодирующих
аминокислотную последовательность. А говорить об полном отсутствии
редактирования интронов в транскриптах пластомных генов пока рано,
т.к. это обнаружено только для 5 из 18 интронов в генах rpl2, rps16, ndhA и
ycf3 (Одинцова, Юрина 2000).
Характерной особенностью роголистников (Anthoceros formosae)
является то, что в более чем половине случаев редактирования 52-х белоккодирующих генов и семи ORFs хлоропластов смысловые кодоны
восстанавливаются из нонсенс-кодонов U→C, а 5 инициирующих и 3
83
л
терминирующих кодона – C→U редактированием. Всего 509 C→U и 433
U→C конверсий фиксировано в 68 генах и 8 ОRFs хлоропластов; одна C→U
модификация определена для тРНК, и никакой – для рРНК. А
межцистронному
процессингу,
очевидно,
предшествовало
РНКредактирование
интронной
последовательности,
причем
комплементарной редактирующему сайту, вероятно, была отдаленная
последовательность с цис-узнающими элементами (Kugita et al., 2003a;
Kugita et al., 2003b).
Растительные фотосинтетические мутанты табака (и др.)
характеризуются уменьшением роста, падением содержания и увеличением
флуоресценции хлорофиллa, а также потерей редактирования транскриптом
psbF гена, у которого фенилаланиновый кодон представлен в той же
позиции, что и редактируемый сериновый кодон шпината с нормальным
фенотипом (Bock et al., 1994). В шпинате и табаке psbF ген идентичен на
100%, но редактирующая машина активна для транскриптов только в
хлоропластах шпината. Потеря редактирования вела к мутантному фенотипу
со снижением роста, содержания хлорофилла, высокой флуоресценции
органеллы, но без полной утраты фотосинтеза (Sasaki et al., 2001). Такой же
мутантный
фенотип
в
Chlamydomonas
reinhardii
возникал,
предположительно, после искусственного введения кодона пролина
(который характерен для petB-гена кукурузы), и из-за дефектной сборки
апоцитохрома cb6f. Дефект связан с отсутствием редактирования
Про204Лей (CCАCUА), и возникновением, вследствие этого, блока по
переносу электронов и отсутствием фотосинтической активности. В
то же время в кукурузе и табаке (высшие растения), такое редактирование,
что интересно с эволюционной точки зрения, протекает уже
самопроизвольно (Zito et al., 1997; Sasaki et al., 2001) .
Хотя условия освещения и фаза роста влияют на степень молчания
сайта редактирования (Hirose et al.,1996), светоиндуцирующие процессы
напрямую не действовали как детерминанты по выявлению редактирующих
сайтов в генах цитохрома b559 (psbF) и полипептида-L фотосистемы-ΙΙ(psb-L)
хлоропластов шпината. Однако наблюдали уменьшение редактирования в
семенах и корнях по сравнению с листьями (Bock et al., 1993).
Редактирование транскриптов ycf-3 гена различных тканей кукурузы также
напрямую не зависело от условий освещения и стадии роста, но в листьях
наблюдали два, а в остальных частях только один частично редактируемый
сайт – что вело, соответственно, к использованию сплайсируемого и
накоплению несплайсируемого транскриптов (Ruf, Kossel 1997). Для ndhBтранскриптов пластид кукурузы отмечалось сходное пониженное CU
редактирование в корнях (8%), мозолистом утолщении (callus: 1%), в
культивируемых клетках; но 100%-но интактное – для пластид зеленых
листьев. Всего в транскриптах 15 генов пластид обнаружено 27 сайтов,
эффективность редактирования многих из которых достигала 80-100% и не
зависела от стадии развития.
84
л
Cтепень редактирования отдельных сайтов не коррелировала с
уровнем транскрипции – что соответствует модели индивидуальных сайтспецифических транс-активирующих факторов редактирования. В целом,
думают, что у покрытосеменных редактирование в пластидах обеспечивает
скорее коррекцию субвитальных мутаций, чем генерацию белковой
изменчивости (Peeters, Hanson 2002)]. Редактирование по двум сайтам
одного из трех генов, необходимых для светонезависимого синтеза
хлорофилла в водорослях, низших растениях и голосеменных, позволяло
сохранять функционально важные Лей (CCGCUG) и Три (CGGUGG) в
белковом продукте гена хлорофилла-Б сосны Pinus Sylvestris при C→U
конверсии, соответственно, кодонов Про и Арг (Karpinska et al., 1997). В
хлоропластах черной сосны обнаружено редактирование новых кодонов, а
именно GCA(Ала)→GUA(Вал), CGG(Арг)→UGG(Три) и CАА(Глн)→UАА
(Терм), по первому и второму положениям нуклеотидов.
Модели
коэволюции
цис-активирующих
элементов
редактируемого сайта и кодируемых ядром транс-активирующих
белковых факторов (в 56 kDa для psbE-, и в 70 kDa для и petB-транскрипта)
у высших растений (табака, гороха), также соответствуют выполненные in
vivo/vitro биохимические исследования, связанные с CU конверсией в
транскриптах. Так, отсутствие редактирования сайтов сочеталось с потерей
соответствующих факторов и генетической модификацией их (Miyamoto et
al., 2002). Возможно, даже, что один и тот же, специфический в
отношении некоторых сайтов транс-фактор (относительно 30-ти 5’расположенных от C-cайта нуклеотидов, и, реже, – 10-ти 3’-нуклеотидов),
действует одновременно в случае различных (rpoB- и ndhF-)
транскриптов в обеих органеллах покрытосеменных (показано на
интактных и трансгенных растениях). Oднако выявлены не консенсусные
цис-активирующие последовательности, а содержащие отдельные
консервативные нуклеотиды группы кластеров (Chateigner-Boutin, Hanson
2002). Для таких кластеров (в опыте использовались сверэкспрессируемые
трансгены), содержащих по 2-5 сайтов в 5’-направлении от сайта в
транскриптах пластид табака, предполагают существование кластерспецифических транс-факторов, представленных в меньшей концентрации
в корнях, чем в зеленых листьях. В корнях наблюдались ограничения в
редактировании некоторых сайтов и неэффективное редактирование старткодона в ndhD-транскрипте (Chateigner-Boutin, Hanson 2003).
Впервые представлена переключающая (CU)-редактирующая
конверсия отдельного сайта-III ndhB-транскрипта NAD(P)H-субъединицы
гена дегидрогеназы хлоропластав, сильно зависимая: (1) от активного
фотосинтеза (т.е. в отсутствии фотосинтеза сайт не редактировался, а в
противном случае, и при интактном аппарате фотосинтеза, редактировался
полностью), а также (2) от свето-зависимой стадии развития растения.
Один ген, с участием мРНК-редактирования, контролировал качественную
85
л
продукцию двух белков, один их которых был серин-(нередактируемый)содержащим, а второй лейцин-(редактируемый)-содержащим, соответственно, в отсутствии (ранний темновой морфогенез), и в условиях
(фотоморфогенез) фотосинтеза. Вместе с редким UC редактированием
такие изменения у высоко специфических сайтов обычно называют
репарационным механизмом, восстанавливающим на уровне транскриптов
консервативные амнокислоты.
Предполагают, что это могло быть вызвано либо прямым включением
фотосинтетического электронного транспорта, либо опосредовано
непрямым действием продуктов фотосинтеза (ферредоксином, NAD(P)Н2,
АТP, молекулярным О2, сахарами). Tакже не исключают редокс-регуляцию
сайт-специфического транс-активирующего ядерного фактора и действие
протонного градиента, обеспечивающего включение белков в мембраны
тилакоидов. Такая регуляция генной экспрессии могла обеспечить первичное
селективное преимущество в фиксации и дальнейшем распространении РНКредактирования в клеточных органеллах. А обозначенную связь между
фотосинтезом, свето-индуцирующей стадией развития хлоропластов и
РНК-редактированием называют неожиданной (Karcher, Bock 2002а).
Хотя такая связь находится в контексте изучаемых процессов, и, более того,
может, не исключено, включать и генетический-код-формирующие
процессы (Дейчман, Цой, Барышников 2005).
На степень редактирования РНК в хлоропластах высших
растений (кукурузы и др.) также влияли температурные условия. Так для
мРНК rps14 u rpl20 генов редактирование быстро падало от 100% до 30%
при изменении температуры от 20 до 37 градусов С, и стабилизировалось на
уровне 40% за 2 часа. Однако при возвращении к исходной температуре
повышение уровня редактирования требовало гораздо большего времени.
Уровень транскрипции повышался в 5-10 раз при сдвиге температуры от 20
до 37 градусов по сравнению с исходными условиями роста при 20 градусах
– что, возможно, вело к такому кинетическому дисбалансу. При этом
редактирующая машина оказывалась неспособной переработать
избыточные транскрипты и обеспечивала лишь неполное редактирование
(Nakajima, Mulligan 2001). Для пластидного ndhB транскрипта табака
чувствительность к повышению температуры (до 37ºС, и далее до 42ºС)
оказалась большей в отношении шагов последующего процессинга, чем
самой транскрипции. Процессинг включал: ингибирование, а также
частичное по одному, и сайт-специфическое по трем сайтам редактирование
РНК; значительную блокировку сплайсинга интронов II группы при 42ºС;
созревание 5’- и 3’-концов. Большинство динамически действующих
белковых факторов процессинга еще неизвестны, но повреждение этого
процесса вносило вклад в замедление роста растений (Karcher, Bock 2002b).
Как правило, редактирование в пластидах встречается иногда в
первом положении, практически никогда в третьем, и, чаще всего, во
втором положении кодона. Наиболее часто редактируется кодон
86
л
UCА(Сер)→ UUА(Лей), а транзиции АC(UCА)→АU(UCА) и GCN→GUN
совсем не встречаются. Факт того, что в хлоропластах редактированию
подвергаются преимущественно второе, и, иногда, первое (но не третье)
положения кодонов, трактовался как связанный с возможностью участия
аппарата трансляции в этом процессе. Заметим, что если процесс
редактирования имеет какой-либо биологический смысл, то избегание
редактирования третьего положения оправдано, т.к. C→U транзиция
обычно не ведет к изменению смысла кодона при трансляции, и,
следовательно, функционально малоэффективна. В то же время такая
транзиция не бессмыслена в случае редкой встречаемости некоторых
родственных кодонов, присутствие которых, не исключено, динамически
восстанавливается редактированием за эволюционный период. Наоборот
преимущественное C→U изменение второго нуклеотида всегда, а первого
почти всегда (кроме CUG→UUG и CUА→UUА пар кодонов лейцина)
оправдано в случае, если миссенс-мутация на РНК уровне соответствует
биологической цели редактирвания РНК.
В отношении связанности редактирования с трансляцией ясно, что
этот процесс влияет на конечное белковое выражение транскрипта. Однако
редактирование нетранслируемых участков во-первых, и сохранение
редактирования в рибосом-дефицитных белых участках пластид мутантного
ячменя albostrians во-вторых, доказывает, что само редактирование в
хлоропластах однозначно не зависит от пластомных рибосом. В таких
пластомах albostrians редактируются rpoB ген (по трем сайтам, как и у
дикого типа) и инициирующий кодон rpl2 гена. Трансрипт rpl2 гена
полностью не сплайсировался, хотя в значительной степени (на 60-70%)
редактировался, а рибосомный белок L2 не синтезировался – из-за чего,
скорее всего, функционально активные рибосомы не формировались. Таким
образом, наиболее вероятно, что необходимые для редактирования
пептидные компоненты кодируются ядерными генами и поступают в
органеллы из цитоплазмы (Одинцова, Юрина 2000). Tакже нельзя исключить
возможности участия в редактировании некоторых мембрано-связанных
компонент самой органеллы.
Редактирование различных сайтов было независимым, а CU
мутация перед сайтом редактирования в содержащем интрон гене НАДНдегидрогеназы (субъединице ndhB) хлоропластов табака уменьшала
редактирование (Bock et al., 1997). Многие факторы включения в
селективное узнавание сайтов не известны, но среди них есть
внепластидного происхождения, а также общие и различные для
хлоропластов и митохондрий (Bock, Koop 1997). Экзогенно введенный в
rpoВ-субъединицу гена РНК-полимеразы хлоропластов кукурузы, CU сайт
редактирования пространственно препятствовал редактированию рядом
расположенного эндогенного сайта табака, и конкурировал за трансфактор
(Reed, Hanson 1997). Вероятно редактирование РНК, по крайней мере
частично, включено в регуляцию РНК-полимеразной активности в
87
л
хлоропластах. Так для 11 генов хлоропластов табака, как показал анализ
кДНК, определено 69 потенциально редактируемых сайтов – и 31 из них
реально обнаружен. Единой консенсус последовательности не выявили.
Редактирование в мРНК полимеразы rpoA здесь восстанавливало
консервативный лейцин, который, как показано ранее, важен для активации
транскрипции
α-субъединицы РНК-полимеразы E.coli. Этот сайт
редактировался частично, а степень редактирования его зависела от условий
роста и развития растения (Hirose et al., 1999).
В хлоропластах кукурузы выявлено 25-26 функционирующих C→U
сайтов в 13-14, а в близкородственном злаковом (рисе) 21 сайт
редактирования в 11 транскриптах различных генов; только 8 сайтов
редактирования между видами были необщими. Редактирование
исключалось для тех 7 сайтов, которые генетически уже кодировали Т, а в
одном случае, для транскрипта rpoB-гена (кодона 206), консерсативного
редактирования мРНК не наблюдали в случае риса – что, вероятно, связано с
большей избирательностью именно отдельных сайтов. Общее число сайтов
редактирования, рассчитанное по небольшому числу генов в пластомах риса,
табака, и черной сосны (у сосны большинство сайтов «новые»)
приблизительно такое же, т.е. 25-30, что соответствует ~ 0.13% кодонов. Но
редактирования структурной РНК (рРНК и тРНК) здесь, в отличие от
митохондрий, где всего определяют до 1000 (!) сайтов, соответствующих 35% кодонов, не обнаружено. Из общего количества белок-кодирующих генов
(70) и нескольких дополнительных консервативных ОRFs большая часть их
(около 80%) не требует редактирования для сохранения мРНК. Таким
образом в пластидах редактирование встречается значительно реже, чем в
митохондриях, и вызывает лишь «тонкую настройку» генетической
информации, заключенной в нуклеотидной последовательности хпДНК
(Одинцова, Юрина 2000; Corneille et al., 2000).
Впервые показано (биохимически/молекулярно-биологически, in
vitro/vivo), что для синтеза жирных кислот в хлоропластах гороха и
кукурузы необходима функционально активная ацетил-КоА-карбоксилаза
(ключевая ACCase, accD-ген; это прокариото-подобный гомолог
мультифункционального полипептида), состоящая из биотин-карбоксилазы
и биотина (белка носителя), и карбоксилтрансферазы (CT). В свою очередь
функциональный СТ-фермент состоит из кодируемого ядром α-полипептида,
и кодируемого хлоропластами мембранного (как и большинство белков
кодируемых органеллой, например РДФК – рибулозобифосфат карбоксилаза,
РНК-полимераза, АТP-зависимая-протеаза) β-полипептида. Один нуклеотид
в сериновом кодоне мРНК β-полипептида редактируется с превращением в
лейцин. Родственные жизнеспособные растения (четырех видов), не
имеющие
такого
критического
Лей,
подвергаются
сходному
редактированию с образованием функциональных ACCases. К настоящему
времени РНК-редактирование в хлоропластах относят к широко
распространенным событиям процессинга (как, например, для ndh-A/B/D88
л
генов табака, соответственно с 2, 9, и 2 сайтами редактирования),
способствующим образованию стоп/старт- и смысловых кодонов (Sasaki et
al., 2001).
Для транскриптов пластид трех видов табака (N.tabacum – продукт
скрещивания,
N.sylvestris-мать,
N.tomen-tosiformis-отец),
имеющих
соответственно 34, 33 и 32 редактирующих сайта, 31 из которых
консервативны, показана СU конверсия, а заметные различия касались
только ndhB/D-транскриптов. Транскрипт ndhB по сайтам 7 и 8, разделенных
всего 5-ю нуклеотидами, редактировался в первых двух видах табака, а
третий вид не редактировал сайта 8; также в первых двух, но не в последнем,
видах табака, и с образованием АUG-старт кодона, редактировался первый
сайт ndhD-транскрипта. Обозначенные различия связывают с отличиями в
механизмах инициации трансляции с участием неидентичных трансфакторов. Некоторые частично редактируемые (от 4 до 6 – в зеленых
листьях) сайты могут представлять собой эволюционные интермедиаты,
связанные с процессом потери редактирования (Sasaki et al., 2003).
Трансляция субъединицы
ndhD гена NADH-дегидрогеназы
хлоропластов табака требовала надреза и редактирования его транскрипта, а
из двух инициирующих АUG-кодонов использовался не исходный, а
полученный в результате редактирования. Препятствием трансляции двух
не связанных генов – NADН-дегидрогеназы (субъединицы ndhD) и
полипептида фотосистемы-1(psaC) единого дицистронного оперона –
служило
взаимодействие восьми комплементарных нуклеотидов обоих
генов (Hirose, Sugiura 1997). Редактирование в мРНК psbL u ndhB хп-генов
высших растений (табака и др.) в системе in vitro (CU конверсия у ~ 30
сайтов) требовало участия комбинации из обычных РНК-связывающих и
сайт-специфических транс-активирующих белковых факторов (показано
мутационным
анализом).
Эти
факторы
взаимодействовали
с
вышележащими цис-элементами транскриптов, и для мРНК psbL-гена это
был иммунологически идентифицированный белок в 25 kDa (ср31),
требующийся для редактированиея по множеству сайтов (Hirose, Sugiura
2001). К цис-активирующим элементам, в отношении СU редактирующего
сайта II химерного rpoB-минигена табака, относились последовательности,
расположенные в области «–20 до +6» положении от сайта, однако вокруг Ссайта не обнаружено единой консенсус-последовательности у двудольных.
Трансгенные последовательности rpoB-минигена табака содержали
фактически нередактируемые и гомологичные не по всем сайтам
последовательности
хлоропластов
черной
сосны.
Наибольший
ингибирующий эффект на редактиррование неожиданно оказало изменение в
позиции «–20» (Reed et al., 2001a).
Такой содержащий 27 нуклеотидов химерный миниген (включая Uсайт-содержащий) редактировался на 20%, и, в отличие от 97
нуклеотидного, не ингибировал редактирования эндогенного rpoBтранскрипта – вероятно в силу низких афинности, концентрации и
89
л
различной конкуренции редактируемых/нередактируемых транскриптов за
транс-активирующие факторы. Однако U-сайт-содержащий ndhF трансген
неожиданно уменьшал редактирование одноименного эндогенного
транскрипта в той же степени, что и C-сайт-содержащий транскрипт, т.е. сам
по себе C-сайт не оказался критической мишенью, узнаваемой трансактивирующими факторами (Reed et al., 2001b). Хотя работы по замене
нуклеотидов в результате редактирования в хлоропластах накапливаются
медленнее, чем для митохондриальных и ядерных последовательностей
различных видов, факт того,
что в растительных органеллах
обнаруживают только CU (реже UC у низших, но не высших
растений) транзиции, не противоречит, однако, сложившемуся к настоящему
времени представлению об эволюционном продвижении генетической
информации в направлении от хлоропластов – к митохондриям и ядру, а
не наоборот (Юрина, Одинцова 1998). Причины этого удивительного
явления могут быть связаны с тем, что именно Энерго-Лучевой-Поток(=ЭЛП)-воспринимающие структуры и органеллы (хлоропласты, подобн.), не
исключено, являются как формирующими сам генетический (УГК) код, так и
разнообразие в его рамках (Дейчман, Цой, Барышников 2005; Дейчман
1993).
Характер редактирования одних и тех же генов (например chlB у
хвойных; ndhB – у ячменя, риса, табака, кукурузы) в хлоропластах
близкородственных растений обнаруживал значительную межвидовую
вариабельность. В то же время удивительный филогенетический
парадокс состоит в том, что сайты редактирования обнаруживают
больше сходства между далекими, а не близкородственными видами.
Видоспецифическая дивергенция наиболее сильно выражена среди
близкородственных злаков. Поэтому само по себе
(per se)
наличие/отсутствие сайтов редактирования не может служить критерием для
оценки филогенетической близости между организмами. Таким образом
частота встречаемости и характер редактирования могут не
коррелировать с филогенетическим положением организма. Тем не менее
наличие общих мотивов нуклеиновых последовательностей у транскриптов
гомологичных и даже негомологичных генов допускает, что в системах
редактирования обеих органелл растений участвуют общие компоненты
и/или механизмы. А одновременное отсутствие механизма редактирования и
в хлоропластах, и в митохондриях (в отношении некоторых генов)
печеночника Marchantia также усиливает это допущение (Одинцова, Юрина
2000).
Ядерные и пластидные геномы растений образуют коэволюционирующие единицы, которые в межвидовых комбинациях не
всегда совместимы даже для тесно связанных таксонов (например для
цибридов, образованных Atropa и Nicotiana). Вклад в видообразование (с
интригующе быстрой репродуктивной изоляцией) и ядерно-пластидную
несовместимость прежде всего вносили: (1) регулирующие элементы
90
л
(промоторы, сигнальные элементы трансляции и репликации), (2) высококонсервативные интрон-содержащие гены (различия здесь преобладали в
областях с низко-функциональной значимостью), (3) и неодинаковые РНКэдитотипы (Schmitz-Linneweber et al., 2002). Эволюция целого
эукариотического генома растений зависит от перестановки и ко-эволюции
компартментализованной в клеточных органеллах и ядре генетической
информации растений. Тогда эндосимбиотическое видообразование
(включая цибриды, гибриды, в том числе близкородсвенных видов) связано с
вышеназванными механизмами, а также с транскрипцией, редактированием
РНК, и, не ислючено, горизонтальным переносом генов (их частей). Роль
редактирования РНК в видообразовании прояснилась, в частности, при
сравнении первичной структуры генома хлоропластов некоторых высших
растений (Atropa belladonna u Nicotiana tabacum). Оказалось, что
регуляторные участки и гены (включая интроны) были у них были схожими,
а отличия, возможно приведшие к последующим репродуктивной изоляции и
дивергенции, наблюдались только по сайтам редактирования (SchmitzLinneweber et al., 2002). Все это процессы, ответственные за
геном/пластомную несовместимость/ /целостность органелл различного
таксономического происхождения при аллоплоидии.
Такие события совместимы с фундаментальными изменениями в
экспрессии сигнальных молекул, и касаются всех уровней полной системы
(Herrmann et al., 2003). Заметим, что при аллотетраплоидии (in vivo;
связывают с видообразованием) иногда возможно видо-специфическое
сплайсинг-зависимое редактирование сайта, зависимое от экспрессии
кодируемых ядром транс-факторов. В частности, это касается сайта из
короткого фрагмента ndhA гена хлоропластов шпината, находящегося в
окружении гетерологичных ядерных последовательностей табака.
Pедактировались при этом только экзон-экзонные продукты слияния, а
интрон-содержащие не процессировались, – вероятно, из-за раздробления
детерминирующих цис-элементов (Schmitz-Linneweber et al., 2001).
В митохондриях и хлоропластах РНК-редактирующие системы,
вероятно, ко-эволюционируют (Grienenberger 1993), т.к. для РНК-кодонов
транскриптов гомологичных (либо функционально эквивалентных) генов
обеих органелл наблюдают сходный тип редактирования РНК – конверсий,
ведущих к появлению специфических аминокислот и сигналов, а для
белковых продуктов этих генов – сохранение консервативных аминокислот.
В частности, в генах ndhA хлоропластов и субъединицы nad1 митохондрий
кукурузы, сохраняется высококонсервативный лейцин, сохраняемый, однако,
и в генах митохондрий животных и грибов.
Среди механизмов конверсии в органеллах предпочтение отдается
С→U редактирующему дезаминированию под действием цитидиндезаминазы (аналогичному тому, что наблюдается и в мРНК аполипопротеина91
л
Б), и U→C редактирующему аминированию под действием АТP-зависимой
CТP-синтетазы – или подобного фeрмента, как это предполагают и для
U→C конверсии в РНК-геноме HDV (Taylor et al., 1992). Еще с двумя
механизмами, также не требующими изменения сахарофосфатного скелета
(т.е. без предварительного повреждения РНК-цепи), но связанными с
превращением основания – пиримидиновой заменой, аналогичной той, что
известна для репарации ДНК (Olsen et al., 1989), и заменой в тРНК при
трансгликозилировании (Bjork et al., 1987) – связывают меньше надежд. В
качестве вероятного не исключают еще одного механизма, протекающего с
изменением сахаро-фосфатного остова РНК (Blum et al., 1990),
требующего акта надрез/сшивка (т.е. последовательной делеции C и вставки
U), и подобного тому, который используют малые цис-активирующие РНК
– подобные gRNAs, используемым у трипаносом.
Анализ имеющихся к настоящему времени экспериментальных
данных позволяет думать, что дезаминирование – наиболее простой и
вероятный механизм, хотя реальное соотношение этих механизмов
неизвестно. Поиск механизма типа делеция/вставка, вероятно, был бы более
интенсивным, если бы,
как в случае трипаносом, было показано
существование gRNA-подобных структур в роли трансфактора и здесь. Ведь
для аденозиндезаминаз животных наличие направляющих антисмысловых
экзон-интронных шпилечных структур и дезаминирование показаны, а тип
механизма делеция/вставка – нет. В целом, однако, считают, что вряд ли
нуклеотидные изменения в результате конверсии происходят по более чем
одному механизму. А использование одних и тех же gRNAs для
гомологичных генов в обеих органеллах считают очень маловероятной
возможностью ( Grienenberger 1993).
Предполагают, что узнавание сайта редактирования не зависит от
вторичной структуры РНК, и определяется ее первичной структурой
(Williams et al., 1998). Такой вывод был сделан при анализе изменений в
характере редактирования последовательностей митохондриальных генов
rps12 и rps12b кукурузы. Ген rps12b в процессе эволюции, вероятно, возник в
результате рекомбинаций гена рибосомального белка S12 с интроном-1
гена белка S3 (rps3) и участком S1-подобной последовательности
плазмиды в 2.3 т.п.н. Механизм подобной теоретически возможной
рекомбинации не-показан/не-доказан, и, не исключено, здесь могли
действовать и иные, в том числе, механизмы формирования и переноса
небольших, в 15-30 нуклеотидов, вариабельных нуклеиновых структур в
составе вектор-подобных последовательностей (Дейчман, Цой, Барышников
2005). В пластидах высших растений зрелая мРНК белка (CS12) этого гена
собирается транссплайсингом из его 5’-rps12 и 3’-rps12 частей,
расположенных далеко друг от друга на комплементарных ДНК-нитях
(Одинцова, Юрина 2003).
Образовавшаяся новая копия rps12b гена не отличалась своей
внутренней частью, расположенной между сайтами редактирования 1 и 4
92
л
своих транскриптов (за исключением положения “-5” по отношению к сайту
1), но отличалась семью дополнительными нуклеотидами до сайта 1, и
шестью – после сайта редактировния. Все эти модификации не влияли на 2, 3
и 4 сайты, однако редактирование отсутствовало в сайте 1. Таким образом
более вероятно, что на характер редактирования сильнее влияли 5’- (т.е. со
стороны сайта 1), а не 3’-рекомбинации (со стороны сайта 4). Кроме того,
важную роль в узнавании сайта и катализе редактирования могут играть
обычно
короткие
(иногда
длинные)
цис-последовательности,
расположенные вблизи (особенно в положении “–1”), или на некотором
раасстоянии (в диапазонах от “-16 до +5”, или от “–48 до +40”) от сайтов
редактирования.
Цис-узнающие элементы при (C→U)-редактирующей
конверсии у высоко специфических сайтов изучались методами
электропорации
очищенных
митохондрий
растений:
вводились
делетированные и сайт-направленно мутирующие последовательности,
содержащие родственный cox-II ген в системах in vitro (Farre et al., 2001).
Aнализировались пре- и сплайсирующие транскрипты, а также
продукты химерных (естественно слившихся) генов. Значимыми для
редактирования оказались два вида последовательностей: 16 выше
расположенных
5’-нуклеотидов
(относительно
C-специфического
нуклеотида-мишени), и 6 ниже расположенных 3’-нуклеотидов
(необходимых в позиционировании сайта; это напоминает ситуацию в psbLгене хлоропластов табака). Системы редактирования в митоходриях и
хлоропластах не тождественны, но имеют много общих черт, т.е. возможно
общее происхождение редактирующей машины. Перенос генов,
воспроизводящих изучаемые транкрипты между органеллами, часто
отменял редактирование, т.е. консенсус-сигналы (их первичная и вторичная
структуры) узнавания сайтов разной степени специфичности были
различными в каждой органелле и обнаруживали некоторые вариации в
архитектуре редактирования. Возможно, это связано с эволюционно более
поздним формированием некоторых основных элементов редактирования
специфических сайтов (Farre et al., 2001). Хотя эволюционно появление
редактирования в обеих органеллах может быть связано с происхождением
от единой системы, значительного сохранения сайтов редактирования в
гомологичных мРНК, соответственно, пластид (ndhB, ndhD) и
митохондрий (nad2, nad4) цветкового растения Arabidopsis thaliana, не
обнаружено (Lutz, Maliga 2001).
Биохимия редактирующих модификаций в обеих органеллах скорее всего
подобна как в отношении самого механизма, так и в отношении выбора
специфического C-сайта селекции. Если при C→U конверсии в мРНК АпоБ показано наличие U, а не какого-либо необычного модифицированного
основания, которое ведет себя как уридин при трансляции и получении
кДНК-транскриптов, то в случае растений еще требуются дополнительные
подтверждения присутствия уридина. Редактирующими факторами могут
быть белки, РНК, РНП-частицы (Grienenberger 1993). Выше сайта
93
л
редактирования обычно обнаруживают пиримидины (в основном U) и очень
редко G, т.е. при многократном C→U редактировании по множеству UCRмотивов в органеллах растений предпочтительно формируется АUобогащенность области – как и в случае мРНК Апо-Б животных.
Интересно, что предпочтительность U-вставочного редактирования в
пурин-богатых (в основном аденинами) областях у трипаносом
(простейшее) также сопровождается возрастанием АU-нуклеотидной
обогащенности, которая, в свою очередь, является вероятной
нуклеотидной AU-мишенью при A→I редактирующем дезаминировании у
животных, ведущему к усилению образующейся GC-нуклеотидной
компоненты. Заметим, что в рамках генетически единой биосферы
(Дейчман, Цой, Барышников 2005), различные части которой (включая
фотосинтезирующую и нефотосинтезирующую), известно, обмениваются
челночными нуклеиновыми последовательностями (внутри т.н. ГЧОСсистемы – Генетической Челночной Обратной Связи), существование, а
возможно и противостояние различно ориентированных редактирующих
систем представляется целесообразным. Специфичность выбора сайта вряд
ли определяется каждым отдельным UCR-мотивом (потребовались бы
сотни
редактирующих белков), или третичной структурой
взаимодействующих компонент.
Главную роль, вероятно, играет короткий РНК-сегмент, длины
которого достаточно для редактирования in vitro, и который, подобно части в
193 нуклеотида первого экзона сох2-гена митохондрий пшеницы,
оказывается встроенным, в частности – в 3’-концевую последовательность
первичного единого nad3/rps12 транскрипта (Gualberto et al., 1991).
Нуклеиновые модификации здесь встречались именно в сох2-вставке, и по
тем же самым сайтам, что и у действительного сох2 транскрипта, а
окружающие
последовательности
не
редактировались.
Геномы
митохондрий высших растений как раз и содержат значительное число
повторяющихся последовательностей, состоящих из частей известных
генов (Bonen, Bird 1988), которые редактируются в большей степени, чем
окружающие их последовательности (Grienenberger 1993). Интересно, что
для некоторых водорослей (динофлагеллят) характерна уникально
фрагментированная организация генома: каждый ген находится в своем
собственном независимо реплицирующемся миникольце в 2-3 т.п.н. Это
напоминает
организацимю кинетопластной ДНК у трипаносом
(использующих gRNAs), однако здесь нет основного генома и
редактирования РНК (Zhang et al., 1999).
С эволюционной точки зрения интересно, является ли хорошо
наблюдаемый феномен пиримидиновой конверсии в органеллах высших
растений общим для всего растительного царства. В митохондриальном
транскрипте сох2 гена Marchantia polymorpha (низшее растение) уже
стоит U там, где у высших растений присутствует подвергаемый
конверсии C (Ohyama et al., 1991). Вероятно, поэтому у М.ро1уmоrpha не
94
л
наблюдают редактирования, необходимого у других видов для синтеза
гомологичных белков с высоким аминокислотным подобием (Oda et al.,
1992). Означает ли это, что пиримидиновая конверсия появилась после
дивергенции покрытосеменных от своих предшественников (и тогда у
М.рolymorpha этого механизма просто нет), или это все-таки древний, но
почему-то потерянный, или мощно подавляемый в М.рolymorpha механизм –
не ясно. Однако, считают, трудно допустить, что этот тип
редактирования возник у медленно эволюционирующих геномов de novo на
более позднем этапе эволюции. Тем более, что этот тип редактирования
связывают и с необходимостью коррекции накапливающихся в мтДНК
мутаций. Кроме того, вряд ли такой механизм мог ограничиться только
одним типом нуклеотидных конверсий.
В хлоропластах тот же тип редактирования есть, но, очевидно, в
настоящее время он выглядит менее напряженым. Возможно, это связано с
тем, что после первичных эндосимбиотических событий различные типы
нуклеотидных мутаций в хлоропластах возникали и исчезали даже
много быстрее, чем в митохондриях. Это, кстати, хорошо согласуется с
представлениями (Дейчман, Цой, Барышников 2005), согласно которым
именно световоспринимающие (=энерголучевой-поток-воспринимающие)
структуры (органеллы типа хлоропластов), участвуют в формировании
современного генетического кода, УГК. Впоследствии же, вероятно,
механизм редактирования оказался более востребованным в митохондриях,
а не в хлоропластах, где редактируемых сайтов оставалось все меньше и
меньше. В этом смысле характер редактирования РНК, как древний,
относящийся к очень раннему этапу возникновения жизни феномен, не
исключено, может быть характеристической чертой тех прокариот
(скорее
не
современных),
которые
были
эволюционными
предшественниками митохондрий и хлоропластов. Об этом же
свидетельствуют и C→U конверсии, сохранившиеся у кодируемых ядром
РНК. Одновременно такой сценарий хорошо согласуется и с возможностью
полифилетического происхождения митохондрий (Gray et al., 1989), хотя в
отношении пластидных геномов достаточно распространенной является
точка зрения о монофилетическом происхождении их (Palmer 2000).
Потенциально возможный перенос модифицированной генетической
информации из митохондриальных генов растений в ядро, как предполагают,
скорее всего касается уже отредактированных последовательностей. Так у
большинства бобовых Vigna (кроме 2-х исключений) отредактированными
оказались ядерные, а не мт-сох2 гены. У 2-х видов Vigna (unguiculata и
radiata), но не близкородственного Phaseolus, сох2 ген в митохондриях
отсутствовал (Nugent, Palmer 1991). Считают, что одной из причин этого
относительно недавнего события может быть завершение переноса
полностью отредактированных отдельных частей гена в ядро. Для
описания подобных событий предлагается механизм, согласно которому
отредактированный РНК-сегмент (или часть гена) подвергается
95
л
обратной транскрипции, и при гомологичной рекомбинации включается в
состав геномов органелл. Это, вероятно, облегчает создание там генов,
содержащих эту отредактированную часть последовательности,
и не
исключает, одновременно, возможности переноса ее между органеллами, а
также органеллами и ядром (Grienenberger 1993). Одновременно это
согласуется с представлением о том, что “клеточная вычислительная
машина” (cellular computing) читает и «переписывает» ДНК с помощью
процессов, которые модифицируют нуклеотидную последовательность на
ДНК- и РНК-уровнях (в ядре, органеллах, вирусах эукариотической
родословной). А точная расшифровка (декодирование) генов возможна
только потому, что клетка полностью не может утратить память о тех
механизмах, которые участвовали в их создании (а к настоящему времени
эволюционировали и оказались встроенными в контекст современных). В
свою очередь, редактирование РНК, как один из механизмов cellular
computing, позволяет предложить алгоритм создания функционирующего
гена из самых неожиданных (“потаенных уголков и местечек” – цитир.
Landweber, Kari 1999; Horton, Landweber 2002) частей генома.
Подобный механизм, во-первых, может быть положен в основу
объяснения потери редактируемых сайтов внутри органелл, и, во-вторых,
может объяснить большие различия в степени редактирования некоторых
гомологичных генов между разными видами. Так, например, РНК транскрипт
atp6 гена имеет 21 и 20 редактируемых сайтов соответствнно в Oenothera
(Schuster et al., 1991) и Sorgho (Kempken et al., 1991), но только один сайт в
Rapeseed (Handa, Nakajiama 1992). Кроме того, в ядерном геноме гороха (и
сои) найдены последовательности, гомологичные
митохондриальному
однокопийному и урезанному rps7 гену (сегменту его). Ген этого
рибосомального белка находится в рекомбинантогенной области мтДНК
гороха, и перекрывается с транскрибируемой и редактируемой рамкой
считывания ссb248, которая, в свою очередь, имеет гомологию с helC геном,
продукт которого (ABC-субъединица)
переносит гем при биогенезе
цитохрома С (Zhuo et al., 1999). Сборка отдельных белков цитохрома-с в
различных организмах и органеллах индивидуальна.
Транскрипт гена Taccmb (из Triticum aestivum, 618 нуклеотидов
которого кодируют субъединицу ABC-транспортера) обнаружил 42
редактирующие (С→U) позиции, изменяющие идентичность 32 из 206
аминокислот белкового продукта. Ферментативная активность была связана
с расположенным на внутренней мт-мембране трансмембранным
гидрофобным белком в 28 kDa (Faivre-Nitschke et al., 2001). Посттранскрипционное С→U редактирование в РНК митохондрий риса вело к
появлению 491 модифицируемого сайта (Notsu et al., 2002); мт-геном риса
{490 520 п.о., содержание (G+C)-компоненты – 43.8%} содержит 3 гена
рРНК, 17 генов и 5 псевдогенов тРНК, 11 генов и 2 псевдогена
рибосомальных мт-белков (гомологичные таковым с печеночником
M.polymorpha). В митохондриях 6.3% нуклеотидов здесь гомологичны
96
л
пластидным (со степенью сохранности 60-100%), а 13.4% – ядерным
последовательностям.
Это
соответствует
представлениям
о
межорганелльном перемещениии нуклеиновых последовательностей,
возможно в составе транспозонов или ретротранспозонов. Предполагают
частый и независимый ДНК-поток в/из митохондрий цветковых растений,
который может объяснить диапазон генетических вариаций среди
митохондриальных геномов высших растений (Notsu et al., 2002). В мтгеноме высших растений найдены различного рода вставки (Одинцова,
Юрина 2002): хп-тРНК, ретротрансподобные, гомологичные мт-плазмидам
(с сегментами ОРС, родственных ДНК-/РНК-полимеразам).
………………………………………………
………………………………………………….
Заключение
Итак, можно видеть, что словосочетание редактирование РНК
включает целую группу самостоятельно протекающих на уровне
новосинтезируемых молекул РНК
(пре-мРНК, мРНК, тРНК, рРНК;
различных составляющих – включая интроны, экзоны – шпилечных структур
днРНК клеток и вирусов) нуклеотидных изменений. Каждое изменение
инициируется и поддерживается с помощью различных специфических
многокомпонентных и мультиферментных комплексов, называемых
эдитосомами. Индивидуальная эдитосома,
подобно
рибосоме
и
сплайсосоме (праймосоме и подобн.), состоит из целого набора компонент и
активностей, необходимых для протекания как сайт-специфического, так и
множественного редактирований различных типов, отличающихся видом
нуклеотидных изменений внутри конкретного геномного сигнала.
Редактируются как некодирующие (реже), так и экспрессируемые (обычно)
области геномов. При этом создаются и исчезают стоп-кодоны (а
следовательно появляются и исчезают удлиненные и укороченные формы
белков), инициаторные и смысловые кодоны. Часто без фенотипических
изменений может осуществляться редактирование 3-го нуклеотида кодона.
Селекцию основного сайта при различных видах редактирования
связывают: (1) – с характерной первичной последовательностью (как при
С→U конверсии в мРНК Апо-Б; роль днРНК здесь только изучается); (2) – с
антисенс комплементарностью во вторичных структурах РНК. Такая
комплементарность характерна, в частности, для : химерных gRNAs—premRNA молекул, обеспечивающих инициацию U-вставок и U-делеций в
трипаносомах, а также для шпилечных структур двунитевой РНК,
необходимой для А→I конверсии в клеточной мРНК GluR-рецептора,
некоторых вирусных мРНК вблизи редактируемого сайта, и др. В целом
97
л
редактирование может
зависеть от состава соседних одного и
динуклеотидов, характера нуклеотидной обогащенности редактируемого
региона, а также дистантно расположенных сигнальных мотивов и
неидентифицированных пока последовательностей. Многие геномные
сигналы, особенно вне кодирующей области, и порядок конверсии
нуклеотидов в них не известны. Накопление AU-обогащенных областей
обычно связывают C→U дезаминируюшим и U-вставочным видами
редактирования, а с вероятными AU-мишеневыми областями – А→I
дезамирование, сопровождаемое усилением GC-компоненты).
Совокупность реализованных и потенциальных эволюционногенетических приобретений в рамках данной генетической системы, а также
организация генома, вероятно, влияют на характер редактирования
конкретного биологического объекта. Но решающим может быть вопрос,
является ли этот процесс «старым» или «молодым»? В отношении других
процессов генной экспрессии ( сплайсинг у эукариот; транскрипция прямая и
обратная; трансляция, использующая существенно один и тот же путь как в
бактериях, так и в животных клетках – и др.) вставал тот же самый вопрос, и
ответ, исходя из общего подобия их у широко различающихся организмов,
обычно был – «старые» процессы, появившиеся до дивергенции видов
миллиарды лет назад. Существуют очень различные механизмы
редактирования РНК: с использованием «запинающейся» РНК-полимеразы,
C-дезаминазы, А-дезаминазы, gRNA-вставочно/делеционной машины – и др.
Эти механизмы эксплуатируют разные механистические принципы, и
применяются в различных генетических системах. Все они связаны, однако, с
включением в процесс редактирования молекул РНК, которые, по
общераспространенному мнению, могли быть среди самых первых
макромолекул на Земле (Gesteland et. al., 1999; Альтштейн, Каверин 1980).
Таким образом, в эволюционом смысле РНК-редактировние – скорее
«старый» процесс, хотя различные формы его появились (или сохранились)
путем преобразований внутри различных
родословных (Benne 1993;
Chang,Chan 1998).
К характерным особенностям нуклеотидных изменений при
редактировании можно отнести матрично-опосредованную зависимость
этого многошагового фермент-каскадного процесса от различных РНК-компонент (мРНК, gRNAs, snRNA/snoRNA, различных составляющих
двунитевой РНК, тРНК, и, возможно, рРНК), и различных
ферментативных активностей (как дезаминазная, лигазная, концевая
уридинтрансферазная, эндо- и экзонуклеазные, геликазная и др.). Кроме
названных компонент и активностей обязательно участие так называемых
дополнительных белковых факторов (вероятно также выполняющих роль
замещающих предковые РНК-молекулы), многие из которых еще не
идентифицированы, и, вероятно, выполняют, среди прочих, и адапторную
роль по сближению РНК-субстрата и редактирующего фермента. Такие
факторы, не редко, могут воспроизводиться в клетках, не экспрессирующих
98
л
ни РНК-субстрат, ни редактирующего фермента. Редактирование РНК
наблюдают для всех ДНК-содержащих клеточных органелл (митохондрий,
ядра, хлоропластов) и вирусов. CU редактирующее дезаминирование
(конверсия) – наиболее часто определяемый во всех трех клеточных
органеллах (но не вирусах) тип нуклеотидных изменений РНК. Uвставочно/делеционное редактирование характерно для gRNA–pre-mRNA
митохондриального дуплекса трипаносом, а цитоплазматическое и ядерное
АI редактирующее дезаминирование днРНК у животных и вирусов
протекает с участием кодируемых ядром ферментов. Существуют условно
минорные и экзотические виды нуклеотидных изменений. Обычно это
одиночные, реже двойные делеции/вставки и замены; у вирусов это такие,
которые больше связаны с ядром и цитоплазмой.
Различным типам редактирования подвергается РНК внутри
клеточных субструктур (митохондрий, хлоропластов, ядра) и в цитоплазме
большинства исследованных биологических видов (от простейших до
человека) и вирусов. Это касается нормальных и патологически измененных,
включая опухолевые, клеток. Необходимые для редактирования компоненты
и активности в митохондриях и хлоропластах во многом совпадают, но они
не идентичны.
Пример зависимых от РНК (возможно днРНК)
цитидиндезаминаз, способных также дезаминировать и мономерный
(нуклеотиды и нуклеозиды) рибо-, и, даже, дезоксирибонуклеиновый
субстраты, указывает на вероятную эволюционную связь их как с обычными
гидролитическими дезаминазами, так, и, возможно, с обычными (как
аконитаза, каталаза и др.) ферментами. Последние, подобно
цитидиндезаминазам,
содержат
взаимоперекрывающиеся
моно-,
динуклеотид- и РНК-связывающие области; более того, не исключено
существование общей для (СU)- и (АI)-дезаминаз предковой формы.
Редактирование РНК составляет часть процесса переноса биологической
информации (в частности между мРНК и gRNA, различными
составляющими днРНК, и др.), требующего такой же точности, как и при
репликации, транскрипции, трансляции – процессами, с которыми
существует иногда прямая, а иногда косвенная связь. Это
посттранскрипционный (либо ко-транскрипционный), но протекающий до
сплайсинга, и, вероятно, достаточно древний механизм. Это не противоречит
сложившемуся представлению об эволюционно многократном перемещении
генов (либо их частей) из органелл в ядро, но не наоборот; не решенным
остается вопрос о том в какой форме – РНК, ДНК, кДНК, либо даже целых
хромосом органелл – происходит перенос генетической информации (Henze,
Martin 2001).
Загадочность редактирования связывают с несколькими основными
причинами: (1) – требованием неочевидных селективных преимуществ по
созданию независимо редактируемых и ускоренно эволюционирующих
сайтов редактирования, т.е. с неясностью в вопросе о том, каким образом и
почему может запускаться каждый отдельный редактирующий механизм.
99
л
Другой вопрос – существуют ли единый контроль за одновременно
протекающими различными видами редактирования и способ переключения
с одного вида редактирования на другой в одной и той же органелле, клетке
(организме) – в настоящее время мало изучен; (2) – непонятностью в
отношении конечных целей (т.е. так называемых «дальних планов»)
редактирования; (3) – неясностью в вопросе, ведет ли РНК-редактирование –
само являясь проявлением полиморфизма на уровне молекул РНК – только к
формированию возможного белкового полиморфизма (показано, по крайней
мере, несколько транслируемых белковых форм, принадлежащих различно
редактируемым транскриптам одного и того же гена RPS12 Petunia и др.),
или оно, также, может быть «причастно» и к формированию генетических,
т.е. ДНК-изменений. В связи с последними причинами делаются первые
попытки определить, существует ли близость в направлении нуклеотидных
изменений между модифицируемой в результате редактирования РНК с
одной стороны, и претерпевающей филогенетическую реконструкцию ДНК
с другой; и может ли такая близость быть связанной с предполагаемой
обратнотранскриптазной активностью (в обоих случаях ответа пока
нет), либо существуют некоторые дополнительные или альтернативные
механизмы. Свой взгляд на проблему редактирования РНК (где этот и другие
известные и гипотетические механизмы могут действовать комплексно,
возможно с периодическим формированием замкнутых саморегулируемых
субгенетических систем) авторы данного обзора излагают в статье (Дейчман,
Цой, Барышников 2005).
Часто редактирование в целом рассматривают как генетический
механизм репарации, действующий на уровне РНК, направленный против
миссенс-мутаций на генном уровне, и сохранившийся в эволюции. Однако
если природа этого механизма окажется не однозначно генетической, но и
включающей факторы (компоненты, активности) эпигенетической природы
или неидентифицированные механизмы гипервариабельности, то в этом
случае редактирование может не только ликвидировать, но и предшествовать
появлению новых миссенс-мутаций в самых различных (включaя
консервативные) последовательностях. В настоящее время такую
возможность нельзя исключить по крайней мере для случая редактирования
в некоторых трипаносомах, использующих направляющие («гидовые») РНК,
gRNAs, гены которых кодируются не только мтДНК, но и/или мини-(в
основном)- и максикольцевой компонентами кинетоплпастов; природа
gRNA-само- возобновляющейся способности которой все еще остается
непроясненной. В этом контексте редактирование РНК может оказаться
одним из группы механизмов, ответственных за поддержание ядерноцитоплазматических, а конечном счете эпигеномно-генетических связей.
Кроме того, возможно, прояснится вопрос (цит. Одинцова, Юрина 2000)
«почему геном содержит “неверную” информацию и считывается
“неправильный” транскрипт, и почему ошибка исправляется посттранскрипционно»).
100
л
рис.9; (все рисунки в конце)
С редактированием связана ситуация, когда в результате изменений
на уровне молекул РНК (по сути «РНКового» полиморфизма – в том числе
внутри некоторых тРНК), один ген становится источником более чем одной
формы экспрессируемого продукта (нарушение принципа коллинеарности),
и, таким образом, дополнительной причиной формирования белкового
полиморфизма. Для ответа на вопрос, является ли редактирование РНК
причиной формирования генетического полиморфизма, и если да, то каким
образом (рис.9) _ неоспоримых данных в настоящее время нет. Более того,
неочевидность связи различных видов полиморфизма может быть связана не
только с неразработанностью данной проблемы, но и с существованием
одного или группы неизвестных механизмов, объединенных единой, но
несколько-уровневой задачей формирования и коррекции экспрессируемых
(либо потенциально экспрессируемых) частей генов за эволюционно
значимый (а следовательно – трудно наблюдаемый в большинстве
изучаемых систем) период.
АББРЕВИАТУРА (и сокращения)
101
л
“гид”-РНК(=gRNA,sgRNA)–направляющие U-вставочно/делеционное редак
тирование малые митохондриальные РНК трипаносом.
snRNAs, snoRNAs – соответственно малые ядерные и ядрышковые РНК;
связывают с метилированием рРНК и др.
кпДНК – кинетопластные ДНК трипаносом (содержит мини- и максикольцевую ДНК). Кинетопласты – аналог митохондрий.
пре-мРНК – пре-редактируемый мРНК-предшественник.
TUTase – необходимая для U-делеционно-вставочного редактирования
концевая уридинтрансфераза кинетопластов трипаносом.
кДНК(сDNA)– полученная в результате обратной транскрипции,
клонируемая ДНК-копия
днРНК(онРНК) – двунитевая (однонитевая) РНК (мРНК, рРНК, тРНК).
Glu-R – рецептор клеток мозга к глутаминовой аминокислоте. Влияет на
проницаемость ионных каналов при нейротрансмиссии.
5НТ – аналогичный рецептор к серотонину (5-гидрокситриптамину).
Apobec-1 – белок 27 kD, единственная каталитическая субъединица РНКзависимых цитидиндезаминаз животных
мРНК Апо-Б (Apo-B mRNA) – мРНК аполипопротеина-Б – белка, ответственного за метболизм липопротеинов низкой и очень низкой плотности крови и хиломикронов.
ACF – дополнительный белковый фактор С→U редактирования, Apobec-1-complementation factor.
ОРС(=ORF) _ открытая рамка считывания в составе генома; содержит
полные и усеченные нуклеотидные последовательности гена, кодирующего известные и неизвестные белки.
LUCA – Last Univesal Common Ancestor, последний универсальный общий
предшественник.
А, G, U, C (I)- редактируемые в составе РНК различных видов основания:
аденин, гуанин, уридин, цитозин (инозин).
ЦМС (=CMF) – цитоплазматическая мужск стерильность (у растений).
102
л
п.н. – пар нуклеотидов.
т.п.н. – тысяч пар нуклеотидов.
(мт-/хп-) – митохондриальный или хлоропластный (белок, рРНК, геном и др.)
внутриклеточный элемент
дн/он(РНК/ДНК)– двунитевые, однонитевые участки (в редактируемых РНК, ДНК)
Resume
(Abstract)
The review touch upon of RNA-editing phenomenon for different kinds – from
protozoa and plants to man. RNA-editing of different types, including insertions,
deletions and substitution of separate nucleotides, consider for mitochondries ,
nucleuses and chloroplasts. We can find as common for all three (C→U
deamination), as and more typical for separate cell’s organelles (U-insertional/
deletional editing for mitochondries in trypanosome; A→I deamination in
cytoplasma/nucleus for nuclear and virus mRNAs) types of RNA-editing. Besides
there are conditionally minor and very seldom types of RNA-editing. RNAediting phenomenon consider in connection with other processes of genome
expression (transcription, translation, splacing) for development of individual
organism and philogenesis. Particular attention are towards difficult organization
editing complexes (s.c. editosomes). Editosomes consist of different non-ferment
components (as mRNA, small guiding RNA, additional stractural protein factors,
Zn+2-ion, and oth.), and ferment activities (as RNA-ligase, endo- and exonuclease,
terminal uridylyl transferase, deaminase, helicase, and oth.). RNA-editing are
dependent on mRNA (as for C→U deamination), on double-stranged RNA (as for
A→I deamination), or on gRNA—mRNA hybrid chimeras (as for U-insertional/
deletional editing). Substitution and insertions/deletions of separate nucleotides by
RNA-editing result to many effects, such as substitution of amino acids,
appearence /disappearence of stop/start and other codones, improvement of
reading frame, order of RNA-fragments junction by splicing, and oth. This
effects can lead to protein polymorphism, appearence long and short forms of
proteins (as for apolipoprotein-B). Mark possible connect between protein’s and
other kinds of polymorphisms, and RNA-editing by different normal and
pathological (including oncogenesis) processes.
Key words: RNA-editing, nucleus, mitochondria, chloroplast.
103
л
Список литературы
Альтштейн А.Д., Каверин Н.В. О происхождении вирусных генетических систем. // Ж. ВХО
им.Менделеева. – 1980. – Т.25. - №4. - С.383-390.
Дейчман А.М, Цой В.Ч., Барышников А.Ю.. Новые гипотетические механизмы и Контуры новой
парадигмы (некоторые аспекты). // Изд-во «Практическая Медицина». – 2005. – ??? с. (эти данн вносит
редактор, авторам они не известны ).
Дейчман А.М. Один из вариантов точечных мутаций возможно запускается поэпитопной обратной
трансляцией. Гипотетическая концепция // М.: Рукопись Деп. ВИНИТИ. – 1993. – .№1502-В93. – 56 с.
Зенгер В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислот. тРНК - сокровищница
стереохимической информации / Перев. с англ. .- М.: Мир. – 1987. - С.354-374.
Кузьмин Е.В., Зайцева Г.Н. Организация и эксперссия митохондриального генома // М.: ВИНИТИ.
Итоги Науки и Техники. – Т. 6. – 1987. – С. 145-230.
Колесников А.А., Шониан Г., Пресбер В. Редактируемый участок кинетопластного гена MURF4
(ATPase 6) лейшманий имеет сходную структуру // Молекулярная Биология. - 2000. - № 1. - С. 37-39
Одинцова М.С., Юрина Н.П. Редактирование РНК в хлоропластах и митохондриях растений.
//Физиология растений. - 2000. – Т. 47. – С..307-320.
Одинцова М.С., Юрина Н.П. Геном пластид высших растений и водорослей: структура и функция. //
Молекулярная Биология. – 2003. –Т.37. – №5. – С.1-16.
Одинцова М.С., Юрина Н.П. Геном митохондрий протистов. // Генетика. – 2002. – №6. – С.773-778.
Потапова Г.И., Храмцова С.Н. Роль аденозиндезаминазы и метаболизма пуринов и пиримидинов в
нарушении функции иммунных клеток при злокачественном росте // Итоги науки и Техники, Т.23. Серия Онкология. - М.: ВИНИТИ. - 1993. - С.85-168.
Юрина Н.П., Одинцова М.С. Сравнительная характеристика структурной организации геномов
Хлоропластов и митохондрий растений // Генетика. – 1998. - Т.34. - № 1. - С. 5-22.
Юрченко В.Ю. Множественнось форм организации миникольцевого компонента кинето-пластидной
ДНК Trypanosomatidae // М. : МГУ (биофак). – Диссертация канд. биол. наук . – 1999.
Adler B.K., Hajduk S.L. Guide RNA requirement for editing-site-specific endonucleolytic cleavage of preedited mRNA by mitochondrial ribonucleoprotein particles in Trypanosome brucei // Mol. Cell. Biol. – 1997.
- Vol.17. - № 9. - P. 5377-5385.
Alfonzo J.D., Blanc V., Estevez A.M., Rubic M.A., Simpson L. C to U editing of the anticodon of imported
mitochondrial tRNA(Trp) allow decoding of the UGA stop codon in Leichmania tarentolae // EMBO J. - 1999,
- Vol.18. - N24. – P.7056-7062.
Alfonzo J.D., Thiemann O., Simpson L. The mechanism of U insertion/deletion RNA editing in kinetoplastid
mitochondria // Nucl. Acids. Res. – 1997. - Vol.25. - № 19. -P.1751-1759.
Alves A.M., De Almedia D.F., Von Kruger W.M. Changes in Trypanosoma cruzi kinetoplast DNA minicircles
induced by environmental conditions and subcloning // ukaryot.Micribiology. -1994. - Vol.41. - N 4. - P.415-419.
104
л
Anant S., Davidson N.O. An AU-rich sequence element UUUN(A/U)U dawnstream of the edited C in
apolipoprotein B mRNA is a high-affinity binding site for Apobec-1: binding of Apobec-1 to this motif in the
3’untraslated region of c-myc increases mRNA stability // Mol. Cell. Biol. – 2000. - Vol.20. - N6, - P.19821992.
Anant S., Giankoni F., Antic D., Demaria C.T., Keene J.D., Brewer G., Davidson N.O. AU-rich RNA binding
proteins Hel-N1 and AUF1 bind apolipoprotein B mRNA and inhibit postranscriptional CU editinng. //
Nucl. Acids Symp. Ser. – 1997. - Vol.36. - P.115-118
Anant S., Henderson J.O., Mukhopadhhyay D., Navaratnam N., Kennedy S., Min J., Davidson N.O. Novel role
for RNA-binding protein CUGBP2 in mammalian RNA editing. CUGBP2 modulates C to U editing of ApoB
mRNA by interating with apobec1 and ACF, apobec1 complementation factor // J. Biol. Chem. - 2001a. Vol.276. - N50. - P.47338-47351.
Anant S., Mukhopadhhyay D., Sankaranand V., Kennedy S., Henderson J.O., Davidson N.O. ARCD-1, an
apobec1-related cytidine deaminase, exerts a dominant negative effect on C to U RNA editing // Am. J. Physiol
Cell. Physiol. - 2001b. - Vol.281. - N6. - P.1904-1916.
Anant S., MacGinnitie A.J., Davidson N.O. The binding of apobec-1 to mammalian apoB RNA is stabilized
by the presence of complementation factors which are required for post-transcriptional editing // Nucl. Acids
Symp. Ser. - 1995а. - Vol.33. – P. 99-102.
Anant S., MacGinnitie A.S., Davidson M.O. Apobec-1 the catalytic subumit of the mammalian apolipoprotein
B mRNA editing enzyme, is a novel RNA-binding protein // J. Biol. Chem. - 1995b. - Vol. 270. - № 24,
- P.14762-14767.
Anant S., Davidson N.O. Identification and regulation of protein components of the ApoB mRNA editing
enzyme , A complex event // Trend. Cardiovasc. Med. - 2002. - Vol.12. - N7. - P.311-317.
Anant S., Davidson N.O. Hydrolytic nucleoside and nucleotide deamination, and genetic instability: a possible
link between RNA-editing enzymes and cancer? // Trend. Mol. Med. – 2003. - Vol.9. - N4. - P.147-152.
Aphasizhev R., Aphasizheva I., Nelson R.E., Simpson L. A 100 kD complex of two RNA-binding proteins
from mitochondria of L.tarentolae catalyzes RNA annealing and interacts with several RNA editing
components // RNA. - 2003a. - Vol.9. - N1. - P.62-76.
Aphasizhev R., Aphasizheva I., Nelson R.E., Gao G., Simpson A.M, Kang X., Falick A.M., Sbicego S.,
Simpson L. Isolation of a U-insertion/deletion editing complex from L.tarentolae mitochondria // EMBO J.2003b. - Vol.22. - N4, - P.913-924.
Aphasizhev R., Sbicego S., Peris M., Jang S.H., Aphasizheva I., Simpson A.M., Rivlin A., Simpson L.
Trypanosome mitochondrial 3’ terminal uridylyl transferase (TUTase): the key enzyme in U-insertion/deletion
RNA-editing // Cell. – 2002. - Vol.108. - N5. - P.637-648.
Arts G.J., Sloop P., Benne R. A possible role for the guide RNA U-tail as a specificity determinant in
formation of guide RNA messenger RNA chimeras in mitochondrial extracts of Сrithidia fasciculata // Mol
Bioch. Parasit. – 1995. - Vol.73. - № 1-2. - P. 211-222.
Aruseavage P.J., Bass B.L. A phylogenetic analysis reveals an anusual sequece conservation within introns
involved in RNA editing // RNA/ - 2000. - Vol.6. - N2. – P.257-269.
Avila H.A., Simpson L. Organization and coplexity of minicircle-encoded guide RNA in Trypanosoma cruzi.
// RNA. – 1995. - Vol.1. - N 9. - P.939-947.
Bachl J., Ollson C. Hypermutation targets a green fluorescent protein-encoding transgene in the presence of
immunoglobulin enhancers // Eur. J. Immunol. – 1999. - Vol.29. - N4. - P.1383-1389.
Bachl J., Steinberg C., Wabl M. Critical test of hot spot motifs for immunoglobulin hypermutation // Eur. J.
Immunol. – 1997. - Vol.27. - N12. - P.3398-3403.
105
л
Backus J.W., Shock D., Smith H.C. Only cytidines 5' of the apoB mRNA moorins sequence are edited // BBA
1994. - Vol.1219. - № 1. - P.1-14.
Backus J.W., Smith H.C. Three distinct RNA sequence elements are required for efficient apolipoprotein- B
RNA editing in vitro // Nucl. Acids Res. – 1992. - Vol.20. - № 22. – P. 6007-6014.
Barciszewska M.Z., Erdman V.A., Barciszewska J. A new type of RNA editing 5S ribosomal DNA transcripts
are edited to mature 5S rRNA // Mol. Biol. Int. – 1994. - Vol.34. - № 3. – P. 437-448.
Barger G., Plante I., Lonergan K.M., Gray M.W. The mitochondrial DNA of the amoeboid protozoon,
Acanthamoeba castellanii: complete sequence, gene content and genome organization // J. Mol. Biol. – 1995.
- Vol. 245. - № 5. – P. 522-537.
Baskus J.W., Smith H.C. Specific 3' sequences flanking a minimal apoB mRNA edititng "cassette" are critical
for efficient editing in vitro // BBA. – 1994. - Vol.1217. - № 2. - P.65-73.
Bass B.L. RNA-editing and hypermutation by adenosine deaminase // Trend. Biochem. Sci. – 1997. - Vol.22. № 5. - P.157-162.
Bass B.L. RNA-editing by adenosine deaminase that act on RNA // Annu. Rev. Biochem. – 2002. - Vol.71. - ,
P.817-846.
Beier H., Lee M.C., Sekiya T., Kuchino Y., Nishimura S. Two nucleatides next to the anticodon of
cytoplasmic rat tRNA (Asp) are likely generated by RNA editing // Nucl. Acid. Res. – 1992. - Vol. 20. - № 11.
- P. 2679-2683.
Benne R. RNA-editing in trypanosomes. The use of guide RNAs // Molecul. Biol. Report 1992. - Vol.16. - №
4. - P. 217-227.
Benne R. RNA-editing : The alteration of protein coding sequences of RNA / London: Publ. by Ellis Horwood
Ltd. (Series Mol. Biol.). - 1993а. – 305p.
Benne R. RNA editing in mitochondria of Leichmania tarentolae and Crithidia fasciculata // Semin. Cell. Biol.
- 1993b. - Vol.4. - N 4. – P.241-249.
Benne R. RNA-editing: how a message is changed // Curr. Opin. Genet. Dev. – 1996. - Vol.6. - №2. - P. 221--231.
Benne R., Vanden Burg J., Brakenhoff J.P., Sloof P., Van Boom J.H., Tromp M.C. Major transcript of the
frameshifted cox II gene from trypanosome mitochondria conteins four nucleotides that are not encoded in the
DNA // Cell. – 1986. - Vol.46. - № 6. - P.819-825
Ben-Shlomo H., Levitan A., Shay N.E., Goncharov I., Michaeli S. RNA editing associated with the generation
of two distinct conformation of the trypanosomatid Leptomonas collosoma 7SL RNA // J.Biol. Chem. – 1999. Vol.274. - N36. - P.25642-25650.
Bjork G.R., Ericson J.U., Gustafsson C.D.E., Hagervall T.D., Jonsson Y.H., Wikstrom P.M. Transfer RNA
modification // Annu.Rev.Biochem. – 1987. - Vol.56. - P.263-287.
Blackhall J., Fuentes A., Magnusson G. Genetic stability of a porcine rotavirus RNA segment during repeats
plaque // Virology. – 1996. - Vol.225. - N1. – P.181-190.
Blanc V., Jordana X., Litvak S., Araga A. Control of gene expression by base deamination the case of RNA
editing in wheat mitochondria // Biochimie. – 1996. - Vol.78. - № 6. - P.511-517.
Blanc V., Litvak S., Arya A. RNA editing wheat mitochondria proceeds be a deamination mechanism // FEBS
Lett. – 1995. - Vol.373. - № 1. - P.56-60.
Blanc V., Navaratnam N., Henderson J.O., Anant S., Kennedy S., Jarmus A., Scott J., Davidson N.O.
Identification of GRY-RBP as an ApoB RNA-binding protein that interact with both apobec1 and ACF factor
to modulate C to U editing // J. Biol. Chem. – 2001. - Vol.276. - N13. - P.10272-10283.
106
л
Blanc V., Henderson J.O., Kennedy S., Davidson N.O. Mutagenesis of ACF reveals distinct domains that
modulate RNA binding , protein-protein interaction with apobec1 , and complementation of C to U RNAediting activity // J. Biol. Chem. – 2001. - Vol.276. - N49. - P.46386-46393.
Blom D., de Haan A., Van den Burg J., Van den Berg M., Sloof P., Jirku M., Lukes J., Benne R. Mitichondrial
minicircles in the free-living bodonid Bodo saltans contain two gRNA gene cassetes and not found in large
networks // RNA. – 2000. – Vol.6. - N1. – P.121-135.
Blom D., de Haan A., Van den Berg M., Sloof P., Jirku M., Lukes J., Benne R. RNA editing in the free—
living badonid Bodo saltans // Nucl. Acid. Res. – 1998. - Vol.26. - № 5. P.1205-1213.
Blom D., Van den Burg J., Breek C.K., Speijer D., Muijsers A.O., Benne R. Cloning and characterization of
two guide RNA binding proteins from mitochondria of Critidia fasciculata: gBP27, a novel protein, and gBP29,
the orthologue of T.brucei gBP21 // Nucl. Acid. Res. – 2001. - Vol.29. - N14. - P.2950-2962.
Blum B., Simpson L. Guide RNA in kinetoplastid mitochondria have a nonencoded 3 oligo(U) tail involved in
recognition of the preedited region // Cell. – 1990. - Vol.62. - N 2. - P.391-397 .
Blum B., Balakara N., Simpson L. A model for RNA editing in kinetoplastid mitichondria : small “guide
RNA”molecules transcribed from maxicircle DNA provide the edited sequence information // Cell. – 1990. Vol.60. – P.189-198.
Bock R., Hagemann R., Rossel H., Kudla J. Tissue- and stage-specific modulation of RNA-editing of the psbF
and psbL transcript from spinach plastids – a new regulatory mechanism? // Mol. General. Genet. – 1993. –
Vol.240. - № 2. - P.238-244.
Bock R., Hermann M., Fuchs M. Identification of critical nucleoproteid positions for plastid RNA editing site
recognition // RNA. – 1997. - Vol.3. - № 10. – P. 1194-1200.
Bock R., Koop H.U. Extraplastidic site-specific factors mediate RNA editing in chloroplasts // EMBO J. –
1997. - Vol.16. - № 11. - P.3282-3288.
Bock R., Kossel H., Maliga P. Introduction of a heterologous editing site into the tobacco plastid genome: the
back of RNA editing leads to a mutant phepotype // EMBO J.- 1994. – Vol.13. - № 19. - P. 4623-4628.
Boer P.H., Gray M.W. Genes encoding a subunit of respiratory NADH degydrogenase (ND 1) and a reverse
transcriptase-like protein (RTL) are linked to ribosomal RNA gene pieces in Chlamidomonas reinhardtii
mitochondrial DNA // EMBO J. – 1988. – Vol.7. - P.3501-3508.
Bonen L., Bird S. Sequence analysis of the wheat mitochondrial atf6 gene reveals a fused upstream reading
frame and markedly divergent N-termini among plant ATP6 proteins // Gene. – 1988. – Vol.73. – P.47-56 .
Borner G.V., Morl M., Janke A., Paabo S. RNA editing changes of a mitichondrial tRNA in marsupials. //
EMBO J. – 1996. – Vol.15. - № 21. - P.5949-5957.
Borner G.V., Yokobori S., More M., Dorner M., Paabo S. RNA editing in metazoan mitochondria: staying fit
without sex // FEBS Lett. – 1997. – Vol. 409. - № 3. - P.320-324.
Bowe L.M., de Pamphilis C.W.. Effects of RNA editing and gene proccessing on phylogenetic reconstruction.
// Mol. Biol. Evol. – 1996. - Vol.13. - № 9. – P.1159-11566.
Brennicke A., Marchfelder A., Binder S. RNA editing // FEMS Microbiol.Rev. – 1999. - Vol.23. - N3. P.297--316.
Bross L., Muramatsu M., Kinoshita K., Honjo T., Jacobs H. DNA double-strand breaks: prior to but not
sufficient in targeting hypermutation // J. Exp. Med. - 2002. – Vol.195. - N9. - P.1187-1192.
Brown B.A.-2-nd, Athanasiadis A., Hanlon E.B., Lowenhaupt K., Wilbert C.M., Rich A. Crystalluization of
the Zalpha domain of the human editing enzyme ADAR1 ccomplexed with a DNA-RNA chimeric
oligonucleotide in the left-handed Z-conformation // Acta Crystallogr. D. Biol. Crystallogr. – 2002. - Vol.58. -
107
л
N-Pt1. - P.120-123.
Brule H., Holmes W.M., Keith G., Giege R., Florent C. Effect of a mutation in the anticodon of human
mitochondrial tRNA (Pro) on its post-transcriptional modiffication pattern // Nucl. Acid. Res. – 1998. – Vol.
26. - № 2. - P.537-543.
Burgess M.L., Stuart K. Sequence bias in kinetoplastid RNAs // RNA. – 2000. - Vol.6. - N11. - P.1492-1497.
Burns C.M., Chu H., Rueter S.M., Hutchinson L.K., Canton H., Sanders-Bush E., Emeson R.B. Regulation of
Serotonin-2C receptor G-protein coupling by RNA editing // Nature. – 1997. – Vol.387, - № 6630. - P.303-308.
Byrne E.M., Gott J.M. Cotranscriptional editing of Physarum mitochondria RNA requires local features of the
native template // RNA. – 2002. - Vol.8. - N9. - P.1174-1185.
Byrne E.M., Stout A., Gott J.M. Editing site recognition and nucleotide insertion are separable processes in
Physarum mitochondria // EMBO J. – 2002. - Vol.21. - N22. - P.6154-6161.
Casey J.L. RNA editing in HDV genotype III requires a branched double-hairpin RNA structure // J. Virol . –
2002. - Vol.76. - N15. - P.7385-7397.
Carrillo C., Chapdelaine Y., Bonen L. Variation in sequence and RNA editing within core domains of
mitochondrial group II introns among plants // Mol. Gen. Genet. – 2001. - Vol.264. - N5. – P.595-603.
Cattaneo R. Biased (A I) hypermutation of animal RNA virus genomes // Curr. Opin. Genet. Dev. – 1994. - ,
Vol.4. - № 6. - P. 895-900.
Chan L., Chang B.H., Liao W., Oka K., Lau P.P. Apolipoprotein B: from editosome to proteasome // Recent
Prog. Horm. Res. – 2000. - Vol.55. – P.93-126.
Chang B.H., Chan L. Evolutionary analysis of RNA editing enzymes // Methods. – 1998. – Vol.15. - № 1. - ,
P. 41-50.
Chang L.S., Lin J., Wu P.F. cDNA sequence analysis of cardiotoxin variants from Taiwan cobra // Biochem
Mol. Int. – 1997. - Vol.42. - № 1. – P.85-92.
Chateigner-Boutin A.L., Hanson M.R. Development co-variation of RNA editing extent of plastid editing sites
exhibiting similar cis-elements // Nucl. Acid. Res. – 2003. – Vol.31. - N10. - P.2586-2594.
Chateigner-Boutin A.L., Hanson M.R. Cross-competition in transgenic chloroplast expressing single editing
sites reveals shared cis-elements // Mol. Cell Biol. – 2002. – Vol.22. - N24. - P.8448-8456.
Chaudhuri J., Tian M., Khuong C., Chua K., Pinaud E., Alt F.M. Transcription targeted DNA deamination by
the AID antibody diversification enzyme // Nature. – 2003. – Vol.422. - N6933. - P.726-730.
Chiang S.C., Yu J.C., Lee S.T. Transkinetoplastidyia in arsenite-resistant Leishmania major // Mol. Biochem.
Parazitol. – 1996. - Vol.82. - N 1. – P.121-124.
Chaudhuri S., Maliga P. Sequence directed C-to-U editing of the plastid psbL mRNA are located within a 22
nucleotide segment spanning the editing site // EMBO J. – 1996. – Vol.15. - № 21. – P.5958- -5964.
Chen Z., Hirano A., Wong T.C. Isolation and characterization of intranuclear ribonucleoprotein complexes
accosiated with dsRNA adenosine deaminase from brain cells: implications for RNA-editing and
hypermutation of viral RNA in the CNS // J. Neurovirol. – 1995. – Vol.1. - № 3-4. - P.295-306.
Chen Z., Eggerman T.L., Potosky D., Alborati M., Patterson A.P. Calcium increases ApoB mRNA editing.
// Bioch. Biophys. Res. Commun. - 2000. - Vol.277. - N1. - P.221-227.
Chen Z., Eggerman T.L., Patterson A.P. Phosphorilation is a regulatory mechanism in ApoB mRNA edditing.
// Bioch. J. – 2001. - Vol.357. - Pt3. - P.661-672.
Cheng Q., Jayan J.C., Casey J.L. Differential inhibition of RNA editing in Hepatitis Delta virus Genotype III by
the short and long forms of HDAg // J. Virol. – 2003. - Vol.77. - N14. - P.7786-7795.
108
л
Cheng Y.W., Visomirski-Robic L.M., Gott G.M. Non-templated addition of nucleotides to the 3’ end of
nascent RNA during RNA editing in Physarum // EMBO J. – 2001. - Vol.20. - N6, - P.1405-1414.
Cho D.S., Yang W., Lee J.T., Shiekhattar R., Murray J.M., Nishikura K. Requirement of dimerization for RNA
editing activity of adenosine deaminases acting on RNA // J. Biol. Chem. – 2003. - Vol.278. - N19, - P.1709317102.
Corele R.A., Read L.K., Riley G.R., Nellissery J.K. Allen T.E., Kable M.L.,Washal M.D., Seiwert S.D., Myler
P.S., Stuart K.D. Complexes from Tryhanosoma brucei that exhibit deletion editing and other editing—
associated propeties // Mol. Cell. Biol. – 1996. - Vol16. - ,№4. – P.1410-1418.
Corell R.A., Feagin J.E., Riley G.R., Strickland T., Guderian J.A., Myler P.J., Stuart K. Trypanosoma brucei
minicircles encode multiple guide RNAs which can direct editing of extensively overlapping sequences. //
Nucl. Acid. Res. – 1993. – Vol. 21. - № 18. - P.4313-4320.
Corneille S., Lutz K., Maliga P. Conservation of RNA editing between rise and maize plastids: are most editing
events dispensable? // Mol. Gen. Genet. – 2000. - Vol.264. - N4, - P.419-424.
Covello P.S., Gray M.W. On the evolution RNA editing // Trend. Genet.– 1993. – Vol.9.- № 8, - P. 265-268.
Covello P.S.,Gray M.W. RNA editing in plant miochondria // Nature. – 1989. - Vol.341. - P.662-666.
Crain P.F., Alfonso J.D., Rozenski J., Kapuchos S.T., McCloskey J.A., Simpson L. Modification of the
universaly unmodified uridine-33 in a mitochondria imported edited tRNA and the role of the anticodon arm
structure on editing efficiency // RNA. – 2002. - Vol.8. – N6. - P.752-761.
Cruz-Reyes J., Rusche L.N., Piller K.J., Sollner-Webb B. Trypanosome brucei RNA-editing: adenosine
nucleotides inversly affert U-deletion and U-insertion reactions at mRNA cleavage // Mol. Cell. Biol. – 1998. –
Vol.1. - № 3. – P. 401-409.
Cruz-Reyes J., Rusche L.N., Sollner-Webb B. Trypanosome brucei U unsertion and U deletion activities copurify with an enzymatic editing complex but are differentionally optimized // Nucl. Acid. Res. – 1998. Vol.26. - № 16. - P.3634-3639.
Cruz-Reyes J., Sollner-Webb B. Trypanosome U-deletional RNA editing involves guide RNA-directed
endonuclease cleavage , terminal-U-exonuclease and RNA ligase activities // PNAS. – 1996. – Vol.93. - № 17.
- P.8901-8906.
Cruz-Reyes J., Zhelonkina A.G., Rusche L.N, Sollner-Webb. Trypanosome RNA editing simple guiding RNA
features enhance U deletion 100-fold // Mol. Cell Biol. – 2001. - Vol.21. - N3. - P.884-892.
Cruz-Reyes J., Zhelonkina A.G., Huang C.E., Sollner-Webb B. Distinct function of two RNA ligases in active
T.brucei RNA editing complexes // Mol. Cell. Biol. – 2002. - Vol.22. - N13. - P.4652-4660.
Davidson N.O., Anant S., MacGinnitie A.J. Apolipoprotein B messenger RNA editing: insights into the
molecular regulation of post-transcriptional cutidine deamination // Curr. Opin. Lipidology. – 1995. - Vol.6. № 2. - P.70-74.
Davies M.S., Wakkis S.C., Dricoll D.M., Wynne J.K., Williams G.W., Powell L.M., Scott J. Sequence
requirements for apolipoprotein ApoB RNA editing in transfected rat hepotome cells // J. Biol. Chem. – 1989.
– Vol.264. - № 23. - P.13395-13398.
Desterro J.M., Keegan L.P., Lafarga M., Berciano M.T., O’Connell M., Carmo-Fonseka M. Dynamic
association of RNA-editing enzymes with nucleolus // J. Cell. Sci. – 2003. – Vol.116. - NPt-9. - P.1805-1818.
Dewey R.E., Levings C.S., Timothy D.H. Nоvel recombinations in the maize mitochondrial genome priduce a
unique transcriptional unit in the Texas male sterile cytoplasm // Cell. – 1986. – Vol.44. - P.439-449.
Diaz M., Storb U. A novel AIDs deaminase in the delivery of error-prone polymerases to immunoglobulin
genes.// DNA Repair (Amst). – 2003. – Vol.2. - N5. - P.623-627.
109
л
Dietrich A., Small I., Cosset A., Weil J.H., Marechal-Drouard L. Editing and import: strategies for providing
plant mitochondria with a complete set of functional transfer RNAs // Biochimie. – 1996. – Vol.78. - № 6. P.518-529.
Doi T., Kinoshita K., Ikegwa M., Muramatsu M., Honjo T. De novo protein synthesis is required for the AID
function in class-switch rec.ombination // PNAS. – 2003. – Vol.100. - N5. - P.2634-2638.
Domingo G.J., Palazzo S.S., Wang B., Pannicucci B., Salavati R., Stuart K.D. Dyskinetoplastic T.brucei
contains functional editing complexes // Eukar. Cell. – 2003. – Vol.2. - N3. - P.569-577.
Dorner M., Altman M., Paabo S., Morl M. Evidence for import of a lysyl-tRNA into marsupial mitochondria. //
Mol. Biol. Cell. – 2001. – Vol.12. - N 9. - P.2688-2698.
Douce R., Neuburger M. The uniquenes of plant mitochondria // Annu. Rev. Plant. Physiol. Plant. Mol.Biol. - 1989. – Vol.40. - P.371-414 .
Doyle M., Jantsch M.F. Distinct in vivo roles for dsRNA-binding domains of the Xenopus RNA-editing
enzyme ADAR1 in chromosomal targeting // J. Cell Biol. – 2003. - Vol.161. - N2. - P.309-319.
Drescher A., Hupfer H., Nicel C., Albertazzi F., Hohmann U., Herrmann R.G., Maier R.M. C-to-U conversion
in trhe ndhI/ndhG of plastid from monocot plants: convential editing in an unconventional small reading
frame? // Mol. Genet. Genomics. – 2002. - Vol.267. - N2. - P.262-269.
.Drozdz M., Palazzo S.S., Salavati R., O’Rear J., Clayton C., Stuart K. TbMP81 is required for RNA-editing in
T.brucei // EMBO. – 2002. - Vol.21. - N7. - P.1791-1799.
Eckmann C.R., Neunteufl A., Pfaffstetter L., Jantsch M.F. The human but not Xenopus RNA editing enzyme
ADAR1 has an atypical nuclear localization signal and displays the characteristics of shuttling protein // Mol.
Biol. Cell. – 2001. – Vol.12. - N7. – P.1911-1924.
Edqvist J., Burger G., Gray M.V. Expression of Mitochondrial Protein-coding Genes in Tetrahymena
pyriformis // J. Mol. Biol. - 2000. – Vol.297. - N2. - P.381-393.
Estevez A.M., Simpson L. Uridine insertion/deletion RNA editing in Trypanosoma mitochondria – a reveiw. //
Gene. – 1999. – Vol.240. - N2. - P.247-260.
Estevez A.M., Thiemann O.H., Alfonzo J.D., Simpson L. T7 RNA polymerase-driven transcription in mitochondrion of Leichmania tarentolae and Trypanosoma brucei // Mol.Biochem.Parasitol.1999. – Vol.103. - N2. P.251-259.
Faivre-Nitschke S.E., Nazoa P., Gualberto J.M., Grienenberger J.M., Bonnard G. Wheat mitochondria ccmB
encodesthe membrane domain of a putative ABC transporter involved in cytochrome-c biogenesis. BBA. –
2001. – Vol.1519. - N3. – P.199-208.
Farre J.C., Leon G., Jordana X., Araya A. Cis-recognition elements in plant mitochondrion RNA-editing // Mol
Cell. Biol. – 2001. – Vol.21. - N20. - P.6731-6737.
Farrow M.A., Nordin B.E., Schimmel P. Nucleotide determinants for tRNA-dependent amino acid
discrimination by a class 1 tRNA-synthetase // Biochemistry. – 1999. – Vol.38. - N51. - P.16898-16903.
Fey J., Weil J.H., Tomita K., Cosset A., Dietrich A., Small I., Marechal-Droard L. Role of editing in plant
mitochondrial transfer RNAs // Gene. – 2002. – Vol.6. - N1. - P. 21-24.
Fey J., Weil J.H., Tomita K., Cosset A., Dietrich A., Small I., Marechal-Droard L. Editing of plant mt-tRNAs.
// Acta Biochim. Pol. – 2001. – Vol.48. - N2. - P.383-389.
Forget L., Ustinova J., Wang Z., Huss V.A., Lang B.F. Hyaloraphidium curvatum: a linear mitochondrial
genome, tRNA-editing, and an evolutionary link to lower fungi // Mol. Biol. Evol. – 2002.,- Vol.19. - N3,
P.310-319.
Foster S.J., Dorner T., Lipsky P.E. SHM of the VκJκ rearrangements: targeting of RGYW motifs on both DNA
110
л
strands and preferential selection of mutated codons within RGYW motifs // Eur. J. Immun. – 1999. – Vol.29. N12. - P.4011-4021.
Fox T.D.,Leaver C.J. The Zea mays mitochondrial gene coding cytochrome oxidase subunit 11 has an
intervening sequenceand does not contain TGA codons // Cell. – 1981. – Vol.26. – P.519-525.
Frech G.C., Simpson L. Uridin/insertion into preedited mRNA by mitochondrial extract from Leishmania
tarentolae: stereochemical evience for the enzyme cascade model // Mol. Cell. Biol. – 1996. - Vol.16. - № 8. P.4584-4589.
Frick F., Bohlooly-Y. M., Linden D., Olsson B., Tornell J., Eden S., Oscarsson J. Long-term grow hormone
excess induces marked alteration in lipoprotein metabolism in mice // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. - 2001. – Vol..281. - N6. - P.E1230-T1231.
Fujino T., Navaratnam N., Jarmuz A., von HaesslerA., Scott J. CU editing of apolipoprotein-B mRNA in
marsupials: identification and characterisation of Apobec-1 from the American opossum Monodelphys
domestica // Nucl. Acid. Res. – 1999. – Vol.27. - N13. - P.2662-2671.
Fuleihan R.L. The hyper IgM syndrome // Curr. Allergy Rep. - 2001. – Vol.1. - N5. - P.445-450.
Gallagher L.J., Bets S.K., Chase C.D. Mitochondrial RNA editing truncates a chimeric ORF associated with Smale-sterility in maize // Curr. Genet. - 2002. – Vol..42. - N3. - P.179-184.
Gallo A., Thomson E., Brindle J., O’Connell M.A., Keegan L.P. Micro-processing events in mRNAs identified
by DHPLC analysis // Nucl. Acid. Res. – 2002. – Vol.30. - N18. - P.3945-3953.
Gao G., Simpson L. Is trypanosome brucei REL1 RNA ligase specific for U-deletion RNA editing and REL2
RNA ligase specific for U-insertion editing? // J. Biol. Chem. – 2003., May 14 [Epub ahead print].
Green N.S., Liu M.M., Scharff M.D. Immunoglobulin hypermutation in cultured cells. // Immun. Rev. – 1998.
– Vol.162. - P.77-87.
Geige P., Brennicke A. RNA-editing in Arabidopsis mitochondria effects 441 C to U changes in ORFs. //
PNAS. – 1999. – Vol.96. - N26. P.15324-15329.
Gerber A., O'Connell M.A., Keller W. Two forms of human dsRNA-specific editase-1 (hRED1) generated by
the insertion of an Alu-cassette // RNA. – 1997. – Vol.3. - № 5. - P. 453-463.
Gerber A.P., Keller W. RNA editing by base deamination : more enzymes , more targets, new mysteries // //
Trend. Biochem. Sci. – 2001. – Vol..26. - N6. - P.376-384.
Gerin J.L. Animal models of HDV infectiopn and disease // ILAR J. – 2001. – Vol..42. - N2. - P.103-106.
Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. The RNA World. // N.Y.: Publ. CSHL-Press. - 1999. – 709p.
Giangreco A., Sowden M.P., Mikityansky I., Smitch H.C. Ethanol stimulates ApoB mRNA editing in the
absence of de novo RNA or protein synthesis // Bioch. Biophys. Res. Comm. – 2001. – Vol.289. - N5. P.1162-1167.
Gibson J.,Crow M.,Kearns J. Kinetoplast DNA minicircles are inherited from both parents in genetic crosses
of Trypanosoma brucei // Parasitol. Res. – 1997. – Vol.85. - N 5. – P.483-538 .
Goringer H.U., Koslowsky D.J., Morules T.U., Stuart K. The formation of mitochondrial ribonucleoprotein
complexes involving guide RNA molecules in Tryponosoma brucei // RNA. – 1994. – Vol.91. - № 5. P.1776-1780.
Gotoh B., Komatsu T., Takeuchi K., Yokoo J. Paramyxovirus accessory proteins as interferon antagonists. //
Mocrobiol. Immunol. – 2001. – Vol.45. - N12. – P.787-800.
Gott J.M., Visomirski-Robic L.M., Hunter J.L. Substitutional and insertional RNA editing of the cytochrome
– C oxidase subunit 1 mRNA of Physarum polycephalum // J. Biol. Chem. – 1993. – Vol.268. - № 34. -
111
л
P.25483-25486.
Gott J.M., Emeson R.B. Functions and mechanisms RNA editing // Annu. Rev. Genet. – 2000. – Vol.34. P.499-531.
Grams J., McManus M.T., Hajduk S.L. Processing of polycistronic gRNAs is associated with RNA editing
complexes in T.brucei // EMBO J. – 2000. – Vol.19. - N20. - P.5525-5552.
Gray M.W., Cedergren R.,Abel Y., Sankoff D. On the evolutionary origin of the plant mitochondrion and its
genome. // .PNAS. – 1989. – Vol..86. - P.2267-2321.
Greger I.H., Khatri L., Ziff E.B. RNA editing at arg607 controls AMPA receptor exit from the endoplasmatic
reticulum // Neuron. - 2002. – Vol.34. - N5. - P.759-772.
Greider C.W., Blackburn E.H. A telomeric sequence in the RNA of Tetrahymena telomerase required for
telomer repeat synthesis // Nature. – 1989. – Vol.337. - P.331-336.
Grienenberger J.M. RNA editing in plant organelles // RNA editing .The alteration of protein coding sequences of RNA / Ed. R.Benne – London: Publ. Ellis Harwood Ltd. – 1993. - P.154-180.
Gualberto J.M., Bonnard G., Lamattina L., Grienenberger J.M. Expression of the wheat mitochondrial
nad3/rps12 transcription unit: correlation between editing and mRNA maturation // Plant. Cell. – 1991. –
Vol.3. - P.1109-1120.
Gualberto J.M., Lamattina L., Bonnard G.,Weil J.H., Grienenberger J.M. RNA editing in wheat mitichondria
results in the conservation of protein sequences // Nature. – 1989. – Vol.341. - P.660-662.
Gull K. The biology of kinetoplastid parasites: insight and challenges from genomics and post-genomics // Int.
J. Parasitol. – 2001. – Vol.31. - N5-6. - P.443-452.
Gurevich I., Englander M.T., Adlersberg M., Siegal N.B., Schmaus C. Modulation of serotonin 2C receptor
editing by sustained changes in serotoninergic neurotransmission // J. Neurosci. - 2002b. – Vol..22. - N24. P.10529-10532.
Gurevich I., Tamir H., Arango V., Dwork A.J., Mann J.J., Schmaus C. Altered editing of serotonin 2C receptor
pre-mRNA in prefrontal cortex of depressed suicide victims // Neuron. – 2002. – Vol.34. - N3. - P.349-356.
Hajduk S.L. Defining the editing “reaction” // Trend. Microbiol. – 1997. – Vol.5. - N1. - P.699-703.
Hale S.P., Auld D.S., Schmidt E., Schimmel P. Discrete determination in transfer RNA for editing and
aminoacylation // Science. – 1997. – Vol.276. - № 5316. - P.1250-1252.
Handa H., Nakajima K. Different organization and altered transcription of the mitichondrial atp6 gene
male-sterile cytoplasm of rapeseed (Brassica-Napus L) // Curr.Genet. – 1992. – Vol.21. - P.153-159.
in
Harris R.S., Petersen-Mahrt S.K., Neuberger M.S. RNA editing enzyme Apobec1 and some of its gomologs
can act as DNA mutators // Mol. Cell. – 2002. – Vol.10. - N5. - P.1247-1253.
Harvey S.C., Koster A., Yu H., Skolnick P., Baumbarger P., Nisenbaum E.S. AMPA receptor function is
altered in GluR2-deficient mice // J. Mol. Neurosci. – 2001. – Vol.17. - N1. – P.35-43.
Hatzoglou E., Rodakis G.C., Lecanidou R. Complete sequence and gene organization of the mito- chondrial
genome of the land snail Albinaria courelea // Genetics. – 1995. – Vol.140. - № 4. - P.1353-1366.
Hausmann S., Jacques J.P., Kolakofsky D. Paramyxovirus RNA editing and the requirement for hexamer
genome length // RNA. – 1996. – Vol. 2 - № 10. - P.1033-1045.
Heinemann T., Metzger S., Fisher E.A., Breslow J.L., Huang L.S. Alternative polyadenilation of
apolipoprotein B RNA is a major cause of B-48 protein formulation in rat hepatoma cell lines transfected with
human apoB-100 minigenes // J. Lipid. Res. – 1994. – Vol.35. - N12. – P.2200-2211.
112
л
Heisel R., Combettes B., Brennicke A. Evidence for RNA editing in mitochondria of all major groups of land
plants except the Bryophyta // PNAS. – 1994. – Vol.91. - № 2. - P. 629 - 633.
Heisel R., Brennicke A. cDNA cloning of mitichondrial transcripts from Oenothera // Plant .Science. – 1987. - Vol.51. – P.225-230.
Helm M., Brule H., Degoul F., Cepanec C., Leroux J.P., Giege R., Florentz C. The presence of modified
nucleotides is required for cloverleaf folding of a human mitochondrial tRNA // Nucl. Acid. Res. – 1998. – - № 7. - Vol.26. - P.1636-1643.
Heltzer M., Schweyen R.V., Mueller M.W. DNA-polymerization catalysed by a group II intron RNA in vitro. //
Nucl. Acid. Res. – 1997. – Vol. 25. - № 9. - P.1825-1829.
Henderson J.O., Blanc V., Davidson N.O. Isolation, characterisation and developmwental regulation of the
human apobec-1 complementation factor (ACF) gene // BBA. – 2001. – Vol.1522. - N1. - P.22-30.
Henze K., Martin W. How do mitochondrial genes get into the nucleus? // Trend. Genet. – 2001. – Vol.17. N7. - P.383-387.
Herbert A., Alfken J., Kim Y.G., Mian I.S., Nishikura K., Rich A. A Z-DNA binding domain present in the
human editing enzyme, dsRNA adenosine deaminase // PNAS. – 1997. – Vol.94. - № 16. - P.8421-8426.
Herbert A., Lowenhoupt K., Spitzner J., Rich A. Double-stranded RNA adenosine deaminase binds Z-DNA
in vitro // Nucl. Acid. Symp. Ser. – 1995. – Vol.33. - P.16-19.
Herbert A., Rich A. RNA processing and the evolution of eukaryotes // Nat. Genet. – 1999. – Vol.21. - N3. P.265-269.
Herbert A., Rich A. Left-handed Z-DNA: structure and function // Genetica. – 1999. – Vol.106. - N1-2. P.37-47.
Herbert A., Rich A. The role of binding domains for dsRNA and Z-DNA in the in vivo editing of minimal
substrates by ADAR1 // PNAS. – 2001. – Vol..98. - N21. - P.12132-12137.
Herbert A., Wagner S., Nickerson J.A. Induction of protein translation by ADAR1 within living cell nuclei is
not dependent on RNA editing // Mol. Cell. – 2002. – Vol.10. - N5. - P.1235-1246..
Herrmann R.G., Maier R.M., Schmitz-Linneweber C. Eukariotic genome evolution: rearrangement and
coevolution of compartmentalized genetic information // Philos. Trans. R. Soc. Long. B. Biol. Sci. – 2003. Vol.358. - N1429. – P.87-97.
Hernould M., Mouras A., Litvak S., Araya A. RNA Editing of the Mitochondrial atp9 Transcript from Tobacco
// Nucl. Acid. Res. – 1992. – Vol.20. - P.1809-1810.
Hersberger M., Innerrarity T.L. Two efficiency elements flanking the editing site of cytidine 6666 in the
apolipoprotein B mRNA support mooring-dependent editing // J. Biol. Chem. – 1998. – Vol.273. - № 16. - ,
P.9435-9442.
Hersberger M., Patarroyo-White S., Arnold K.S., Innerrarity T.L. Phylogenetic analysis of the apolipoprotein-B
mRNA-editing region. Evidence for a secondary structure between the mooring sequence and the 3' efficiency
element // J.Biol. Chem. – 1999. – Vol.274. - N49. – P.34590-34597.
Hersberger M., Patarroyo-White S., Qian X, Arnold K.S., Rohrer L, Balestra ME, Innerrarity T.L Regulatable
liver expression of the rabbit ApoB mRNA-editing enzyme catalytic polypeptide 1 (apobec1) in mice lacking
endogenous APOBEC-1 leads to aberrant hyperediting // Biochem. J. – 2003. – Vol..369. – NPt2. - P.255-262.
Herrick-Davis K., Grinde E., Niswender C.M. Serotonin 5-HT2C receptor RNA-editing alters receptor basal
activity : implications for serotoninergic signal transduction // J.Neurochem. – 1999. – Vol.73. - N4. P.1711-1717.
Hirano K., Yong S.G., Farese R.V., Naig J., Sande E., Warburton C., Powell-Braxton L.M., Davidson N.O.
113
л
Targeted disruption of the mouse apobec-1 gene abolishes apolipoprotein B mRNA editing and eliminates
apolipoprotein B48 // J. Biol. Chem. – 1996. – Vol.271. - №17. - P.9887- 9890.
Hirose T., Fan H., Suzuki J.Y., Wakasugi T., Tsudzuki T., Rossel H., Suguira M. Occurance of silent RNA
editing in chloroplasts: it's species specificity and the influence of enviromental and developmental conditions.
// Plant. Mol. Biol. – 1996. – Vol.30. - № 3. – P.667-672.
Hirose T., Kusumegi T., Sugiura M. Translation of tobacco chloroplast rps14 mRNA depends on a SnineDalgorno-like sequences in the 5'-untranslated region but not on internal RNA editing in the coding region. //
FEBS Lett. – 1998. – Vol.430. - № 3. -P.257-260.
Hirose T., Kusumegi T., Tsudzuki T., Suguira M. RNA-editing sites in tobacco chloroplast transcript: editing
as a possible regulator of chloroplast RNA polymerase activity // Mol. Gen. Genet. – 1999. – Vol..262. - N3. - ,
P.462-467.
Hirose T., Sugiura M. Both RNA editing and RNA cleavage are required for translation of tobacco chloroplast
ndhD mRNA: a possible regulatory mechanism for the expressions of a chloroplast operon consisting of
functionally unrelated genes // EMBO J. – 1997. – Vol.16. - N22. - P.6804-6811
Hirose T., Sugiura M. Involvement of a site-specific trans-acting factor and common RNA-bindung protein in
the editing of chloroplast mRNAs: development of a chloroplast in vitro RNA editing system // EMBO J. - 2001. – Vol.20. - N5. - P.1144-1152.
Ho C.K., Shuman S. Bacteriophage T4 RNA ligase 2 (gp24.1) exemolifies a family of RNA ligases found in all
phylogenetic domains // PNAS. – 2002. – Vol.99. - N20. - P.12709-12714.
Hoch B., Maier R.M., Appel K., Igloi G.L., Kossel H. Editing of the chloroplast mRNA by creation of
initiation codon // Nature. – 1991. – Vol.353. - P.187-180 .
Honjo T., Kinoshita K., Muramatsu M. Molecular mechanism of CSR: linkage with SHM // Annu. Rev.
Immun. – 2002. – Vol.20. - P.165-196.
Horton T.L., Landweber L.E. Rewriting the information in DNA: RNA editing in kinetoplastids and
myxomycetes // Curr. Opin. Microbiol. – 2002. – Vol.5. - N6. - P.620-626.
Horton T.L., Landweber L.E. Evolution of four types of RNA editing in myxomycetes // RNA. – 2000. –
Vol. 6. - N10. - P.1339-1346.
Horvat A., Berry E.A., Maslov D.A. Translation of the edited mRNA for cytochrome-b in trypanosome
mitochondria // Science. - 2000. – Vol.287. - N5458. - P.1639-1640.
Howad W., Kempken F. Cell type-specific loss of atp6 RNA editing in cytoplasmic male sterile sorghum
bicolor // PNAS. – 1997. – Vol.94. - № 20. - P.11090-11095.
Hsu S.C., Syu W.J., Sheen I.J., Liu H.T., Jeng K.C., Wu G.C. Varied assembly and RNA editing afficiencies
between genotypes I and II HDV and their implications // Hepatology. – 2002. – Vol.35. - N3. - P.665-672.
Huang C.E., Cruz-Reyes J., Zhelonkina A.G., O’Hearn S., Wirtz E., Solner-Webb B. Roles for ligases in the
RNA editing complex of T.brucei: band IV is needed for U-deletion and RNA repair // EMBO J. – 2001. –
Vol.20. - N17. - P.4694-4703.
Huang C.E., O’Hearn S.F., Solner-Webb B. Assembly and function of the RNA editing in T.brucei requires
band III protein // Mol. Cell. Biol. – 2002. – Vol.22. - N9. - P.3194-3203.
Igo R.P., Weston D.S., Ernst N.L., Panigrahi A.K., Salavati R., Stuart K. Role of uridylate-specific
exoribonuclease activity in T.brucei RNA editing // Eukar. Cell. - 2002. – Vol.1. - N1. - P.112-118.
Igo R.P., Lawson S.D., Stuart K. RNA sequences and base pairing effects on insertion editing in T.brucei //
Mol Cell. Biol. – 2002. – Vol..22. - N5. - P.1567-1576.
Iseni F., Baudin F., Garcin D., Marq J.B., Ruigrok R.W., Kolakofsky D. Chemical modification of nucleotide
114
л
bases and mRNA editing depend on hexamer or nucleoprotein phase in Sendai virus nucleocapsids // RNA. 2002. – Vol.8. - N8. - P.1056- 1067.
Itchoda N., Nishizawa S., Nagano H., Kubo T., Mikam K. The sugar beet mitochondrial nad4 gene: an intron
loss and its phylogeneti implication in the Caryophyllales // Theor. Appl. Genet. – 2002. – Vol.104. - N2-3. - ,
P.209-213.
Ito Y., Nakazono M., Kadowaki K., Tsutsumi N., Hirai A. RNA-editing of transcripts of the gene for
apocytochrome-B (cob) in rice mitochondria // Genes. Genet. Syst. – 1996. – Vol.71. - № 2. - P.85-89.
Iwabuchi M., Kyozuka J., Shimamoto K. Processing followed by complete editing of an altered mitochondrial
atp6 RNA restores fertility of cytoplasmic male sterile rice // Embo J. – 1993. – Vol.12. - № 4. - P. 1437-1446.
Jacobs H., Bross L. Towards an understanding of SHM // Curr. Opin. Immunol. – 2001. – Vol.13. - N2. –
P.208-218.
Jaffares D.C., Poole A.M., Penny D. Relicts from the RNA-world // J. Mol. Evol. – 1998. – Vol.46. - № 1. –
P.18-36.
Jaikaran D.C., Collins C.H., MacMillan A.M. A-to-I editing by ADAR2 requires formation of a ternary
complex on the GluR-B R/G site // J. Biol. Chem. – 2002. – Vol.277. - N40. - P.37624-37629.
Jakubowski H. Proofreading in vivo. Editing of homocysteine by amynoacyl-tRNA synthetases in Escherichia
Coli // J. Biol. Chem. – 1995. – Vol.270. - № 30. - P.17672-17673.
Janke A., Feldmaier-Fuchs G., Thomas W.K., Von Halseler A., Paabo S. The mursupial mitochondrial genome
and the evolution of placental mammalians // Genetics. – 1994. – Vol.137. - № 1. – P. 243-256.
Janke A., Paabo S. Editing of a tRNA anticodon in marsupial mitochondria changes it's codon recognbtion. //
Nucl. Acid. Res. – 1993. – Vol. 21. - № 7. - P.1523-1525.
Janke A., Xu X., Arnson U. The complete mitochondrial genome of the Wallaroo (Macropus robustus) and the
phylogenetic relatioship among monotremata, Marsupialia, and Eutheria // PNAS. – 1997. – Vol. 94. № 4.
- P.1276-1281.
Jayan G.C., Casey J.L. Increased RNA editing and inhibition of HDV replication by high-level expression of
ADAR1 and ADAR2 // J. Virol. - 2002a. – Vol.76. - N8. - P.3819-3827.
Jayan G.C., Casey J.L. Inhibition of HDV RNA editing by short inhibitory RNA-mediated knockdown of
ADAR1 but not ADAR2 expression // J. Virol. - 2002b. – Vol.76. - N23. - P.12399-12404.
Kabb A.L., Oppegard L.M., McKenzie B.A., Connell G.J. A mRNA determinant of gRNA-directed
kinetoplastid editing // Nicl. Acid. Res. – 2001. – Vol.29. - N12. - P.2575-2580.
Kable M.L., Seiwert S.D., Heidmann S., Stuart K. RNA-editing: a mechanism for gRNA-specified uridylate
insertion into precursor mRNA // Science. – 1996. – Vol.273. - № 5279. - P.1189-1195.
Kable M.L., Heidmann S., Stuart K.D. RNA-editing: getting U into RNA // Trend In Biochemistry Science
(TIBS). – 1997. – Vol.22. - №5. - P.162-166.
Kapushos S.T., Alfonzo J.D., Rubio M.A., Simpson L. End proccessing precedes mitochondrial importation
and -editing of tRNAs in Leishmania.tarentolae // J. Biol. Chem. – 2000. – Vol.275. - N48. - P.37907-37914.
Karcher D., Bock R. Site-selective inhibition of plastid RNA editing by heat shock and antibiotics: a role for
plastid translation in RNA editing // Nucl. Acid. Res. – 1998. – Vol.26. - № 5. - P.1185-1190.
Karcher D., Bock R. The aminoacid sequence of a plastid protein is developmentally regulated by RNA editing
115
л
// J.Biol.Chem. - 2002a. – Vol.277. - N7. - P.5570-5574.
Karcher D., Bock R. Temperature sensitivity of RNA editing and intron splicing reaction in the plastid ndhB
transcript // Curr. Genet. - 2002b. – Vol.41. - N1. – P.48-52.
Karpinska B., Karpinski S., Hallgren J. The chlB gene encoding a subunit of light-independent
protochlorophyllide reductase is edited in chloroplast of conifers // Curr. Genet. – 1997. – Vol.31. - № 4. P.343-347.
Kato A., Kiyotomi K., Sakai Y., Yoshida T., Nagai Y. The paramyxovirus , Sendai virus, V-protein encodes a
luxury function required for viral pathogenesis // EMBO J. – 1997. – Vol.16. - N13. - P.578-587.
Kawahara Y., Kwak S., Sun H., Ito K., Hashida H., Aizawa H., Jeong S.Y., Kanasawa I. Human spinal
motoneurons expressed low relative abundance of GluR2 mRNA: an implication for excitotoxity in ALS // J.
Neuorochem. – 2003. – Vol.85. - N3. - P.680-689.
Kawasaki F., Collins S.C., Ordway R.W. Synaptic calcium-channel function in Drosophila: analysis and
transformation rescue of temperature-sensitive paralytic and lethal mutations of cacophony // J. Neurosci. 2002. – Vol.22. - N14. - P.5856-5864.
Keegan L.P., Gerber A.P., Brindle J., Leemans R., Gallo A., Keller W., O′Connell M.A. The properties of a
tRNA-specific adenosine deaminase from Drosophila melanogaster support on evolutionary link between premRNA editing and tRNA-modification // Mol. Cell. Biol. – 2000. – Vol..20. - N3. - P.825-833.
Keller W., Wolf J., Gerber A. Editing of messenger RNA precursors and of tRNA by adenosine to inisine
conversion // FEBS Lett. – 1999. – Vol.452. - N1-2. - P.71-76.
Kempken F., Mullen J.H., Pring D.R., Tang H.V. RNA editing of Sorghum mitochondrial atf6 transcripts
changes 15 amino acids and generates a carboxy-terminus identical to yeast // Curr. Genet. – 1991. – Vol. 20. P.417-422.
Kim U.G., Lowenhaupt K., Schwartz T., Rich A. The interaction betweeb Z-DNA and the Zab domain of
dsRNA-dependent adenosine deaminase characterized using fusion nucleases // J.Biol.Chem. – 1999. –
Vol. 274. - N27. - P.19081-19086.
Kim U.G., Wang Y., Sanford T., Zebg Y., Nishikura K. Molecular cloning of cDNA for dsRNA agenosine
deaminase, a candidate enzyme for nuclear RNA editing // PNAS. – 1994. – Vol.91. - № 24. - P.11457-11461.
Kinoshita K., Honjo T. Linking CSR with SHM. // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. – 2001. – Vol.2. - N7. P.493-503.
Klein K.G., Olson C.L., Donelson J.E., Engman D.M. Molecular comparison of the mitochondrial and
cytoplasmic hsp70 of Trypanosoma cruzi, brucei and Leichmania major // J. Microbiol. Eukaryot. – 1995. Vol.42. - № 5. - P. 473-476.
Knight R.D., Freeland S.J., Landweber L.F. Rewiring the keyboard: evolvability of the genetic code // Nat.Rev.
Genet. – 2001. - Vol.2. - N1. - P.49-58.
Knight S.W., Bass B.L. The role of RNA editing by ADARs in RNAi // Mol. Cell. – 2002. - Vol.10. - N4. P.809-817.
Koller J., Muller U.F., Scmidt B., Missel A., Kruft V., Stuart R., Goringer H.U. Trypanosoma brucei a BP21.
An arginine-rich mitochondrial protein that binds to guide RNA with hight affinity // Journal Biological
Chemistry. – 1997. - Vol.272. - № 6. – P. 2449-2457.
Konstantinov Y.M., Moller I.M. A leucin motif in the amino acid sequence of subunit 9 of the mitochondrial
ATPase, and other hydrophobic membrane proteins, that is highly conserved by editing // FEBS Lett. – 1994. Vol.354. - № 3. – P.245-247.
Kortenbruck G., Berger E., Speckmann E.J., Musshoff U. RNA editing at the Q/R site for the GLUR2,
GLUR5, and GLUR6 in hippocampus and temporal cortex from epileptic patients // Neurobiol. Dis. – 2001. -
116
л
Vol.8. -
- N3. - P.459-468.
Koslowsky D.J., Bhat G.J., Read L.K., Stuart K. Cycles of progressive realignment of gRNA with mRNA in
RNA editing // Cell. – 1991. - Vol.67. - № 3. – P.537-546.
Koslowsky D.S., Yahampath G. Mitochondrial mRNA 3'-cleavage/polyadenylation and RNA-editing in
Trypanosoma brucei are independent events // Molecul. Biochem. Parasitol. – 1997. - Vol.90. - № 1. –
P. 81-94.
Kubo T., Mikami T. A duplicated sequence in sugarbeet mitochondrial transcripts is differentially edited:
analysis of orfB and it's derivative orf324 mRNAs // BBA. – 1996. - Vol.1307. - № 3. - P.259-262.
Kubo N., Takano M., Nishiguchi M., Kadowaki K. Mitochondrial sequence migrated downstream to a nuclear
V-ATPase B gene is transcribed but non-functional // Gene. – 2001. - Vol.271. - N2. - P.193-201.
Kudla J., Igloi G., Metzlaff M., Hagemann R., Kossel H. RNA editing in tobacco chloroplasts leads to
formation of a translatable psbL messenger RNA by a C-to-U substitution within the initiation codon // EMBO
J. – 1992. - Vol.11. - P.1099-1103.
Kugita M., Kaneko A., Yamamoto Y., Takeya Y., Matsumoto T., Yoshinaga K. The complete nucleotide
sequence of the hornwort (Anthoceros formosae) chloroplast genome: insight into the earliest land plants //
Nucl. Acid. Res. - 2003a. - Vol.31. - N2. - P.716-721.
Kugita M., Yamamoto Y., Fujikawa T., Matsumoto T., Yoshinaga K. RNA editing in hornwort chloroplast
makes more than half the genes functional // Nucl. Acid. Res. - 2003b. - Vol.31. - N9. - P.2417-2423.
Kung S.S., Chen Y.C., Lin W.H., Chen C.C., Chow W.Y. Q/R RNA editingof the AMPA receptoer subunit 2
(GRIA2) transcript evolves no later then the appearence cartilaginous fiches // FEBS Lett. – 2001. - Vol.509. N2. - P.277-281.
Kurihara-Yonemoto S., Handa H. Low temperature affects the processing pattern and RNA editing status of the
mitochondrial cox2 transcripts in wheat // Curr. Genet. – 2001. - Vol.40. - N3. – P.203-208.
Kyrabayashi A., Ueshima R. Complete sequence of the mitochondrial DNA of the primitive opisthobranch
gastropod Pupa strigosa: systematic implication of the genome organization // Mol. Biol. Evol. – 2000. –
Vol.17. - N2. – P.266-277.
Laforest M.J., Roewer I., Lang B.F. Mitochondrial tRNAs in the lower fungus Spizellomyces punctatus: tRNA
editing and UAG "stop"- codons recognized as lencine // Nucl. Acid. Res. – 1997. – Vol.25. - № 3. P.626-632.
Lai F., Chen C.X., Carter K.C., Nishikura K. Editing of glutamate receptor B subunit ion channel RNAs by
four alternatively spliced DRADA2 dsRNA adenosine deaminase // Mol. Cell. Biol. – 1997. - Vol.17. - № 5. P.2413-2424.
Lai F., Drakas R., Nishikura K. Mutagenic analysis of dsRNA adenosine deaminase, a candidate enzyme for
RNA editing of glutamate-gated ion channel transcripts // J. Biol. Chem. – 1995. – Vol.270. - № 29. P.17098-17105.
Lai M.M. The molecular biology of hepatits delta
P 259-286.
virus // Annu. Res.Biochem. – 1995. - Vol.64. –
Lau P.P., Villanueva H., Kobayashi K., Nakamuta M., Chang B.H., Chan L. A DnaJ protein, apobec1-binding
protein-2, modulates ApoB mRNA editing // J. Biol. Chem. – 2001. - Vol.276. - N49. - P.46445-46452.
Lamattina L., Weil G.H., Grienenberger J.M. RNA editing at a splising site of NADH degydrogenase subunit
1V gene transcript in wheat mitochondria // FEBS Lett. – 1989. - Vol.258. – P.79-83.
117
л
Landweber L.F., Gilbert W. Phylogenetic analysis of RNA editing – a primitive genetic phenomen // PNAS. 1994. - Vol.91. - № 3. - P.918-921.
Landweber L.F, Gilbert W. RNA-editting as a source of genetic variation // Nature. – 1993. - Vol.363. P.179- 182.
Landweber L.F, Kari L. The evolution of cellular compyting: nature΄s solution to a computional problem //
Biosystems. – 1999. - Vol.52. - N1-3. - P.3-13.
Lavrov D.V., Brown W.M., Boore J.L. A novel type of RNA editing occurs in the mitochondrial tRNA of the
centipede Lithobius forficatus // PNAS. – 2000. – Vol.97. - N25. - P.13738-13742.
Lau P.P., Chang B.H., Chan L. Two-hybrid cloning identifies an RNA-binding proteinm, GRY-RBP , as a
component of apobec1 editosome // Bioch. Biophys. Res. Commun. – 2001. – Vol.282. - N4. - P.977-983.
Laxminarayana D., Khan I.U., Kammer G. Transcript mutations of the alpha regulatory subunit of protein
kinase A and up-regulation of the RNA editing gene transcript lupus T lymphocytes // Lancet. – 2002. –
Vol.360. - N9336. - P.842-849.
Lee C.J., Kong H., Manzini M.C., Albuquerque C., Chao M.V., McDermott A.B. Kainate receptors expressed
by a subpopulation of developing nociceptors rapidly switch from high to low Ca+2 permeability // J. Neurosci.
– 2001. – Vol.21. - N13. - P.4572-4581.
Leeuwen F.W., Kleijn D.P., Hurk H.H., Neubauer A., Sonnemans M.A., Slujis J.A., Koycu A. Frameshift
mutants of beta amyloid precursor protein and ubiquitin-B in Alzheimer's and Down patients // Science. –
1998. – Vol.279. - № 5348. - P.242-247.
Lee S.Y., Lee S.T., Chang K.P. Transkinetoplastidy – a novel phenomen involving bulk alteration of
mitochondrion-kinetoplast DNA of a trypanosomatid protozoan // J. Protozool. – 1992. – Vol.39. - N 1. P.190-196.
Lehmann K.A., Bass B.L. DsRNA adenosine deaminases ADAR1 and ADAR2 have overlapping specificities.
// Biochemistry. – 2000. – Vol..39. - N42. - P.12875-12884.
Lei M., Samuel C.E. Adenovirus VAI RNA antagonizes the RNA-editing activits of the ADAR adenosine
deaminase // Virilogy. – 1998. – Vol.245. - № 2. - P.188-196.
Leung S.S., Koslowsky D.J. Interaction of mRNAs and gRNAs involved in trypanosome mitochondria RNA
editing: structure probing of an mRNA bound to its cognate gRNA // RNA. – 2001. - Vol.7. - N12. - P.18031816.
Leung S.S., Koslowsky D.J. RNA editing in T.brucei: characterization of gRNA U-tail interactions with
partially edited mRNA substrates // Nucl. Acid. Res. – 2001. - Vol.29. - N3. - P.703-709.
Levitan A., Xu Y.X.., Ben-Dov C., Ben-Shlomo H., Zhabg Y., Michaeli S. Characterization of a novel
trypanosomatid small nucleoar RNA // Nucl. Acid. Res. – 1998. - Vol.26. - № 7. – P.1775-1783.
Liao W., Hong S.H., Chan B.H., Rudofph F.B., Clark S.C., Chan L. Apobec-2, a cardiac- and skeletal musclespecific member of the cytidine deaminase supergene family // Bioch.Bioph.Res.Commun.- 1999. – Vol.260. N2. - P.398-404.
Liang X.H., Liu L., Michaeli S. Identification of the first trypanosome H/ACA RNA that guides pseudouridine
formation on rRNA // J. Biol. Chem. – 2001. - Vol.276. - N43. – P. 40313-40318.
Lieber M. Antibody diversity: a link between CSR and SHM // Curr. Biol. – 2000. - Vol.10. - N21. – P.R797R800.
Lin F.M., Lee C.M., Wang N.C., Chao M. Initiation of RNA replication of cloned Taiwan-3 isolate of HDV
genotype III in cultured cells // Bioch. Biophys. Res. Comm. – 2003. - Vol.306. - N4. – P.966-972.
Linden D., Sjoberg A., Asp L., Carlsson L., Oscarsson J. Direct effects of growth hormone on production and
118
л
secretion of ApoB from rat hepatocytes // Am. J. Physiol. Endocr. Metab. – 2000. - Vol.279. - N6. - E1335E1346.
Lipowsky G., Bischoff F.R., Izaurralde E., Kutay U., Schefter S., Gross H.J., Beier H., Gerlich D. Coordination
of tRNA nuclear export with processing of tRNA // RNA. – 1999. - Vol.5. - N4. - P.539-549.
Liu M.M., Zhu M., Schartt M.D. Sequence dependent hypermutation of immunoglobulin heavy chain in
cultered B-cells // PNAS. – 1997. – Vol.94. - N10. - P.5284-5289
Liu Y., George C.X., Patterson J.B., Samuel C.E. Functionally distinct dsRNA-binding domaing associated
with alternative splice site variants of the interferon-inducible dsRNA – specific adenosine deaminase // J. Biol.
Chem. – 1997. - Vol.272. - № 7. - P. 4419-4428.
Liu Y., Samuel C.E. Editing of glutamate receptor subunit B pre-mRNA by splice-site variants of interferoninducible dsRNA-specific adenosin deaminase ADAR1 // J.Biol.Chem. – 1999. - Vol.274. - N8. - P.50705077.
Liu Y., Wolf K.S., Samuel C.E., Jacobs B.L. Vaccinia virus E3L interferon resistance protein inhibits the
interferon-induced adenosin deaminase A-to-I editing activity // Virology. – 2001. - Vol.289. - N2. - P.378-387.
Liu Y., Lei M., Samuel C.E. Chimeric dsRNA-specific adenosin deaminase ADAR1proteins reveal functional
selectivity of dsRNA-binding domains from ADAR1 and protein kinase PKR // PNAS. – 2000. - Vol.97. N23. - P.12541-12546.
Lonergan K.M., Gray M.W. Editing of transfer RNA in Acanthamoeba costellanii mitochondria // Science. 1993. – Vol.259. - № 5096. – P.812-816.
Lorentz A., Plonne D., Schulze H.P., Dargel R. Dexamethasone enhanced by insulin, but not by thyroid
hormones stimulates apolipoprotein B mRNA editing in cultured rat hepatocytes depending on the
developmental stage // FEBS Lett. – 1996. – Vol.391. - № 1-2. – P.57-62
Lowe D.L., Jahn K., Smith D.O. Glutamate receptor editings in the mammalian hippocampus and avian
neurons // Mol. Brain. Res. – 1997. - Vol.48. - № 1. – P.37-44.
Lu B.W., Hanson M.R. A Single Homogenous Form of ATP6 Protein Accumulates in Petunia Mitochondria
Despite the Presense of Differentially Edited atp6 Transcript // Plant. Cell. – 1994. - Vol.6. - P.1955-1968.
Lu B., Wilson R.K., Phreaner C.G., Mulligan R.M., Hanson X. Protein polymorphism generated by
differential RNA editing of Plant mitochondrial rps12 gene // Mol. Biol. Cell. – 1996. – Vol.16. - № 4. P.1543-1549.
Lu M.Z., Smith A.E., Wang X.R. RNA editing in gymnospers and it's impact on the evolution of the mitochondrial
cox1 gene // Plant. Mol. Biol. -.1998. – Vol.37. - № 2. - P.225-234.
Lutz K.A., Maliga P. Lack of conservation of editing sites in mRNA that encode subunits of the NAD(P)H
dehydrogenase complex in plastid and mitochondria of Arabidopsis thaliana // Curr. Genet. – 2001. – Vol..40. - ,
N3. - P.214-219.
Lye L.F., Chen D.H., Suyama Y.Selective import of nucledar-encoded tRNA into mitichondria of the
protozoan Leichmania tarentolae // Mol. Biochem. Parasitol. – 1993. – Vol.58. - № 2. - P.233-245.
Ma E., Tucker M.C., Chen Q., Haddad G.G. Developmental expression and enzymatic activity of pre-mRNA
deaminase in D.melanogaster // Brain. Res. Mol. Brain. Res. – 2002. – Vol.102. - N1-2. – P.100-104.
Maas S., Kim Y., Rich A. Sequence, genomic organization and functional expression of the murine tRNAspecific adenosine deaminase ADAT1 // Gene. – 2000. - Vol.243. - N1-2. - P.59-66.
Mangeat B., Turelli P., Caron G., Friadli M., Perrin L., Trono D. Broad antiretroviral defence by human
APOBEC3G through lethal editing of nascent reverse transcripts // Nature. – 2003. - May 28 [Epub ahead of
print].
119
л
Maslov D.A., Nawathean P., Scheel J. Partial kinetoplast–mitochondrial gene organisation and expression in
the respiratory deficient plant trypanosomatid Phytomonas serpens // Molecul. and Biochem. Parasitol. – 1999.
– Vol.99. - P.207-221 .
Maslov D.A., Avila H.A., Lake J.A., Simpson L . Evolution of RNA editing in kinetoplastid protozoa //
Nature. – 1994. – Vol.368. – P.345-348. .
Maas S., Melcher T., Seeburg P.H. Mammalian RNA-dependent deaminases and edited mRNAs // Curr. Opin.
Cell. Biol. – 1997. – Vol.9. - № 3. – P.343-349.
Maas S., Melher T., Herb A., Seeburg P.H., Keller W., Krause S., Higuchi M., O'Connell M.A. Structural
requirement for RNA editing in glutamate receptor pre-mRNAs by recombinant dsRNA adenosine deaminase.
// J. Biol. Chem. – 1996. – Vol.271. - № 21. – P.12221-12226
Maas S., Patt S., Schrey M., Rich A. Underediting of GluR-B mRNA in malignant gliomas // PNAS. – 2001. Vol.98. - N25. – P.14687-14692.
MacGinnitie A.J., Anant S., Davidson N.O. Mutagenesis of apobec-1, the catalytic subunit of the mammalian
apolipoprotein B mRNA editing enzyme, reveals distinct domains that mediate cytosine nucleoside deaminase
RNA binding, and RNA editing activity // J. Biol.Chem. – 1995. – Vol.270. - №24. - P.14768-14775.
Mahendran R., Spottswood M.S., Ghate A., Ling M.L., Jeng K., Miller D.L. Editing of the mitochondrial
smale subunut rRNA in Physarum polycephalum // EMBO J. – 1994. – Vol.13. - N1. – P.232-240.
Marchfelder A., Brennike A., Binder S. RNA-editing is required for efficient excision of tRNA (Phe) from
precursors of plant mitochondria // J. Biol. Chem. – 1996. – Vol. 271. - № 4. – P.1898-1903.
Marechal-Dronard L., Cosset A., Remacle C., Ramamonjisoa D., Deitrich A. A single editing event is a
prerequisite for efticient processing of potato mitochondrial phenylalanine tRNA // Mol. Biol. Cell. – 1996. –
Vol.16. - № 7. – P.3504-3510.
Marechal-Dronard L., Kumar R., Remacle C., Small I. RNA editing of larch mitochondrial tRNA (His)
precursors is a prerequisite for processing // Nucl. Acid. Res. – 1996. - Vol.24. - №16. – P.3229-3234.
Mayer M., Schiffer S., Marchfelder A. TRNA 3’-processing in plants: nuclear and mitochondrial activities
differ // Biochemistry. – 2000. – Vol.39. - N8. – P.2096-2105.
McGormick-Graham M., Romero D.P. A Single telomerase DNA is sufficient for the synthesis of variable
telomeric DNA repeats in ciliates of the genus Paramecium // Mol. Cell. Biol. – 1996. - Vol.16. - № 4. P.1871-1879.
McManus M.T., Adler B.K., Pollard V.W., Hajdyk S.L. Trypanosoma brucei guide RNA poly(U) tail is
stabilized by cognate mRNA // Mol. Cell. Biol. – 2000. – Vol.20. - N3. - P.883-891.
McManus M.T, Shimamura M, Grams J, Hajdyk S.L. Identification of candidate mitochondrial RNA editing
ligase from T.brucei // RNA. – 2001. – Vol.7. - N2. - P.167-175.
Meffre E., Catala N., Seltz F., Ficher A., Nussenzweig M.C., Durandu A. Somatic ypermutation shapes the
antibody repertuare of memory B cellsin human // J. Exp. Med. – 2001. – Vol.194. - N3. – P.375-378
Mehta A., Kinter M.T., Sherman N.E., Driscoll D.M. Molecular cloning of apobec-1 complementation factor, a
novel RNA-binding protein involved in the editing of apolipoprotein B mRNA // Mol.Cell.Biol. – 2000. Vol.20. - N5. - P.1846-1854.
Mehta A., Driscoll D.M. Identification of domains in apobec1 complementation factor required for RNA
binding and apoB mRNA editing // RNA. – 2002. – Vol.8. - N1. - P.69-82.
Meli M., Albert-Fournier B., Maurel M.C. Recent findings in the modern RNA world // Int. Microbiol. – 2001.
– Vol.4. - N1. - P.5-11.
Michel F., Umesono K., Oseki H. Comparative and functional anatomy of group 11 catalitic introns – a review.
120
л
// Gene. – 1989. – Vol.82. – P.5-30.
Miller D., Mahendran R., Spottswood M., Ling M., Wang S., Yang N., Costandy H. RNA editing in
mitochondria of Physarum polycephalum. // RNA editing: The alteration of protein coding sequences of RNA
/by ed. Benne R. – London: Publ.Ellis Horwood Ltd. – 1993. – P.87-103.
Melcher T., Maas S., Higuchi M., Keller W., Seeburg P.H. Editing of alpha-amino-3-hydroxy-5methylisoxazole-U-propionic acid receptor Glu-RB pre-mRNA in vitro reveals site-selective adenosine to
inosine conversion // J. Biol. Chem. – 1995. - Vol.270. - № 15. - P.85-89.
Militello K.T., Read L.K. Coordination of kRNA editing and polyadenilation in Trypanosome brucei
mitochondria: complete editing is not required for long poly-A tract addition // Nucl. Acid. Res. – 1999. Vol.27. - N5. - P.1377-1385.
Minegishi Y., Lavoie A., Cunnigham-Rundles C., Bedard P.M., Hebert J., Cote L., Dan K., Sedlak D., Buckley
R.H., Fisher A., Durandy A., Conley M.E. Mutations in AID in patient with hyper IgM syndrome // Clin.
Immunol. – 2000. – Vol.97. – N3. – P.203 -210.
Missel A., Goringer H.U. Trypanosoma brucei mitochondria contain RNA helicase activity // Nucl. Acid. Res.
– 1994. – Vol.22. - № 20. - P.4050-4056.
Mittaz L., Antonarakis S.E., Higuchi M., Scott H.S. Localization of a novel human RNA-editing deaminase
(hRED2 or ADARB2) to chromosome 10p15 // Hum. Genet. – 1997. – Vol.100. - № 3-4. - P.398-400.
Miyamoto T., Obokato J., Sugiura M. Recognition of RNA editing sites is directed by unique proteins in
chloroplast: biochemical identification of cis-acting elements and trans-acting factors involved in RNA editing
in tobacco and pea chloroplasts // Mol. Cell. Biol. – 2002. – Vol.22. - N19. - P.6726-6734.
Miyata Y., Sugiura C., Kobayashi Y., Hagiwara M., Sugita M. Chloroplast ribosomal S14 protein transcript is
edited to create a translation initiation codon in the moss Physcomitrella patens // BBA. – 2002. – Vol..576. - N3. - P.346-349.
Morl M., Dorner M., Paabo S. C to U editing and modifications during the maturation of the mitochondrial
tRNA (Asp) in marsupials // Nucl. Acid. Res. – 1995. – Vol.23. - № 17. – P.3380-3384.
Morse D.P., Aruscavage P.J., Bass B.L. RNA hairpins in noncoding regions of human brain and
Caenorhabditis elegans mRNA are edited by adenosine deaminases that act on RNA // PNAS. – 2002. –
Vol. 99. - N12. - P.7906-7911.
Mrowka C., Schedl A. Wilms’ tumor supressor gene WT1: from structure to renal pathophysiologic features //
J. Am. Soc. Nephrol. – 2000. – Vol.11 (Suppl 16:S). - P.106-115.
Mu J.J., Chen D.S., Chen P.J. The conserved serin 177 in the delta antigen of HDV is one putative
phosphorilation site and is required for efficient viral RNA replication // J. Virol. – 2001. – Vol.75. - N 19. P.9087-9095.
Mukhopadhyay D., Anant S., Lee R.M., Kennedy S., Viskochil D., Davidson N.O. CU editing of
neurofibromatosis 1 mRNA occurs in tumors that express both the type II transcript and apobec-1, the catalytic
subunit of the apoB mRNA editing enzyme // Am. J. Hum. Genet. – 2002. – Vol.70. – N1. - P.38-50.
Muller U.F., Goringer H.U. Mechanism of the gBP21-mediated RNA/RNA annealing reaction: matchmaking
and charge reduction // Nucl. Acid. Res. – 2002. – Vol.30. - N2. - P.447-455.
Muller U.F., Lambert L., Goringer H.U. Annealing of RNA editing substrates faciliated by gRNA-binding
protein gBP21 // EMBO J. – 2001. – Vol..20. - N6. – P.1394-1404.
Mulligan R.M., Leon P., Walbot V.Transcriptional and posttranscriptional regulation of maize mitochondial
gene expression // Mol . Cell. Biol. – 1991. - Vol.11. - P.533-543.
121
л
Mulligan R.M., Maliga P. RNA Editing in Mitochondria and Plastids // A Look Beyong Transcription:
Mechanims Determing mRNA and Translation in Plants / Eds. Bailiey-Serres J., Gallie D.R. – Baltimore:
Amer. Soc. Plant. Physiol. – 1998. - P.153-161.
Mukhopadhyay D., Plateroti M., Anant S., Nassir F., Samarut J., Davidson N.O. Thyroid hormone regulates
hepatic triglyceride mobilization and ApoB mRNA editing in a murine model of congenital hypothyroidism //
// Endocrinology. – 2003. – Vol.144. - N2. - P.711-719.
Mundel C., Schuster W. Less of RNA editing of rps1 sequence in Oenothera mitochondria // Curr. Genet. –
1996. – Vol..30. - № 5. - P.455-460.
Muramatsu M., Kinochita K., Fagarasan S., Yamada S., Shinkai Y., Honjo T. Class switch recombinational
hypermutation require activation-induced cytidin-deaminase (AID), a potential RNA-editing enzyme // Cell. 2000. – Vol.102. - N5. - P.553-563.
Muramatsu M., Sankaranand V.S., Anant S., Sugai M., Kinochita K., Davidson N.O., Honjo T. Specific
expression of activation-induced cytidine deaminase (AID), a novel member of the RNA-editing deaminase
family in GCs B-cell // J. Biol. Chem. – 1999. – Vol.274. – N26. – P.18470-18476.
Nagalla S.R., Barry B.J., Spindel E.R. Cloning of complementary DNA encoding the amphibian bombesin—
like peptides Phe8 and Leu8 phyllolitozin from Phyllomeduga Sauvagei: patential role of U to C RNA editing
in generating neuropeptide diversity // Mol. Endocrinol. – 1994. - Vol.8. - №8. - P.943-951.
Nagaoka H., Muramatsu M., Yamamura N., Kinoshita K., Honjo T. AID-directed hypermutation in the
immunoglobuli Smu region: implication in a common step of CSR and SHM // J. Exp. Med. – 2002. Vol.195. - N4. - P.529-534.
Nagent J.M., Palmer J.D. RNA-mediated transfer of the cox2 gene from the mitochondrion to the nucleus
during flowering plant evolution // Cell. – 1991. - Vol.66. - P.473-481.
Nakajima Y., Mulligan R.M. Heat stress results in incomplete C-to-U editing of maize chloroplast mRNAs and
correlates with changes in chloroplast transcription rate // Curr. Genet. – 2001. - Vol.40. - N3. - P.209-213.
Nakazono M., Ito Y., Tsutsumi N., Hirai A. The gene for a subunit of an ABC-type heme transporter is
transcribed together with the gene for subunit 6 of NADH dehydrogenase in rice mitochondria // Curr. Genet.
1996. - Vol.29. - № 5. – P. 412-416.
Navaratnam N., Bhattacharya S., Fujino T., Patel D., Jurmus A.L. Evolutionary origins of apoB mRNA
editing: catalysis by a cytidine deaminase that has acquired a novel RNA-binding motif at its active site // Cell.
-1995. - Vol.81. - № 2. - P.187-195.
Nishikura K., Kim U. Double-stranded RNA adenosine deaminase : a potential agent for RNA editing ?
// RNA-editing /Ed. R.Benne. – London: Publ. Ellis Horwood Ltd. – 1993. - P.180-193.
Niswender C.M., Herrick-Davis K., Dilley G.E., Meltzer H.Y., Overholser J.C., Stockmeier C.A., Emeson
R.B., Sanders-Buch E. RNA editing of the human serotonin 5-HT2C receptor : alterations in suicide and
implication for serotoninergic pharmacotherapy // Neuropsyhopharmacology. – 2001. - Vol.24. - N5. P.478-491.
Noguchi E., Shibasaki M., Inudou M., Kamioka M., Yokouchi Y., Yamakawa-Kobayashi K., Hamagushi H.,
Matsui A., Arinami T. Association between a new polymorphism in the AID (AICDA) gene and atopic asthma
and the regulation of total serum IgE levels // J. Allerg. Clin. Immun. – 2001. - Vol.108. - N3. - P.382-386.
Notsu Y., Masood S., Nishikawa T., Kubo N., Akiduki G., Nakazono M., Hirai A., Kadowaki K. The
complete sequence of the rice (Oryza sativa L) mitochondrial genome: frequent DNA sequence acquisition and
loss during the evolution of flowering plants // Mol. Gen. Genomics. – 2002. - Vol.268. - N4. - P.434-445.
Novo F.J., Kruszewski A., MacDermot K.D., Goldsprink G., Gorecki D.C. Editing of human alpha-
122
л
galactosidase RNA resulting is a pyrimidine to purine conversation // Nucl. Acid. Res. – 1995. - Vol.23. № 14. - P.2636-2640.
O'Connell M.A., Gerber A., Keller W. Purification of human dsRNA-specific editase 1 (hRED1) involved in
editing of brain glutamate receptor B pre-mRNA // J. Biol. Chem. – 1997. - Vol.272. - № 1. - P. 473-478.
Oda K., Yamato K., Ohta E., Nakamura Y., Takemura M., Nozato N., Akashi K., Kancgae T., Ogura Y., Kohchi T., Ohyama K. Gene organization deduced from the complete sequence of liverwort Marchantia polymorpha mitochondrial DNA – a primitive form of plant mitochondrial genome // J.Mol.Biol. – 1992. Vol.223. - P.1-7 .
Ohyama K., Ogura Y., Oda K., Yamato K., Ohta E., Nakamura Y., Takemura M., Nozato N., Akashi K.,
Kanegae T., Yamada Y. Evolution of organeller genomes in Evolution of life. Fossils molecules and culture.
/Eds. Osawa S. @ Honjo T. - Berlin: Publ. Springer – Verlag. – 1991. -P.187-198.
Okazaki I., Yoshikawa K., Kinoshita K., Muramatsu M., Nagaoka H., Honjo T. AID deaminase links CSR and
SHM // Ann. N.Y. Acad. Sci. – 2003. - Vol.987. - P.1-8.
Okazaki I., Kinoshita K., Muramatsu M., Yoshikawa K., Honjo T. The AID enzyme induces CSR in fibroblasts
// Nature. – 2002. - Vol.416. - N6878. – P.340-345.
Olsen L.C., Aasland R., Wittner C.U., Krokan H.E., Helland D.E. Molecular cloning of human uracil-DNA
glycosylase , a highly conserved DNA repair enzyme // EMBO J. – 1989. - Vol.8. - P. 3121-3125.
Oppegard L.M., Kabb A.L., Connell G.J. Activation of gRNA directed editing of a cytochrome–b mRNA // J.
Biol. Chem. – 2000. - Vol.275. - N43. - P.33911-33919.
Oximoto R., Wolstenholme D.R. A set of tRNA that lack either the TpsiC arm or dihydrouridine arm: towards
a minimal tRNA adaptor // EMBO J. – 1990. - Vol.9. - № 10. - P.3405-3411.
Oyoshi T., Kawai K., Sugiuama H. Efficient C2’alpha–hydroxylation of deoxyribose in protein–induced Zform DNA // J. Am. Chem. Soc. – 2003. - Vol.125. - N6. - P.1526-1531.
Pak B.J., Pang S.C. Developmental regulation of the translational repressor Nat-1 during cardiac development
// J. Mol. Cell. Cardiol. – 1994. - Vol.3. - N9. - P.1717-1724.
Palazzo S.S., Panigrahi A.K., Igo R.P., Salavati R., Stuart K. Kinetoplastid RNA editing ligases: complex
association, characterization, and substrate requirements // Mol. Biochem. Parasitol. – 2003. - Vol.127. - N2. P.161-167.
Palmer J.D. A single birth of all plastids? // Nature. – 2000. – Vol.405. – P.32-33.
Panigrahi A.K., Gygi S.P., Ernst N.L., Igo R.P., Palazzo S.S., Schnaufer A., Weston D.S., Carmean N.,
Salavati R, Aebersold R., Stuart K.D. Association of two novel proteins, TbMP52 and TbMP48, with the
T.brucei RNA editing complex // Mol. Cell. Biol. - 2001a. - Vol.21. - N2. - P.380-389.
Panigrahi A.K., Schnaufer A., Carmean N., Igo R.P., Gygi S.P., Ernst N.L., Palazzo S.S., Weston D.S.,
Aebersold R., Salavati R., Stuart K.D. Four related proteins of the T,brucei RNA editing complex // Mol. Cell.
Biol. - 2001b. - Vol.21. - N20. - P.6833-6840.
Panigrahi A.K., Schnaufer A., Ernst N.L., Wang B., Carmean N., Salavati R., Stuart K. Identification of novel
component of T.brucei editosome // RNA. - 2003a. - Vol.9. - N4. - P.484-492.
Panigrahi A.K., Allen T.E., Stuart K., Haynes P.A., Gygi S.P. Mass spectrometric analysis of the editosome
and other multiprotein complexes in T.brucei // J. Am. Soc. Mass. Spectr. - 2003b. - Vol.14. - N7. - P.728-735.
Papavasiliou F.N., Schatz D.G. SHM of Ig-genes: merging mechanism for genetic diversity // Cell. – 2002. Vol.109. - Suppl : S35-44.
Paquin B., Laforest M.J., Forget L., Roewer I., Wang Z., Longcore J., Lang B.F. The fungal mitochondrial
genome project: evolution of fungal mitochondrial genomes and their gene expression // Curr. Genet. – 1997. -
123
л
Vol.31. - № 5. - P.380-395.
Patton D.E., Silva T., Bezamilla F. RNA editing generates a diverse array of transcript encoding squid Kv2
K+- channels with altered functional properties // Neuron. – 1997. - Vol.19. - № 3. - P. 711-722.
Peeters N.M., Hanson M.R. Transcript abundance supercedes editing efficiency as a factor in developmental
variation of chloroplast gene expression // RNA. - 2002. - Vol.8. - N4. - P.497-511.
Pelletier M., Miller M.M., Read L.K. RNA-binding properties of the mitochondrial Y-box protein RBP-16.
// Nucl. Acid. Res. – 2000. - Vol.28. - N5. - P.1266-1275.
Pelletier M., Xu Y., Wang X., Zahariev S., Pongor S., Aletta J.M., Read L.K. Arginine methylation of a
mitochondrial gRNA RNA binding protein from T.brucei // Mol. Biochem. Parasitol. – 2001. - Vol.118. - N1.
- P.49-59.
Pelletier M., Read L.K RBP-16 is a multifunctional gene regulatory protein involved in editing and
stabilization of specific mitochondrial mRNAs in T.brucei // RNA. – 2003. - Vol.9. - N4. - P.457-468.
Peris M., Simpson A.M., Grunstein V., Liliental V.E., Frech G.C., Simpson L. Native qel analysis of
ribonucleoprotein complexes from a Leichmania tarentolae mitochondrial extract // Mol. Biochem. Parasitol. 1997. - Vol.85. - №1. - P.9-24.
Perrotta G., Cavallotti A., Quagliariello C. Reduced requirement for RNA editing in the mitochondrial cox3
transcript of Olea europaeal // Curr. Genet. – 1997. - Vol.31. - № 2. - P.185-189.
Peters N.T., Rohrbach J.A., Zalevski B.A., Byrkett C.M., Vaughn J.C. RNA editing and regulation of
Drosophila 4f-rnp expression by sas-10 antisense readthrough mRNA transcripts // RNA. – 2003. - Vol.9. - N6. - P.698-710.
Petersen S., Casellas R., Reina-San-Martin B., Chen H.T., Difilippantonio M.J., Wilson P.C., Hanitsch L.,
Celeste A., Muramatsu M., Pilch D.R., Redon C., Reid T., Bonner W.M., Honjo T., Nussenzweig M.C.,
Nussenzweig A. AID is required to initiate Nbs1/gamma-H2AX focus formation and mutations at sites of class
switching // Nature. – 2001. - Vol.414. - N6864. - P.660-665.
Petersen-Mahrt S.K., Harris R.S., Neuberger M.S. AID mutates E.coli suggesting a DNA deamination
mechanism for antibody diversification // Nature. – 2002. - Vol.418. - N6893. - P.99-103.
Petersen-Mahrt S.K., Neuberger M.S. In vitro Deamination of cytosine to uracil in ssDNA by ApoB editing
complex catalytic subunit 1 (Apobec1) // J. Biol. Chem. – 2003. - Vol.278. - N22. - P.19583-19586.
Petschek J.P., Mermer M.J., Scheckelhoff M.R., Simone A.A., Vaughn J.C. RNA-editing in Drosophila 4f-rnp
gene nuclear transcripts by multiple A-to-G coversions // J. Mol. Biol. – 1996. - Vol.259. - № 5. - P.885-890.
Petzelt C., Joswig G., Mincheva A., Lichter P., Stammer H., Werner D. The centrosomal protein antrosomin A
and the nuclear protein centrosomih B derive from one gene by post-transcriptional processes involving RNA
editing // J. Cell. Sci. – 1997. - Vol.110. - № 20. – P.2573-2578.
Phreaner C.G., Williams M.A., Milligan R.M. Incomplete editing of rps12 transcripts results in the synthesis
of polymorphic polypeptides in plant mitochondria // Plant. Cell. – 1996. - Vol.8. - №1. - P.107-117.
Piller K.J., Decker C.J., Rusche L.N., Sollner-Webb B. Trypanosoma brucei mitochondrial guide RNAmRNA chimera-forming activity cofractionates with an editing-domain-specific endonuclease and RNA ligase
and mimicked by heterologous nuclease and RNA ligase // Mol. Cell. Biol. – 1995. - Vol.15. - №6. P.2925-2932
Piller K.J., Rusche L.N., Cruz-Reyes J., Sollner Webb B. Resolution of the RNA editing gRNA-directed
endonuclease from two other endonucleases of Trypanosoma brucei mitochondria // RNA. – 1997. - Vol.3. № 3. - P.279-290.
Piller K.J., Rusche L.N., Sollner-Webb B. Trypanosoma brucei RNA editing. A full round of uridilate
insertional editing in vitro mediated by endonuclease and RNA ligase // J. Biol. Chem. – 1996. - Vol.271. -
124
л
№ 9. - P.4613-4619.
Pollard V.W., Harris M.E., Hajduk S.L. Native mRNA editing complexes from Trypanosoma brucei
mitochondria // EMBO J. – 1992. – Vol.11. - № 22. - P.4429-4438.
Pollard V.F., Hajduk S.L. Trypanosoma equiperdum minicircles encode three distinct primary transcripts
which exhibit guide RNA characteristics // Mol. Cell. Biology. – 1991. – Vol.11. - N3. - P.1668-1675.
Pollard V.W., Rohrer S.P., Michelo Hi E.F., Hancock K., Hajduk S.L. Organization of minicircle genes for
guide RNAs in Trypanosoma brucei // Cell. – 1990. – Vol. 63. - № 4. - P.783-790.
Polson A.G., Ley H.L.- 3rd, Bass B.L., Casey J.L. HDV RNA editing is highly specific for the amber/W site
and is suppressed by HDAg // Mol. Cell. Biol. – 1998. – Vol.18. - N4. - P.1919-1926.
Poulson H., Nillson J., Damgaard C.K., Egebjerg J., Kjems J. GRM mediated the export of ADAR1 through a
nuclear export signal within the Z-DNA binding domain // Mol. Cell. Biol. – 2001. – Vol.21. - N22. –
P.7862-7871.
Price R.D., Weiner D.M., Chang M.S., Sanders-Buch E. RNA editing of human serotonin 5-HT2C receptor
alters receptor-induced activation of G13 protein // J. Biol. Chem. – 2001. - Vol.276. - N48. - P.44663-44668.
Rabinovici R., Kabir K., Chen M., Su Y., Zhang D., Yang J.H. ADAR1 is involved in the development of
microvascular lung injury // Circ. Res. – 2001. – Vol.88. - N10. - P.1066-1071.
Raitskin O., Cho D.S., Sperling J., Nishikura K., Sperling R. RNA editing activity is associated with splicing
factors in InRNP particles: The nuclear pre-mRNA processing machinery // PNAS. – 2001. - Vol.98. - N12. P.6571-6576.
Ramanathan Y., Song L., Mathews M.B., Tolias P.P. Functional cloning of genes encoding dsRNA binding
protein // Methods. – 2003. – Vol.30. - N4. - P.348-352.
Read L.K., Fich W.R., Muthiani A.M., Stuart K. Maxicircle DNAand edited mRNA sequences of closly
related trypanosome species: implication of RNA editing for evolution of maxicircle genome // Nucl. Acid.
Res. - 1993a. – Vol.21. - N17. - P.4073-4078 .
Read L.K., Jacob A.N., Muthiani A.M., Stuart K. Sequences of three Trypanosoma congolense maxicircle
genes allow prediction of regions encoding transcripts that undergo extensive RNA editing // Mol. Biochem.
Parasitol. - 1993b. – Vol..60. - N 2. – P.337-341.
Reed M.L., Hanson M.R. A heterologous maize rpoB editing site is recognized by transgenic tobacco
chloroplasts // Mol. Cell. Biol. – 1997. – Vol.17. - №12. - P.6948-6952.
Reed M.L., Lyi S.M., Hanson M.R. Edited transcript compete with unedited mRNAs for trans-acting editing
factors in higher plant chloroplasts // Gene. - 2001b. - Vol.272. - N1-2. - P.165-171.
Reed M.L., Peeters N.M., Hanson M.R. A single alteration 20 nt 5’ to an editing target inhibits chloroplast
RNA editing in vivo // Nucl. Acid. Res. - 2001a. - Vol.29. - N7. - P.1507-1513.
Reenan R.A., Hanrahan C.J., Barry G. The mle (napts) RNA helicase mutation in drosophila results in a
splicingcatastrophe of the para Na+ channel transcript in region of RNA-editing // Neuron. – 2000. – Vol..25. N1. - P.139-149.
Reenan R.A. The RNA world meets behavior: AI prer-mRNA editing in animals // Trend. Genet. – 2001. Vol.17. - N2. –P. 53-56.
Riley G.R., Corell R.A., Stuart K. Multiple guide RNA for identical editing of Trypanosoma brucei
apocytochrome-b mRNA have an unusual minicircle location and are developmentally regulated // J. Biol.
Chem. – 1994. - Vol.269. - № 8. - P.6101-6108.
Rosenthal J.J., Bezanilla F. Extensive editing of mRNAs for the squid delayed rectifier K+-channel regulates
subunit tetramerization // Neuron. – 2002. - Vol.34. - N5. - P.743-757.
125
л
Rueter S..M., Dawson T.R., Emeson R.B. Regulation of alternative splicing by RNA editing // Nature. –
1999. - Vol.399. - N6731. – P.75-80.
Ruf S., Kossel H. Tissue-specific and differential editing of the two ycf3 editing sites in maize plastids //
Curr. Genet. – 1997. - Vol.32. - №1. - P.19-23.
Rusch L.N., Cruz-Reyes J., Piller K.J., Sollner-Webb B. Purification of a functional enzymatic editing
complex from Trypanosoma brucei mitochondria // EMBO J. – 1997. - Vol.16. - № 13. - P. 4069-4081.
Rusche L.N., Piller K.J., Sollner-Webb B. Guide RNA-mRNA chimeras, which are potential RNA editing
intermediates, are formed by endonuclease and RNA ligase in a Trypanosoma mitochondrial extract // Mol.
Cell. Biol. – 1995. - Vol.15. - № 6. - P.2933-2941.
Salavati R., Panigrahi A.K., Moroch B.A., Palazzo S.S., Igo R.P., Stuart K. Endoribonuclease activities of
T.brucei mitochondria // Mol. Biochem. Parasitol. – 2002. – Vol.120. - N1. - P.23-31.
Samuel C.E. Antiviral action of interferons // Clin. Microbiol. Rev. – 2001. - Vol.14. - N4. - P.778-809.
Sanchez A., Trappier S.G., Mahy B.W., Peters C.J., Nichol S.T. The virion glycoproteins of Ebola viruses are
encoded in two reading frames and are expressed through transcriptional editing // PNAS. – 1996. – Vol.93. № 8. - P.3602-3607.
Sasaki Y., Kozaki A., Ohmori A., Iguchi H., Nagano Y. Chloroplast RNA editing required for functional
acetyl-CoA carboxylase in plants // J. Biol. Chem. – 2001. – Vol.276. - N6. - P.3937-3940.
Sasaki T., Yukawa Y., Miyamoto T., Obokato J., Sugiura M. Identification of RNA editing sites in chloroplast
transcript from the maternal and paternal progenitors of tobacco (Nicotiana tabacum): comparative analysis
shows the involvement of distinct trans-factors for ndhD editing // Mol. Biol. Evol. – 2003. – Vol.20. - N7. P.1028-1035.
Sato S., Wong S.K., Lazinsky D.W. HDV minimal substrates competent for editing by ADAR1 and ADAR2.
// J. Virol. – 2001. - Vol.75. - N18. - P.8547-8555.
Saunders L.R., Barber G.N. The dsRNA binding protein family: critical roles, diverse cellular functions.
// FASEB J. – 2003. - Vol.17. - N9. - P.961-983.
Scadden A.D., Smith C.W. Specific cleavage of hyper-edited dsRNA // EMBO J. - 2001a. - Vol.20. - N15. P.4243-4252.
Scadden A.D., Smith C.W. RNAi is antagonized by AI hyper-editing // EMBO Rep. - 2001b. - Vol.2. N12. - P.1107-1111.
Schaub M., Keller W. RNA editing by adenosine deaminases generates RNA and protein diversity
Biochimie. – 2002. - Vol.84. - N8. - P.791-803.
//
Schmid B., Read L.K., Stuart K., Goringer H.U. Experimental verification of the secondary structures of
guide-RNA-pre-mRNA chimeric molecules in Trypanosoma brucei // Europ. J.Biochem. – 1996. - Vol.240. N 3. - P.721-731.
Schmitz-Linneweber C., Regel R., Du T.G., Hupfer H., Herrmann R.G., Maier R.M. The plastid chromosome
of Atropa belladonna and its comparison with that of Nicotiana tabacum: the role of RNA editing in generating
divergence in the process of plant speciation // Mol. Biol. Evol. – 2002. - Vol.19. - N9. - P.1602-1612.
Schmitz-Linneweber C., Tillich M., Herrmann R.G., Maier R.M. Heterologous, splicing-dependent RNA
editing in chloroplasr: Allotetraploidy provides trans-factor // EMBO J. - 2001. - Vol.20. - N17. - P.4874-4883.
Schnaufer A., Panigrahi A.K., Panicucci B., Igo R.P., Wirtz E., Salavati R., Stuart K. An RNA ligase essential
for RNA editing and survival of the bloodstream form of T.brucei // Science. – 2001. - Vol.291. - N5511. P.2159-2162.
Schneider A. Unique aspects of mitochondrial biogenesis in trypanosomatids // Int. J. Parasitol. – 2001. -
126
л
Vol.31. - N13. – P.1403-1415.
Schock I., Marechal-Drouard L., Marchfelder A., Binder S. Processing of plant mitochondrial tRNA Gly and
tRNA Ser (GCU) is independent of RNA-editing // Mol. Gen. Genet. – 1998. - Vol.257. - № 5. - P.554-560.
Schurer H., Schiffer S., Marchfelder A., Morl M. This is the end: processing, editing and repair at the tRNA 3’terminus // Biol. Chem. – 2001. - Vol.382. - N8. - P.1147-1156.
Schuster W., Heisel R., Wissinger B., Brennice A. RNA editing in the cytochrome b locus of the higher plant
Oenpthera berteriana includes a U-to-C transition // Mol.Cell.Biol. – 1990. – Vol.10. - P.2428-2431.
Schuster W.,Temes R., KnoopV., Heisel R., Wissinger B., Brennice A. Distribution of RNA editing sites in
Oenothera mitochondrial mRNAs and rRNAs // Curr.Genet. – 1991. - Vol.20. - P.397-404.
Schwartz T., Lowenhaupt K., Kim Y.G., Li L., Brown B.A., Herbert A., Rich A. Proteolytic dissection of Zab ,
the Z-DNA-binding domain of human ADAR1. // J.Biol.Chem. – 1999. - Vol.274. - N5. – P.2899-2906.
Seeburg P.H. RNA-helicase participates in editing game // Neuron. – 2000. - Vol.25. - N2. - P.261-263.
Seeburg P.H A-to-I editing: new and old sites, functions and speculation // Neuron. – 2002. - Vol.35. - N1. P.17-20.
Seiwert S.D., Stuart K. RNA-editing: transfer of genetic information from gRNA to precurcor mRNA in vitro.
// Science. – 1994. - Vol.266. - №5182. - P.114-117.
Sharma P.M., Bowman M., Madden S.L., Rauscher F.J.-3th, Sukumar S. RNA editing in the Wilms’ tumor
susceptibility gene, WT1 // Gen. Dev. – 1994. - Vol.8. - N6. - P.720-731.
Shaw J.M., Feagin J.E., Stuart K., Simpson L. Editing of kinetoplastid of mitochondrial mRNAs by uridine
addition and deletion generates conserved amino acid sequences and AUG initiation codons // Cell. – 1988. Vol.53. - № 3. - P.401-411.
Shendure J., Church G.M. Computational discovery of sense-antisense transcription in the human and mouse
genomes // Genome Biol. – 2002. - Vol.3. - N9. – P. research 0044.
Sheu G.T. Initiation of HDV replication: HDV RNA encoding the large delta antigen cannot replicate // Gen.
Virol. – 2002. - Vol.83. - NPt10. - P.2507-2513.
Shields D.C., Wolfe K.H. Accelerated evolution of sites undergoing mRNA editing in plant mitochondria and
chloroplasts // Mol. Biol. Evol. – 1997. - Vol.14. - № 3. - P.344-349.
Shimoda M., Morita S., Obata Y., Sotomaru Y., Kono T., Hatada I. Imprinting of a small nucleolar RNA gene
on mouse chromosome 12 // Genomics. – 2002. - Vol.79. - N4. - P.483-486.
Shu H.H., Stuart K., Goringer H.U. Guide RNA molecules not engaged in RNA editing form
ribonucleoprotein complexes free of mRNA // BBA. – 1995. - Vol.1261. - № 3. - P.349-359.
Simpson L. The genomic organization of guide RNA genes in kinetoplastid protozoa: several conundrums and
their solutions // Mol. Biochem. Parasitol. – 1997. - Vol.86. - № 2. - P.133-141.
Simpson L., Emeson R.B. RNA-editing // Annu. Rev. Neurosci. – 1996. - Vol.19. - P.27-52.
Simpson L., Maslov D.A. Ancient origin of RNA editing in kinetoplastid protozoa // Curr. Opin. Genet. Devel.
– 1994. - Vol.4. - № 6. - P.887-894.
Simpson L., Maslov D.A., Blum B. RNA editing in Liechmania mitochondria // RNA editing . The alteration
of protein coding sequences of RNA /Ed. Benne R. – London: Publ. Ellis Horwood Ltd. – 1993. - P.53-85.
Simpson L., Show J. RNA editing and the mitochondrial cryptogenes of kinetopastid protozoa // Cell. 1989. - Vol.57. - N3. - P.355-366.
Simpson A.G., Lukes J., Roger A.J. The evolutionary history of kinetoplastids and their kinetoplasts // Mol.
Biol. Evol. – 2002. - Vol.19. - N12. - P.2071-2083.
127
л
Siqueira S.F., Dias S.M., Hardouin P., Pereira F.R., Lejeune B., de Souza A.P.Transcription of succinate
dehydrogenase subunit 4 (sdh4) gene in potato: detection of extensive RNA-editing and co-transcription with
cox3 gene // Curr. Genet. – 2002. - Vol.41. - N4. - P.282-289.
Slobf P., Benne R. RNA editing in kinetoplastid parasites: what to do with U? // Trend. Microbial. – 1997. Vol.5. - № 5. - P.189-195.
Slominski A., Pisarchik A., Zbytek B., Tobin D.J., Kauser S., Wortsman J. Functional activity of seritoniergic
and melatoninergic system expressed in the skin // J. Cell. Physiol. – 2003. - Vol.196. - N1. - P.144—153.
Smith L.A., Peixoto A.A., Hall J.C. RNA-editing in the Drosophila DMCA1A calcium-channel alpha 1 subunit
transcript // J.Neurogenet.- 1998. – Vol.12. - N4. - P.227-240.
Sodhi M.S., Burnet P.W., Makoff A.J., Kerwin R.W., Harrison P.J. // Mol. Psyhiatry. – 2001. - Vol.6. - N4. P.373-379.
Sowden M.P., Eagleton M.J., Smith H.C. Apolipoprotein B RNA sequence 3' of the mooring sequence and
cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuos editing // Nucl. Acid. Res.
– 1998. - Vol. 26. - № 7. - P.1644-1652.
Sowden M.P, Ballatori N., Jensen K.L., Reed L.H., Smith H.C. The editosome for cytidine to uridine mRNA
editing has a native complexity of 27S: identification of intracellular domains containing active and inactive
editing factors // J. Cell. Sci. – 2002. - Vol.115. - NPt5. - P.1027-1039.
Sowden M.P, Smith H.C. Commitment of ApoB RNA to the splicing pathway regulates cytidine-to-uridine
editing site utilization // Bioch. J. – 2001. - Vol.359. - N Pt3. – P.697-705.
Sper-Whitis G.L., Moody J.L., Vaughn J.C. Universality of mitochondrial RNA editing in cytochrom-c
oxidase subunit-1 (cox-1) among the land plants // BBA. – 1996. - Vol.1307. - № 3. - P.301-308.
Stapleton M., Carlson J., Brokstein P., Yu C., Champe M., George R., Guarin H., Kronmiller B., Pacleb J.,
Park S., Wan K., Rubin G.M., Celnicer S.E. A Drosophila full-length cDNA resource // Genom. Biol. – 2002.
- Vol.3. - N12. – P. research 0080.
Storb U., Peters A., Klotz E., Kim N., Shen H.M., Haskett J., Rogerson B., O’Brien R., Martin T.E.
Immunoglobulin transgenes as targets for somatic hypermutation // Int. Dev. Biol. – 1998. - Vol.42. - N7. P.977-982.
Stuart K. RNA-editing: trypanosoma rewrite the genetic code // Verh. K. Acad. Geneeskd. Belg. – 1998. Vol. 60. - № 1. - P. 63-74.
Stuart K., Kable M.L., Aleen T.E., Lawson S. Investigating the mechanism and machinery of RNA-editings
// Methods. – 1998. - Vol.15. - N 1. – P.3-14 .
Stuart K. The RNA editing process in Trypanosome brucei // Semin. Cell. Biol. - 1993b. – Vol. 4. - № 4. P. 251-260.
Stuart K. RNA editing in mitochondria of african trypanosomes // RNA editing . The alteration of protein
coding sequences of RNA / Ed.Benne R. – London: Publ.Ellis Horwood Ltd. - 1993а. – P.25-52.
Stuart K., Allen T.E., Heidman S., Seiwert S.D. RNA editing, in kinetoplastid protozoan // Microbiol. Mol.
Biol. Rev. – 1997. - Vol. 61. - № 1. - P. 105-120.
Stuart K., Feagin J.E. Mitochondrial DNA of kinetoplastids // Int.Rev.Cytol. – 1992. - Vol.141. – P. 65-68.
Stuart K., Panigrahi A.K. RNA editing: complexity and complication // Mol. Microbiol. – 2002. - Vol.45. - N3.
P.591-596.
Sugiura M. The chloroplast genome // Essays. Biochem. – 1995. - Vol.30. – P. 49-57.
Sutton C.A., Zoubenko O.V., Hanson M.R., Maliga P. A plant mitochondrial sequence transcribed in
128
л
transgenic tobacco chloroplasts is not edited // Mol. Cell. Biol. – 1995. - Vol.15. - № 3. - P.1377-1381.
Szymanski M, Barciszewska M, Erdman VA, Barciszewski J. Are 5S rRNA primary transcipts edited? Bioch
Mol Boil Int 1995, v.37, N3, pp.413-422.
Tajinda K., Carroll J., Roberts C.T. Regulation of insulin-like growth factor I receptor activity by wild-type and
mutant versions of the WT1 tumor suppressor // Endocrinology. – 1999. - Vol.140. - N10. - P.4713-4724.
Takano H., Abe T, Sakurai R., Moriyama Y., Miyzawa Y., Nozaki H., Kawano S., Sasaki N., Kuroiwa T. The
complete DNA sequence of the mitochondrial genome of Physarum polycephalum // Mol. Gen. Genet. – 2001.
- Vol.264. - N5. - P.539-545.
Takano H., Kawano S., Kuroiwa T. No editing of mitochondrial plasmid transcripts in mitochon- dria of
Physarum that have an RNA-editting system // DNA Res. – 1997. - Vol. 4. - №1. - P. 67-71.
Takuma H., Kwak S., Yoshizava T., Kanazawa I. Reduction of GluR-2 RNA-editing, a molecular change that
increases calcium influx through AMPA receptors, selective in the spinal ventral gray of patients with
amiotrophic lateral sclerosis // Ann. Neurol. – 1999 . -Vol.46. - N6. - P.806-815.
Taylor J., Zeng H.Q., Fu T.B., Turner J., Ryu W.S., Bayer M., Netter H., Lazinski D. Conversion in RNA
genome HDV // 18 th EMBO Annual Symposium on RNA. - Abstract book 1992. - P.69-70.
Thiemann O.H., Maslov D.A., Simpson L. Disruption of RNA editing in Leichmania Tarentolae by the loss of
minicircle-encoded guide RNA genes // EMBO J. – 1994. - Vol.13. - N23. – P.5689-5700.
Thomson M.C., Macfarlane J.L., Beagley C.T., Wolstenholme D.R. RNA-editing of mat-R transcripts in
maize and soybean increases similarity of the encoded protein to fungal and bryophyte group II intron
maturases: evidence that mat-R encodes a functional protein // Nucl. Acid. Res. – 1994. - Vol.22. - № 25. P.5745-5752.
Tomita K., Uede T., Watanabe K. RNA-editing in the adaptor stem of squid mitochondrial tRNA (Tyr).
// Nucl. Acid. Res. – 1996. - Vol. 24. - № 24. - P. 4987-4991.
Tonkin L.A., Saccomanno L., Morse D.P., Brodigan T., Krause M., Bassm B.L. RNA editing by ADARs is
important for normal behavior in Caenorhabditis elegans // EMBO J. – 2002. - Vol.21. - N22. - P.6025-6035.
Tsudzuki T., Wakasugi T., Sugiura M. Comparative analysis of RNA editing sites in higher plant chloroplast
// J. Mol. Evol. – 2001. - Vol.53. - N4-5. - P.327-332.
Tittawella I, Yasmin L, Baranov V. Mitochondrialribosomesinatrypanosome. // Biochem Biophys Res
Commun. – 2003. – Vol.307. – N3. – P.578-83.
Vaitilingom M., Stupar M., Greinenberger J.M., Gualberto J.M. A gene coding for an RPS2 protein is present
in the mitochondrial genome of several cereals, but not in dicotyledons // Mol. Gen. Genet. – 1998. - Vol.258.
- N5. - P.530-537.
Van Tang H., Pring D.R., Muza F.R., Yan B. Sorghum mitochondrial orf25 and a related chimeric
configuration of a male—sterile cytoplasm // Curr. Genet. – 1996. - Vol. 29. - № 3. – P. 265-274.
Vanchiere S.A., Bellini W.S., Moyer S.A. Hypermutation of the phosphoprotein and altered mRNA editing in
the hamster neurotropic strein of meosles virus // Vorology. – 1995. - Vol. 207. - № 2. - P. 555-561.
Villegas J., Muller I., Arredondo J., Pinto R., Burzio L.O. A putative RNA editing from U to C in a mouse
mitochondrial transcript // Nucl. Acid. Res. – 2002. - Vol.30. - N9. - P.1895-901.
Visiers I., Hassan S.A., Weinstein H. Differences in conformational properties of the second intracellular loop
(IL2) in 5HT(2C) receptors modified by RNA editing can account for Gprotein coupling efficiency // Protein.
Eng. – 2001. - Vol.14. - N6. - P.409-414.
Visomirski-Robic L.M., Gott J.M. Accurate and efficient insertional RNA editing in isolated physarum
129
л
mitochondria // RNA. – 1995. - Vol.1. - № 7. – P. 681-691.
Visomirski-Robic L.M., Gott J.M. Insertional editing of nascent mitochondrial RNAs in Physarum // PNAS. - 1997. - Vol. 94. - № 9. – P. 4324-4329.
Vogel J., Hubschmann T., Borner T., Hess W.R. Splicing and intron-internal-RNA-editing of tRNK-matK
transcripts in barley plastids: support for matK as an essential splice factor // J. Mol. Biol. – 1997. - Vol.270. № 2. – P. 179-187.
Vokobori S., Paabo S. Transfer RNA editing in land snail mitochondria // PNAS. – 1995. -Vol. 92. - № 22. P. 10432-10435.
…………………………………….
………………………………………
……………………………………….
130
л
………………………………………………………………….
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
3-
А
5РНК-экзон
Инвертированный
повтор РНК-интрона
Рис.7
Образование двунитевой шпилечной структуры в пре-мРНК при аденозиндезаминирующем редактировании. Двунитевая РНК может быть образована
различными элементами клеточной и вирусной мРНК. Представлен вариант, где
комплементарная область состоит из двух частей, каждая из которых содержит
РНК-интрон: петлевая часть шпилечной структуры формируется за счет
инвертированного повтора, а другая часть (заштрихованная) – за счет
взаимодействия части интрона с экзоном пре-мРНК. Высвеченный аденозин (А) –
один из сайтов редактирующего дезаминирования в экзоне пре-мРНК .
131
л
Z-ДНК
Транскрипционный
комплекс
5' -ДНК
3' –ДНК
Зависимая от днРНК
аденозиндезаминаза
Зависимая от днРНК
аденозиндезаминаза
А
А
РНК-экзон
Инвертированный
повтор РНК-интрона
Рис. 8
Модель вероятной связи транскрипции с редактированием пре-мРНК (ее
двунитевой части). Транскрипционный комплекс (скругленный прямоугольник)
стандартно движется вдоль гена; в определенный момент от начала транскрипции
в 5'-нетранслируемой области (5’-UTR) гена формируется устойчивая к
скручиванию/раскручиванию Z-ДНК конформация. Предполагается, что одна
часть АI
редактирующей двунитевую РНК аденозиндезаминазы (dsRAD)
взаимодействует с Z-ДНК (закрепляясь), а другая часть – с новосинтезированной
пре-мРНК, которая, благодаря инвертированому повтору, свертывается в днРНК,
являющуюся субстратом дезаминазы данного типа. Такое взаимодействие
132
л
зависимой от днРНК аденозиндезаминазы позволяет осуществить упорядоченное
редактирование до сплайсинга.
Цитозин-нуклеотидные дезаминазы
H.sapiens
S.serevisiae
T2 phage
T4 phage
Цитозин-нуклеозидные дезаминазы
B.subtilis
H.sapiens
E.coli
R.norvegicus
H.sapiens
РНК-редактирующие цитидиндезаминазы
Рис.3
Три типа цитозиновых дезаминаз. Филогенетический анализ и построение части
эволюционного дерева различных видов дезаминаз проведены сопоставлением
протяженных (в 50-60 аминокислотных остатков) и содержащих функционально
активный сайт участков дезаминаз, имеющих, вероятно, общего предшественника.
133
л
NH2
C93
H61— Zn
C96
E63
E63
F87
F76
F66
F70
COOH
Рис.2
Схематическое представление содержащего
активный сайт участка РНКредактирующей цитидиндезаминазы крысы. Диаграмма показывает цинккоординирующий (Гис61, Цис93, Цис96) и протонно-челночный (Глу63) участки
фермента. Консервативные фенилаланины (Фен66, Фен70, Фен76, Фен87) показаны
соединяющими β-сегмент между активным сайтом и α-спиралями. РНКсвязывание опосредовано Гис61, Глу63, Фен66, Фен87, и Цис93.
134
л
eIF4F

eIF4E
eIF4G
eIF4E
4E-BPs
Конкуренция
eIF4A
eIF4A
Nat-1
 Трансляция
 Клеточный рост
Трансляция
Клеточный рост
Рис.5
Схематическое изображение работы белка Nat-1 (и связывающего белка
4E-BPs) в качестве репрессора трансляции. Nat-1 конкурирует с eIF4G за
связывание с eIF4A, и ингибирует кэп-зависимый и кэп-независимый виды
трансляции ( репрессор трансляции 4E-BPs ингибирует только кэп-зависимую
трансляцию).
135
л
(А)Нормальное редактировние
(Б) Гиперредактирование
Редактирующий
фермент
мРНК С
АпоБ ▼
U
мРНК
Nat-1
-- --Якорная по
следовател.
C -
Неидентифицир.
элементы
──
якоре-подобные посл-ти
и неидентифицированные
элементы
мРНК
FAS,
P1
)
─ С ─ ──
C C C C ───
▼ ▼ ▼ ▼
U U U U
───────
C C C C
▼ ▼ ▼ ▼
U U U U
──
─ С ────────
якорная последовательность есть, а других элементов нет .
Рис.4
Предполагаемые последовательности, требуемые для Apobec-1-опосредованного
мРНК-редактирования. (А) По крайней мере якорная последовательность и другие
неидентифицированные элементы требуются для РНК-редактирования у животных.
В мРНК Nat-1 потеряна якорная последовательнсть, а в мРНК белков Р1 и FAS
отсутствуют другие неидентифицированнные элементы; нормальное редактироание
не идет. (Б) В условиях сверхэкспрессии Apobec-1 для гиперредактирования важно
присутствие других неидентифицированнных элементов, как в мРНК Nat-1, а не
якорной последовательности, которая, тем не менее, не мешает редактированию в
136
л
мРНК АпоБ. Сохранившие якорную последовательность, но потерявшие другие
элементы мРНК белков Р1 и FAS не редактируются ни по основному, ни по
дополнительным сайтам.
а) Н2О
NН2
О
N
N
Н
N
N
N
N
NH2
N
N
Аденозин
Инозин
R
б)
R
Уридин
Аденозин
О
H
H
N
N
N
H
N
N
N
R
N
O
R
Н
N
Н
О
N
N
Н N
N
137
л
N
N
R
O
R
Цитозин
Инозин
Рис.6
Превращение аденозина (дезаминирование аминогруппы в 6 положении)
в инозин (а), сопровождается заменой одной устойчиво формирующей водородные
связи канонической пары (б), на нестандартнуюю (А:U→I:C); промежуточная
(“шатающаяся”) I:U-пара термодинамически менее стабильна и для создания
комплементарных областей является менее предпочтительной.
=================================================================
Редактирование
РНК
Полиморфизм на
уровне молекул
РНК
?
Генетический
полиморфизм
Белковый
полиморфизм
Рис.9
Связь (), либо возможная связь (?) редактирования РНК с молекулярным полиморфизмом различных видов биологических полимеров (их
фрагментами).
=================================================
138
л
5 -пре-мРНК субъединицы-6 АТФазы - 3 
5 AAAG AGCAGGAAAGGU UAGGGGGAGGAGAGAAGAAAGGAAAGUUGUGAUU UUGGAGUUAUAG AAUAAGAUCAA
        
3  .UUUUUUUUUUUU AUUAAUAGUAUAGUGACAGUUUUAGACUAAGCAAU AGCCUCAAUAUC AUAUAGG… 5
gRNA данной пре-мРНК
Олиго U-хвостовая 
часть

Срединно-информационная часть 
Якорная часть
5
AGGAAAGGU UAGGGGGAGGAGAGA uA Gu uA uuA uAu uGu uGu u GAAA uuuGGuuU Gu uAUUGGAGUU
…
                                          
  
UUUUUUUUUUUU AUUAAUAGUAUAGUGACAG UUUUAGAC UAAGCAAU AGCCUCAA
3
Рис.1
Редактирование пре-мРНК субъединицы-6 АТФазы в митохондриях Trypanosome
Межмолекулярный якорный дуплекс образовался между 3’-частью данной пре-м
gRNA до редактирования. В результате редактирования 19 уридинов появило
(вставка малых «u»), и четыре делетировало (звездочки); длина межмолекулярно
лекса увеличивается в направлении 3’→ 5’ редактирования пре-мРНК.
Рис.1
139
л
Содержание (предварительно)
Содержание
книги «Редактрование РНК, Гипотетические Механизмы и Контуры Новой Парадигмы».
Часть I. Редактирование РНК и другие внутриклеточные механизмы регуляции
экспрессии генов.
Резюме
. . . . . . . . . . . . . . . . .
1.Введение. Множество видов и объектов редактирования у различных организмов ... .
1.2 Редактирование РНК у некоторых вирусов
.
.
.
.
.
.
.
.
1.3 Минимально-редактируемые участки транскриптов различных генов . .
.
2.Некоторые особенности U-вставочно/делеционного редактирования пре-мРНК
у трипаносом
. .
.
.
.
. .
.
.
.. .
.
2.1 Общий экскурс
2.2 gRNA-зависимое редактирование
.
.
.
.
.
.
.
.
2.3 Миникольцевая и максикольцевая компоненты ДНК кинетопластов трипаносом .
3. Другой тип вставочного (и др. видов) редактированиия РНК у простейших .
4. CU редактирующее дезаминирование у животных
.
.
.
. .
.
.
. .
4.2 (CU)/(dCdU) редактирующее дезаминирование в иммуноглобулинах у
животных. . . . .
5. АI редактирующее дезаминирование у животных . . .
.
. .
.
.
6. Редактирование тРНК у различных видов .
.
.
.
.
.
7. Редактирование РНК в хлоропластах и митохондриях растений . .
.
.
.
. .
. .
.
Заключение
Аббревиатура
.
.
.
.
.
.
…
.
.
.
.
….
.
.
.
140
л
Abstract
Список литературы
.
.
.
. .
.
.
…
.
. …..
. .
.
. .
Часть II. Гипотетические Механмзмы и Контуры Новой Парадигмы.
Введение
1. Механизм вариабельной (неоднозначной, неинвариантной) «обратной трансляции»
отдельного эпитопа (вПОТ-механизм).
1.1 вПОТ-механизм и митохондрии макрофага.
1.2 вПОТ-механизм и хлоропласты растений.
2. Возможная связь гипотетических вПОТ/ВНП-передачи механизмов с эволюцией
генетического кода.
3. Возможная связь гипотетических вПОТ/ВНП-передачи механизмов с редатированием
РНК (и другими внутриклеточными механизмами).
Аббревиатура
Список литературы
Абстракт (Резюме)
141