малые интерферирующие РНК

МАЛЫЕ РНК
аспирант Мильто И.В.
нкРНК (ncRNA)
некодирующие РНК
Общее название различных видов РНК (независимо от
длины молекулы и пространственной организации),
которые не содержат информацию о первичной
структуре белка.
некодирующие РНК
Короткие (малые)
Длинные
(5SрРНК, тРНК, siRNA,
(остальные рРНК,
miRNA, gRNA и т.д.)
Хist, dsRNA, Air, и т.д.)
В геноме мыши ≈ 30000 длинных некодирующих и
≈ 25000 малых некодирующих.
тмРНК (tmRNA)
«транспортно-матричная РНК»
Способна переносить аланин к рибосоме и,
одновременно, является матрицей для синтеза
короткого пептида.
 Ген этой РНК - SsrA, обнаружен во всех
отсеквенированных бактериальных геномах.
 Структура тмРНК:
часть тмРНК подобна
тРНК, 5‘-конец
представлен линейной
последовательностью
и имеет шпильку.
мяРНК (snRNA)
Малые ядерные РНК
Обнаруживаются в ядре, всегда связаны с белками, формируя
малые ядерные рибонуклеопротеиновые частицы (snurp).
Содержат большое количество уридина (U1,U2, …U12). Размер
от 90-300 нуклеотидов.
Транскрибируются РНК pol II или РНК pol III. 5’-конец имеет
триметилированный кэп (по N7 и дважды по N2 гуанозина).
Функции:
1. Участвуют в процессинге пре-мРНК.
2. Расщепление полицистронных мРНК.
3. Поддержание целостности теломер.
4. Регуляция транскрипции.
Участие в процессинге пре-мРНК
Сплайсинг
Полиаденилирование
Расщепление полицистронных мРНК
U7
участвует
в
формировании
гистоновых мРНК.
Две популяции гистоновых генов:
кластеризованная и диспергированная.
Первая активна только в S-фазу
клеточного цикла, вторая обеспечивает
текущие потребности в гистонах.
U7
участвует
в
формировании
гистоновых мРНК в S-фазу.
Все 5 гистоновых генов сгруппированы
в кластер (6900 н.п.).
Кластеры
повторены
в
геноме
многократно (примерно 35 раз).
Кластеры в хромосоме лежат тандемно.
В
генах
кластеров
отсутствуют
интроны,
а
пре-мРНК
не
полиаденилируется.
Кластер у эукариот транскрибируется
как единое целое (общая пре-мРНК).
Регуляция транскрипции и
поддержание целостности теломер
мяРНП, формирующие аппараты сплайсинга и
полиаденилирования взаимодействуют с РНК-полимеразой II, и
стимулируют её.
Поддержание целостности теломер:
на каждом конце хромосомы присутствует последовательность,
представленная олигонуклеотидными повторами (GGGTTA).
В каждом цикле деления теломеры клетки
укорачивается, из-за неспособности ДНКполимеразы синтезировать дочернюю цепь
с 5‘-конца (феномен концевой недорепликации). Теломераза при помощи собственной
малой РНК достраивает теломерные повторы
и восстанавливает структуру теломеры.
мяоРНК (snoRNA)
малые ядрышковые РНК
Вместе с нуклеазами принимают участие в процессинге
рРНК. Локализованы в регионе ядрышка.
Гены мяоРНК содержатся в интронах других генов,
иногда единственной функцией последних служит
производство мяоРНК.
В состав рРНК входят модифицированные компоненты
нуклеотидов: псевдоуридин и 2΄-О-метилрибоза.
Механизм модификации
нуклеотидов рРНК мяоРНКами
5’- и 3’-концы C/D мяоРНК спарены.
Две консервативные последовательности.
Сразу за D последовательностью идет
участок комплементарности рРНК.
Третий нуклеотид рРНК от участка
начала комплементарности 2’-Oметилируется.
H/ACA мяоРНК также имеют две
консервативные последовательности.
Нуклеотиды, комплементарные рРНК
располагаются в двух внутренних
шпильках. Первый комплементарный
остаток уридина изомеризуется в
псевдоуридин.
гРНК (gRNA), гидовые РНК
Малые РНК, участвующие
в редактировании пре-мРНК
у трипаносом (30-100 н.).
Структура мхДНК
трипаносом (макро- и
микрокольца)
Первичная структура мРНК
митохондрий трипаносом. Внизу –
модель вторичной структуры гРНК.
Механизм редактирования гРНК
мцРНК (scRNA)
Малые цитоплазматические РНК
Различные по происхождению и функции малые РНК, размером
от 20-200 нуклеотидов, функционирующие в цитоплазме и
участвующие в РНК-интерференции (siRNA, miRNA, рiwiRNA).
 рiwiRNA-это класс мцРНК, которые экспрессируются в
генераторных клетках млекопитающих, и образующие РНКбелковые комплексы с белками piwi. Такие piRNA комплексы
(piRC) вовлечены в сайленсинг транскрипции генов в клетках
зародышевого пути при сперматогенезе. Они отличаются по
структуре и механизмам синтеза от miRNA и siRNA.
piRNA принимают участие в сайленсинге РНК путем
образования RISC (RNA-induced silencing complex, или siRNP).
Три белка подсемейства Piwi — MIWI, MIWI2 и MILI —
необходимы для сперматогенеза у мышей.
миРНК (siRNA)
малые интерферирующие РНК
миРНК получаются из протяженной двуцепочечной РНК
(dsRNA), последняя возникает в клетке в результате:
1. Работа РНК-зависимых РНК-полимераз.
2. Двунаправленная транскрипция генов (транскрипция с обеих
антипараллельных цепей).
3. Транскрипция регионов, содержащих инвертированные
повторы.
4. РНК содержащие вирусы.
5. Искусственные генетические конструкции.
Малые интерферирующие РНК осуществляют деградацию мРНК
(запуская РНК-интерференцию) и/или модификацию хроматина.
Генезис миРНК и
РНК интерференция
Dicer
dsRNA
siRNA
RISC
mRNA
cap
AAAA
mRNA
cap
AAAA
Нейтрализация мРНК
(Kill the messenger)
mRNA:
cap
AAAA...
in vitro or in vivo transcribe
an antisense RNA:
cap
AAAA...
mRNA can no longer be translated into a protein
микроРНК (miRNA)
микроРНК образуются из крупных
первичных транскриптов, которые
имеют частично комплементарные
области (инвертированные повторы),
образующие большое количество
шпилечных структур. МикроРНК
вызывают трансляционную репрессию или
деградацию мРНК.
По оценкам 1% генов представлен генами
миРНК, которые регулируют до 30%
структурных генов.
Генезис miRNA
Ген микроРНК
Роl II
Про-микроРНК
Drosha
Пре-микроРНК
Dicer
Незрелая микроРНК
RISC
Зрелая микроРНК
микроРНК в РНК интерференции и
трансляционной репрессии
РНК-зависимое метилирование ДНК
1. Формирование гетерохроматина
2. Транскрипционный генный сайленсинг
3. Подавление миграции мобильных генетических
элементов
мяРНП
(РНК 15-30 н.)
DNMT
DNMT
Р
Р
Р
гибридизация
Фрагмент
ДНК
метилирование
Гетеродуплекс
компактизация
Фосфорилированный
участок ДНК
Функции мцРНК
(общая схема)
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ