Диссертация (1145736), страница 10
Текст из файла (страница 10)
2007), особенно антисмысловых транскриптов (He et al. 2008), что показываетраспространённость этого типа регуляции. Одним из примеров служит Saf – длинная нкРНК 1,5т.н., транскрибируемая с антисмысловой цепи интрона 1 гена Fas человека. Fas (Apo-1/CD95) –клеточный рецептор из семейства TNF (tumor necrosis factor). Связываясь с лигандом, Fasзапускает апоптоз в клетках и органах иммунной системы, активируя каспазы. Saf ингибируетFas-опосредованный апоптоз. Авторы предполагают, что Saf образует дуплексы с пре-мРНКинтрона 1 и, таким образом, регулирует экспрессию гена Fas на уровне сплайсинга. Safконсервативна у приматов и отсутствует у грызунов (по Yan et al.
2005).Помимо длинных интронных нкРНК интроны являются источником коротких нкРНК.Почти все малые ядрышковые РНК млекопитающих, участвующие в модификации других РНК(рРНК, тРНК и мяРНК), образуются из интронов белок-кодирующих или белок-некодирующихгенов (Kiss, 2002). Помимо мяшРНК, в интронах могут быть закодированы микроРНК (Ying andLin, 2005) – короткие одноцепочечные регуляторные РНК, действующие за счёт неполнойкомплементарности определённой мРНК. Существует информация, что большинство локусовмикроРНК находятся в интронах (Kim and Kim, 2007). МикроРНК регулируют экспрессиюгенов пост-транскрипционно, приводя к репрессии трансляции или деградации целевой мРНК.Действие микроРНК всесторонне описано в последние годы почти во всех клеточныхпроцессах.Также интроны обнаруживают после сплайсинга в виде свободных интронов, например,на нозерн-блоте.
Интронная РНК оказалась стабильнее, чем о ней принято было думать.Множество свободных интронов существуют в ядре как в линейной форме, так и в виде лассо, атакже в цитоплазме (по Mattick and Gagen, 2001).Ещё одним проявлением функциональности интронов является один из вариантовальтернативного сплайсинга – сохранение интрона, когда интрон не сплайсируется и остаётся в42первичном транскрипте. Сохранение интрона влияет на экспорт таких транскриптов из ядра иможетпривестикдеградациитранскриптовпомеханизмуNMDприпоявлениипреждевременного стоп кодона. Lareau et al. (2004) пишут, что функциональное сопряжениеальтернативного сплайсинга и NMD, при котором транскрипты сплайсируются таким образом,чтобы стать мишенью для NMD, является распространённым способом регуляции экспрессиипутём снижения интенсивности транскрипции.
Такие примеры обнаружены у грибов, животныхи, по-видимому, растений. У дрожжей S. cerevisiae сохранение интронов для последующейдеградации таких транскриптов очень распространено.Сохранение интрона может быть также необходимо для выполнения белком своейбиологической функции. В качестве примера можно привести белки TGIF – гомеобокссодержащие репрессоры транскрипции. Было показано, что чаще всего при сплайсинге у мышии человека сохраняется интрон внутри экзона 2 гена tgif2, причём вариант с сохранениеминтрона – основная сплайс-форма, единственная у человека.
У мыши в 25-50% случаев во всехтканях интрон вырезается, что укорачивает белок на 39 аминокислот. Обе формы белкаявляются активными репрессорами транскрипции (Melhuish and Wotton, 2006).Подводя итог всему вышесказанному, можно заключить, что белок-некодирующиепоследовательности, в том числе интроны, являются функциональными и участвуют врегуляции экспрессии генов. Интроны могут вырезаться из первичных транскриптов, а могутсохраняться. После вырезания интроны не обязательно деградируют, а могут стать источникомкоротких и длинных некодирующих РНК, контролируя, таким образом, важнейшие клеточныепроцессы. Пост-транскрипционную регуляцию интроны способны осуществлять также, будучисохранёнными в транскриптах.1.4Долгоживущие мРНК и РНК-связывающие белки: связь белковсемейства NXF с различными клеточными процессамиЛокализация мРНК – распространённый и консервативный механизм, обеспечивающийсинтез белков именно в том месте, где в этих белках есть потребность (St Johnston 2005).
Этоособенно важно в том случае, когда клетка поляризована, а также на этапе развития идифференцировки, например, в эмбриогенезе, нейрогенезе, сперматогенезе. Обычно мРНК,которые после выхода из ядра необходимо достаточно долго сохранять в состоянии временнонедоступном для трансляции, защищены от деградации благодаря взаимодействию с РНКсвязывающими белками и микроРНК (Besse and Ephrussi, 2008; Marchand et al. 2012).Транскрипты никогда не существуют в клетке самостоятельно, они связаны с белками, вместе сними формируя РНП частицу.
РНП комплексы постоянно подвергаются ремоделированию состоронытранс-действующихбелковыхфакторов,которыевзаимодействуютсцис-43действующими последовательностями самих мРНК (Otero et al. 2001). Эти взаимодействияопределяют судьбу мРНК, контролируя время и место трансляции. РНК-связывающие белкимогут узнавать не только определенные нуклеотидные последовательности в РНК, называемыеLEs (localization elements), но и вторичную структуру РНК: стебли – двуцепочечные участки ипетли – одноцепочечные участки (Stefl et al. 2005; Martin and Ephrussi, 2009; Doyle and Kiebler,2011; Doyle and Tenenbaum, 2014). РНП комплексы присутствуют в цитоплазме в виде гранул,или телец, называемых Р-гранулами (processing bodies), S-гранулами (stress granules),нейронными РНК-гранулами, существование которых связывают с хранением, сортировкойи/или деградацией мРНК (Anderson and Kedersha, 2006; Kiebler and Bassell, 2006; Gumy et al.2013).МоторныебелкиобеспечиваютперемещениекомплексовРНПпоэлементамцитоскелета – микротрубочкам и актиновым филаментам (Tekotte and Davis, 2002; Gumy et al.2013).
Кроме моторных белков РНП гранулы содержат субъединицы рибосом, факторыинициации трансляции, транспортные и сигнальные белки (Barbee et al. 2006; Giorgi et al. 2007;Martin and Ephrussi, 2009), микроРНК (Liu et al. 2005; Jakymiw et al. 2007; Müller-McNicoll andNeugebauer, 2013), а также факторы, необходимые для деградации РНК (Luchelli et al. 2015).Какие белки или некодирующие РНК окажутся в составе гранулы РНП, во многом зависит отпоследовательностей в мРНК, которые определяют ее судьбу в цитоплазме (Patel et al.
2012;Gardiner et al. 2015). Трудности изучения структуры и функции РНП гранул заключается в том,что состав их многообразен (Kanai et al. 2004; Kiebler and Bassell, 2006; Gumy et al. 2013).Различные РНК-связывающие белки могут оказаться партнёрами на одной мРНК, и в то жевремя разные мРНК могут иметь одинаковые цис-элементы и взаимодействовать содинаковыми факторами (Keene and Lager, 2005).То, какие белки будут сопровождать мРНК в цитоплазме, определяется информацией,записанной в 3'UTR и/или 5'UTR (Andreassi and Riccio, 2009).
Наиболее известной знаковойпоследовательностью в мРНК является последовательность ARE, обогащенная аденином иуридином, которая, как правило, располагается в 3'UTR (Shaw and Kamen, 1986). Этипоследовательности условно разделяют на три класса (Chen and Shyu, 1995; Barreau et al. 2005).Класс I представляет собой 1-3 пентамера AUUUA, разделенные U-обогащеннымипоследовательностями, класс II – кластеры перекрывающихся мотивов AUUUA, класс III – Uобогащенные последовательности, не включающие пентамер AUUUA.
Более тысячи геновчеловека производят мРНК, содержащие ARE. Последовательность ARE узнают как белки,которые стабилизируют мРНК, так и белки, способствующие её деградации (Bolognani andPerrone-Bizzozero, 2008; Gardiner et al. 2015). В этом двунаправленном процессе участвуют имикроРНК (Jacobsen et al. 2010; Gardiner et al.
2015). AU- или U-обогащенные44последовательности присутствуют в 3'UTR многих мРНК, вовлеченных в клеточный рост идифференцировку, т.е. тех процессов, которые напрямую зависят от цитоскелета (Mamon et al. впечати).С последовательностями ARE взаимодействуют белки семейства Hu (Bolognani et al.2010). HuD – один из белков этого семейства – отвечает за стабилизацию различных мРНК внейронах (Deschênes-Furry et al.
2006). Интересно, что белок HuD взаимодействует сразличными РНК-связывающими белками, включая NXF1 человека (Saito et al. 2004). Такимобразом, можно предположить, что в дополнение к наиболее изученной функции белка NXF1(ядерный экспорт), NXF1 может также сопровождать ARE-содержащие мРНК в цитоплазме(Mamon et al. в печати). Известно, например, что в клетках человека NXF1 сохраняет связь сРНК в цитоплазме, в том числе с CTE-содержащими РНК (Jin et al. 2003). А NXF1, NXF2 иNXF7 мыши напрямую взаимодействуют с фактором MAP1B (microtubule-associated protein 1B)(Tretyakova et al.
2005), который важен для динамических изменений цитоскелета в периодроста и нацеливания аксонов у млекопитающих (Meixner et al. 2000; Halpain and Dehmelt, 2006;Scales et al. 2009).Другие белки семейства NXF также демонстрируют цитоплазматическую локализацию.Так, в цитоплазматических гранулах были обнаружены белки mNXF2, mNXF7 и hNXF5. Вдендритах нейронов mNXF2 локализуется вместе с белками KIF17, Staufen1 (известныекомпоненты РНП гранул в нейронах) и мРНК и вовлечён в транспорт по микротрубочкам как всторону плюс-конца, так и к минус-концу (Takano et al. 2007). Также mNXF2 локализуетсявместе с другим РНК-связывающим белком FMRP (fragile X mental retardation protein) впервичных половых клетках и нейронах гиппокампа самцов мыши. FMRP – это белок,вовлечённый в транспорт и трансляцию специфичных мРНК, чего также можно ожидать отmNXF2 (Lai et al.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
