A transzaktiváló kis interferáló RNS-ek , tasiRNS -ek , TAS RNS -ek [1] ( eng. trans-acting siRNA ) a szárazföldi növények kisméretű, nem kódoló RNS- einek egy csoportja, amelyek poszttranszlációs elnémítással elnyomják a génexpressziót [2] [3] [ 4] . A tasiRNS -ek a genomban kétszálú poliadenilált RNS -ekként íródnak át , amelyeket tovább dolgoznak és 21 nukleotid hosszúságú RNS-fragmensekké alakítanak [2] . Ezek a fragmentumok az RNS-indukált génleállítási komplexben (RISC) szerepelnek. A tasiRNS-eket gyakran kis interferáló RNS -eknek (siRNS-eknek) nevezik, mivel a kis RNS-ek mindkét csoportja kétszálú RNS-ként íródik át, és hasonló feldolgozáson megy keresztül. A tasiRNS-ek azonban abban különböznek a többi siRNS-től, hogy kisebb specifitással kötik meg célszekvenciáikat [3] . Ebben a mechanizmusuk jobban hasonlít a miRNS -ekhez , mivel nincs szükségük teljes szekvencia- komplementaritásra a célpontjukkal ahhoz, hogy irányítsák annak bomlását [5] .
A tasiRNS létezését először 2004-ben állapította meg két, az Arabidopsisszal dolgozó tudóscsoport . Mindkét cikk az év októberében jelent meg, néhány napos eltéréssel. Az első csoport (Peragine et al.) az Argonaute csoportból származó ZIPPY fehérjét (ZIP) , míg a második csoport (Vazquez et al.) specifikus siRNS-eket próbált találni. Bár a csoportok különböző kiindulási pontokból indultak ki, mindkettő a növény-specifikus fehérje géncsendesítés szupresszor 3-ra (SGS3) és az RNS-függő RNS-polimeráz 6-ra (RDR6) koncentrált. Mindkét csoport arra a következtetésre jutott, hogy ezek a fehérjék fontos szerepet játszanak a specifikus siRNS-ek - tasiRNS-ek képzésében [2] [3] .
A tasiRNS-eket a nem kódoló RNS-ek más csoportjaitól elválasztó kulcsfontosságú különbségek miatt a tasiRNS-ek az RNS-ek újonnan felfedezett csoportját képezték, bár közös vonásaik vannak az siRNS-ekkel és a miRNS-ekkel. A miRNS-ekkel ellentétben a tasiRNS-ek hosszú, kétszálú RNS-ekből jönnek létre, és képződésük az RDR6-tól függ. A TasiRNS-ek abban különböznek az siRNS-ektől, hogy megzavarják a különböző szekvenciájú transzkriptumokat. Ebből a szempontból a tasiRNS-ek hasonlóak a miRNS-ekhez, azonban feldolgozási mechanizmusuk közelebb hozza őket az siRNS-ekhez [5] .
A TasiRNS-ek hosszú, nem kódoló transzkriptumokból jönnek létre, miRNS-ek által irányított Argonaute fehérjékkel vágva. Ez az út magában foglalja az egyszálú hasított transzkriptum átalakítását kétszálúvá az RDR6 és az SGS3 által [6] . A keletkező kettős szálú RNS-t a Dicer-like 4 (DCL4) ( a Dicer állati homológja [1] ) hasítja, így 21 nukleotid hosszúságú rövid RNS-fragmentumokat képez, amelyek tasiRNS-vé válnak [7] [8] .
Az Arabidopsis thaliana 4 lókuszból és lókuszcsoportokból áll, amelyek tasiRNS - t kódolnak. A TAS1, TAS2 és TAS4 géntermékek feldolgozásához egy mikroRNS kötőhely szükséges, míg a TAS3 termékek feldolgozásához két mikroRNS kötőhely szükséges [9] . A különböző növényekben lévő TAS gének nem ortológok , vagyis a mohában lévő TAS1 géncsaládnak nincs közös ősgénje az Arabidopsis TAS1-gyel. A TAS1 között megkülönböztetünk TAS1a, TAS1b és TAS1c, ez a három lókusz paralóg, és bizonyos hasonlóságot mutat a TAS2-vel, tehát úgy tűnik, mind a négy lókusz paralóg. Azt a tényt, hogy ezeknek a géneknek a transzkriptumai valószínűleg nem kódolnak fehérjét, az a tény jelzi, hogy ezeknek a transzkriptumoknak nincs kiterjesztett nyitott leolvasási kerete , és 50 aminosavnál nem hosszabb peptideket kódolhatnak [1] .
Minden tasiRNS génnek két exonja van , és a TAS1 és TAS2 esetében a mikroRNS hasítási helye az intronban található , így a nem illesztett prekurzorokat az RDR6 dolgozza fel . Bár szinte minden talált tasiRNS megfelel a prekurzor transzkriptum fragmenseinek, mindegyiknél találtak legalább egy, a mínusz szálnak megfelelő tasiRNS-t. Úgy tűnik, az ilyen tasiRNS-ek szabályozhatják saját prekurzoruk tartalmát a sejtben [1] .
A TAS1/2 transzkriptumok elsődleges feldolgozáson mennek keresztül, a miR173 által irányított AGO1 által közvetített 5' hasítás formájában. Ezt követően az RDR6 a transzkriptumot kétszálú formává fordítja, amelyet a DCL4 tovább dolgozva 21 nukleotid hosszú tasiRNS-t képez. Ezek a tasiRNS-ek a 3' végén lévő két túlnyúláson keresztül kötődnek a cél-mRNS -ekhez, így transzszabályozó elemként működnek [9] .
A TAS4 átirat-feldolgozás kezdeti lépései hasonlóak a TAS1/2-éhoz. Először a miR828 által irányított AGO1 által közvetített hasításon mennek keresztül, ezt követi a kettős szálú RNS-ek kialakulása és a DCL4 általi feldolgozás [9] .
A TAS1/2-től és TAS4-től eltérően a TAS3 feldolgozáshoz két mikroRNS-kötőhelyre van szükség (miR390). Az átiratot először a 3'-kötési helyen vágjuk le AGO7-tel. Továbbá, mint a TAS1/2 és a TAS4 esetében, az RDR6 is szintetizálja az RNS második szálát, és a keletkező kétszálú RNS-t a DCL4 tovább dolgozza fel [9] .
Az endogén tasiRNS-ek heterocsillapításon keresztül hatnak, azaz azok a célgének, amelyeket a tasiRNS-ek elnyomnak, nem mutatnak szignifikáns hasonlóságot azokkal a génekkel, amelyekből ezek a tasiRNS-ek átíródnak. Ez a körülmény különbözteti meg a tasiRNS-eket az siRNS-ektől, amelyek autocsillapítják és elnyomják az olyan gének expresszióját, amelyek szekvenciái megegyeznek vagy nagyon hasonlóak azokkal a génekkel, amelyekből az siRNS-ek származnak. A tasiRNS felfedezése előtt úgy gondolták, hogy csak a mikroRNS-ek képesek heterocsillapításra [2] . Az siRNS-ekhez hasonlóan a tasiRNS-ek is beépülnek a RISC komplexbe, ahol a komplexet a cél-mRNS elhasítására irányítják a komplementer kötőhely közepén, ezáltal elnyomják a transzlációt [2] [3] [10] .
Az Argonaute csoport fehérjéi szerepelnek az RNS-en keresztül géncsendesítést végző komplexekben, beleértve a RISC-t, amely katalizálja az mRNS elpusztítását [10] [11] . Különösen az AGO7/ZIPPY vesz részt az Arabidopsis tasiRNS-re irányított szabályozásában, és a tasiRNS-ek a TAS3-ból íródnak át. Az AGO7/ZIPPY a TAS3-ból származó tasiRNS-ekhez kötődik, és elpusztítja a célpontokat. Úgy tűnik, az AGO7/ZIPPY nem lép kölcsönhatásba a TAS1-ből és TAS2-ből átírt tasiRNS-ekkel, így a különböző tasiRNS családok kissé eltérően hatnak Arabidopsisban [11] . Arabidopsisban a tasiRNS-ek nemcsak az AGO7-hez, hanem az AGO1-hez is kötődhetnek, és irányíthatják a cél-mRNS lebomlását is [12] .
TasiRNS-eket nemcsak az Arabidopsisban [8] találtak , hanem a Physcomitrella patens [6] mohában , a kukoricában [13] és a rizsben [14] is . Nemcsak az Arabidopsisban, hanem az összes fenti növényben is megtalálható tasiRNS-re példa a tasi-RNS auxin válaszfaktor (tasiR-ARF) (TAS3 csoport). A TasiR-ARF részt vesz az auxin fitohormon jelátviteli útvonalakban , ami számos auxin válaszfaktort (ARF) kódoló cél-mRNS-ek pusztulását okozza [13] : ARF2, ARF3 és ARF4 [1] . Kimutatták, hogy ezen tasiRNS-ek képződésének megzavarása fenotípusos rendellenességekhez vezet. Más tasiRNS-ek több azonosítatlan funkciójú gént céloznak meg [1] .
Kimutatták, hogy a TAS1a és TAS2 transzkriptumok nemcsak 21 nt RNS-t, hanem számos 24 nt tasiRNS-t is eredményeznek. Ezen RNS-ek pontos célpontjait nem állapították meg, de ismert, hogy az ilyen hosszúságú kis RNS-ek részt vesznek a transzkripciós elnémításban növényekben. Úgy tűnik, hogy a 24 nt hosszúságú tasiRNS-ek előállításához egy alternatív útvonalat használnak: feldolgozásukhoz nincs szükség mikroRNS-ek részvételére, és egy másik állati Dicer homológ, a DCL3 szükséges [1] .
Az RNS típusai | |
---|---|
Fehérje bioszintézis | |
RNS feldolgozás |
|
A génexpresszió szabályozása |
|
cisz-szabályozó elemek | |
Parazita elemek | |
Egyéb |
|
Nukleinsav típusok | ||||
---|---|---|---|---|
Nitrogéntartalmú bázisok | ||||
Nukleozidok | ||||
Nukleotidok | ||||
RNS | ||||
DNS | ||||
Analógok | ||||
Vektor típusok |
| |||
|