TasiRNS

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] .

Felfedezési előzmények

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] .

Oktatás

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] .

TAS1 és TAS2

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] .

TAS4

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] .

TAS3

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] .

Mechanizmus

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] .

Eloszlás és funkciók

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] .

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Makarova Yu. A., Kramerov D. A. Nem kódoló RNS-ek  (orosz)  // Biokémia. - 2007. - T. 72 , 11. sz . - S. 1427-1448 . Az eredetiből archiválva : 2014. július 14.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 Vazquez F. , Vaucheret H. , Rajagopalan R. , Lepers C. , Gasciolli V. , Mallory AC , Hilbert JL , Bartel DP , Crété P. Endogén transz-ható siRNS-ek szabályozzák az Arabidopsis mRNS-ek felhalmozódását.  (angol)  // Molekuláris sejt. - 2004. - 20. évf. 16. sz. 1 . - P. 69-79. - doi : 10.1016/j.molcel.2004.09.028 . — PMID 15469823 .
  3. ↑ 1 2 3 4 Peragine A. , Yoshikawa M. , Wu G. , Albrecht HL , Poethig RS SGS3 és SGS2/SDE1/RDR6 szükséges a fiatalkori fejlődéshez és a transz-ható siRNS-ek előállításához Arabidopsisban.  (angol)  // Gének és fejlődés. - 2004. - 20. évf. 18, sz. 19 . - P. 2368-2379. - doi : 10.1101/gad.1231804 . — PMID 15466488 .
  4. ↑ Axtell MJ , Jan C. , Rajagopalan R. , Bartel DP Az siRNS biogenezisének két találatos triggerje növényekben.  (angol)  // Cell. - 2006. - Vol. 127. sz. 3 . - P. 565-577. - doi : 10.1016/j.cell.2006.09.032 . — PMID 17081978 .
  5. ↑ 1 2 Yoshikawa M. , Peragine A. , Park MY , Poethig RS A transz-ható siRNS-ek biogenezisének útja Arabidopsisban.  (angol)  // Gének és fejlődés. - 2005. - 20. évf. 19, sz. 18 . - P. 2164-2175. - doi : 10.1101/gad.1352605 . — PMID 16131612 .
  6. ↑ 1 2 Talmor-Neiman M. , Stav R. , Klipcan L. , Buxdorf K. , Baulcombe DC , Arazi T. Trans-acting siRNS-ek azonosítása mohában és a biogenezisükhöz szükséges RNS-függő RNS polimeráz.  (angol)  // The Plant Journal: a sejt- és molekuláris biológiához. - 2006. - Vol. 48, sz. 4 . - P. 511-521. - doi : 10.1111/j.1365-313X.2006.02895.x . — PMID 17076803 .
  7. ↑ Xie Z. , Qi X. Változatos kis RNS által irányított csendesítési útvonalak növényekben.  (angol)  // Biochimica et biophysica acta. - 2008. - Vol. 1779. sz. 11 . - P. 720-724. - doi : 10.1016/j.bbagrm.2008.02.009 . — PMID 18358247 .
  8. ↑ 1 2 Allen E. , Xie Z. , Gustafson AM , Carrington JC microRNA-directed phasing during trans-acting siRNS biogenesis in növények.  (angol)  // Cell. - 2005. - 20. évf. 121. sz. 2 . - P. 207-221. - doi : 10.1016/j.cell.2005.04.004 . — PMID 15851028 .
  9. ↑ 1 2 3 4 Allen E. , Howell MD miRNS-ek transz-aktív siRNS-ek biogenezisében magasabb rendű növényekben.  (angol)  // Szemináriumok a sejt- és fejlődésbiológiából. - 2010. - 20. évf. 21, sz. 8 . - P. 798-804. - doi : 10.1016/j.semcdb.2010.03.008 . — PMID 20359543 .
  10. ↑ 1 2 Tomari Y. , Zamore PD Perspektíva: gépek RNAi-hez.  (angol)  // Gének és fejlődés. - 2005. - 20. évf. 19, sz. 5 . - P. 517-529. - doi : 10.1101/gad.1284105 . — PMID 15741316 .
  11. ↑ 1 2 Adenot X. , Elmayan T. , Lauressergues D. , Boutet S. , Bouché N. , Gasciolli V. , Vaucheret H. A DRB4-függő TAS3 transz-ható siRNS-ek az AGO7-en keresztül szabályozzák a levél morfológiáját.  (angol)  // Jelenlegi biológia : CB. - 2006. - Vol. 16. sz. 9 . - P. 927-932. - doi : 10.1016/j.cub.2006.03.035 . — PMID 16682354 .
  12. ↑ Wu L. , Mao L. , Qi Y. Dicer-like és argonaute proteinek szerepe a TAS-eredetű kis interferáló RNS által kiváltott DNS-metilációban.  (angol)  // Növényélettan. - 2012. - Kt. 160, sz. 2 . - P. 990-999. - doi : 10.1104/pp.112.200279 . — PMID 22846193 .
  13. ↑ 1 2 Williams L. , Carles CC , Osmont KS , Fletcher JC Egy adatbázis-elemzési módszer azonosít egy endogén transz-hatású, röviden interferáló RNS-t, amely az Arabidopsis ARF2, ARF3 és ARF4 génjeit célozza meg.  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2005. - 20. évf. 102. sz. 27 . - P. 9703-9708. - doi : 10.1073/pnas.0504029102 . — PMID 15980147 .
  14. ↑ Heisel SE , Zhang Y. , Allen E. , Guo L. , Reynolds TL , Yang X. , Kovalic D. , Roberts JK A rizsszemből származó egyedi kis RNS populációk jellemzése.  (angol)  // Public Library of Science ONE. - 2008. - Vol. 3, sz. 8 . — P. e2871. - doi : 10.1371/journal.pone.0002871 . — PMID 18716673 .

Irodalom

Linkek

 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