mikroRNS - microRNA
A mikroRNS (rövidítve miRNS ) egy kisméretű, egyszálú, nem kódoló RNS- molekula (körülbelül 22 nukleotidot tartalmaz ), amely növényekben, állatokban és néhány vírusban található, és amely az RNS elnémításában és a génexpresszió transzkripció utáni szabályozásában működik . A miRNS-ek bázispárosításon keresztül működnek komplementer szekvenciákkal az mRNS molekulákban. Ennek eredményeként, ezek az mRNS-molekulákat elhallgattatta , egy vagy több, a következő eljárások: (1) hasítása az mRNS szálat két darab, (2) destabilizáció a mRNS révén lerövidítése annak poli (A) farok , és ( 3) az mRNS kevésbé hatékony transzlációja fehérjékbe riboszómák segítségével .
miRNS-ek hasonlítanak a kis interferáló RNS-ek (siRNS-ek) a RNS-interferencia (RNSi) reakcióút, azzal az eltéréssel, miRNS területekből származnak az RNS-átiratok, hogy hajtsa vissza magukat alkotnak rövid hajtű, míg az siRNS-ek származnak hosszabb régiók kettős szálú RNS . Az emberi genom több mint 1900 miRNS -t kódolhat, bár a legújabb elemzések szerint ez a szám közelebb van a 2300 -hoz. Mindazonáltal csak körülbelül 500 emberi mikroRNS képviseli a jóhiszemű miRNS -t a MirGeneDB kézzel kurált miRNS génadatbázisban .
A miRNS -ek sok emlős sejttípusban és extracelluláris keringő miRNS -ként találhatók . A keringő miRNS -ek testnedvekbe, köztük vérbe és cerebrospinális folyadékba kerülnek, és számos betegség biomarkereiként elérhetők . Úgy tűnik, hogy a MiRNS -ek az emberek és más emlősök génjeinek körülbelül 60% -át célozzák. Sok miRNS evolúciósan konzervált, ami azt jelenti, hogy fontos biológiai funkciókkal rendelkeznek. Például 90 miRNS -családot őriztek meg legalább az emlősök és halak közös őse óta, és ezeknek a konzervált miRNS -eknek fontos funkciói vannak, amint azt azok a tanulmányok is kimutatták, amelyekben a család egy vagy több tagjának génjeit kiütötték egerekben.
Történelem
Az első miRNS -t a kilencvenes évek elején fedezték fel. A miRNS -eket azonban csak a 2000 -es évek elején ismerték el a biológiai szabályozók külön osztályaként. A miRNS kutatás különböző miRNS -készleteket mutatott ki különböző sejttípusokban és szövetekben, valamint a miRNS -ek többféle szerepét a növények és állatok fejlődésében és sok más biológiai folyamatban. Az aberráns miRNS expresszió szerepet játszik a betegségben. A MiRNS-alapú terápiák vizsgálata folyamatban van.
Az első miRNS -t 1993 -ban fedezte fel egy Ambros vezette csoport , köztük Lee és Feinbaum. Azonban a cselekvési mód további betekintéséhez Ruvkun csapatának, köztük Wightmannek és Ha -nak egyidejűleg publikált munkája is szükséges . Ezek a csoportok egymás után publikációkat publikáltak a lin-4 génről, amelyről ismert, hogy a lin-14 gén elnyomásával szabályozza a C. elegans lárvafejlődésének időzítését . Amikor Lee és mtsai. elkülönítették a lin-4 miRNS-t, és azt találták, hogy ahelyett, hogy fehérjét kódoló mRNS-t termelne, rövid, nem kódoló RNS-eket állított elő , amelyek közül az egyik egy ~ 22 nukleotid RNS, amely a 3 'UTR több szekvenciájával részben komplementer szekvenciákat tartalmazott a lin-14 mRNS - ből. Ez a komplementaritás javasolták, hogy gátolja a fordítás a lin-14 mRNS a LIN-14 fehérje. Abban az időben a lin-4 kicsi RNS-ről úgy gondolták, hogy fonálféreg- vonás.
2000-ben egy második kis RNS-t jellemeztek: let-7 RNS, amely elnyomja a lin-41-et, hogy elősegítse a C. elegans későbbi fejlődési átmenetét . A let-7 RNS-t számos fajban konzerváltnak találták, ami arra enged következtetni, hogy a let-7 RNS és további "kis temporális RNS-ek" szabályozhatják a fejlődés időzítését különböző állatokban, beleértve az embereket is.
Egy évvel később kiderült, hogy a lin-4 és a let-7 RNS-ek a C. elegans , a Drosophila és az emberi sejtekben található kis RNS-ek nagy osztályának részei . Az ebbe az osztályba tartozó sok RNS hasonlított a lin-4 és a let-7 RNS - ekre, kivéve, hogy expressziós mintájuk általában nem volt összhangban a fejlődés időzítésének szabályozásában betöltött szereppel. Ez azt sugallta, hogy a legtöbb más típusú szabályozási utakon is működhet. Ezen a ponton, a kutatók kezdték el használni a „mikro-RNS” kifejezést ebben az osztályban a kis szabályozási RNS.
A miRNS -ek deregulációjával kapcsolatos első emberi betegség a krónikus limfocita leukémia volt . Ebben a rendellenességben a miRNS -eknek kettős szerepe van, mind a tumorszuppresszorok, mind az onkogének.
Elnevezéstan
Egy szabványos nómenklatúra -rendszer szerint a közzététel előtt a kísérletileg megerősített miRNS -ekhez neveket rendelnek. A "miR" előtagot kötőjel és szám követi, ez utóbbi gyakran jelzi az elnevezés sorrendjét. Például a miR-124 nevet kapta, és valószínűleg a miR-456 előtt fedezték fel. A nagybetűs "miR-" a miRNS érett formájára utal, míg a nagybetű nélküli "mir-" a miRNS előtti és a pri-miRNS-re utal. A géneket kódoló miRNS-eket is ugyanazzal a hárombetűs előtaggal nevezik el, az organizmusgén-nómenklatúra konvenciói szerint. A példák, a hivatalos miRNS gén nevek bizonyos organizmusok " mir-1 a C. elegans és Drosophila, Mir-1 a Rattus norvegicus és MIR-25 humán.
A közel azonos szekvenciájú miRNS -ek egy vagy két nukleotid kivételével további kisbetűvel vannak ellátva. Például a miR-124a szorosan kapcsolódik a miR-124b-hez. Például:
- hsa-miR-181a :aacauucaACgcugucggugAgu
- hsa-miR-181b :aacauucaUUgcugucggugGgu
A pre-miRNS-eket, a pri-miRNS-eket és a géneket, amelyek 100% -ban azonos érett miRNS-ekhez vezetnek, de amelyek a genom különböző pontjain találhatók, további kötőjel-utótaggal jelöltük. Például a hsa-mir-194-1 és a hsa-mir-194-2 pre-miRNS-ek azonos érett miRNS-hez (hsa-miR-194) vezetnek, de különböző genomrégiókban található génekből származnak.
A származási fajt három betűs előtaggal jelölték, pl. A hsa-miR-124 egy emberi ( Homo sapiens ) miRNS, az oar-miR-124 pedig egy juh ( Ovis aries ) miRNS. Más gyakori előtagok közé tartozik a "v" a vírus (miRNS által kódolt vírusgenom) és a "d" a Drosophila miRNS (egy gyümölcslégy, amelyet általában genetikai kutatások során vizsgálnak).
Ha két érett mikroRNS ugyanazon pre -miRNS ellentétes karjaiból származik, és nagyjából hasonló mennyiségben található, akkor -3p vagy -5p utótaggal vannak jelölve. (Korábban ezt a megkülönböztetést "s" ( értelem ) és "as" (antiszensz) kifejezésekkel is elvégezték ). A hajtű egyik karjából származó érett mikroRNS azonban általában sokkal bőségesebb, mint a másik karé, és ebben az esetben a nevet követő csillag jelzi a hajtű ellentétes karjáról alacsony szinten talált érett fajokat. Például a miR-124 és a miR-124* egy miRNS előtti hajtűvel rendelkezik, de sokkal több miR-124 található a sejtben.
Célok
A növényi miRNS-ek általában közel tökéletesen párosulnak mRNS-célpontjaikkal, ami gén repressziót indukál a célátírások hasítása révén. Ezzel szemben az állati miRNS -ek képesek felismerni a cél mRNS -eket, ha csak 6-8 nukleotidot (a magterületet) használnak a miRNS 5 'végén, ami nem elegendő párosítás a cél -mRNS -ek hasításának kiváltásához. A kombinációs szabályozás az állatok miRNS -szabályozásának egyik jellemzője. Egy adott miRNS -nek több száz különböző mRNS -célpontja lehet, és egy adott célt több miRNS is szabályozhat.
A tipikus miRNS által elfojtott egyedi hírvivő RNS -ek átlagos számának becslései a becslési módszertől függően változnak, de többféle megközelítés azt mutatja, hogy az emlős miRNS -eknek számos egyedi célpontjuk lehet. Például a gerincesekben erősen konzervált miRNS -ek elemzése azt mutatja, hogy mindegyiknek átlagosan körülbelül 400 konzervált célpontja van. Hasonlóképpen, a kísérletek azt mutatják, hogy egyetlen miRNS -faj csökkentheti több száz egyedi hírvivő RNS stabilitását. Más kísérletek azt mutatják, hogy egyetlen miRNS-faj elnyomhatja több száz fehérje termelését, de ez az elfojtás gyakran viszonylag enyhe (jóval kevesebb, mint kétszeres). Az első emberi betegség, amelyet felfedeztek a miRNS -ek deregulációjával kapcsolatban, a krónikus limfocita leukémia volt . Más B -sejt rosszindulatú daganatok következtek.
Biogenezis
A miRNS gének akár 40% -a más gének intronjaiban vagy akár exonjaiban is rejlik . Ezeket általában, bár nem kizárólagosan, érzékszervi orientációban találják meg, és így rendszerint a génjeikkel együtt szabályozzák.
A DNS-sablon nem az utolsó szó az érett miRNS-termelésben: az emberi miRNS-ek 6% -a mutat RNS-szerkesztést ( IsomiRs ), az RNS-szekvenciák helyspecifikus módosítását, hogy a DNS-jük által kódolt termékektől eltérő termékeket kapjunk. Ez megnöveli a miRNS működésének sokféleségét és hatókörét azon túl, amely csak a genomból következik.
Átirat
A miRNS géneket általában RNS polimeráz II (Pol II) írja át. A polimeráz gyakran kötődik a DNS-szekvencia közelében található promoterhez, kódolva azt, hogy mi lesz a pre-miRNS hajtű hurka. A kapott transzkriptumot egy speciálisan módosított nukleotiddal lezárjuk az 5 'végén, többszörös adenozinnal (poli (A) farokkal) poliadenilezzük és összeillesztjük . Állati miRNS-ek átíródott részeként egyik karja egy -80 nukleotid RNS szár-hurok , amely viszont egy részét képezi, több száz nukleotid-hosszú miRNS prekurzor nevezzük pri-miRNS. Amikor egy szárhurok-prekurzort találunk a 3 'UTR-ben, az átirat pri-miRNS-ként és mRNS-ként szolgálhat. Az RNS polimeráz III (Pol III) egyes miRNS -eket ír át , különösen azokat, amelyek felfelé irányuló Alu szekvenciákat tartalmaznak , transzfer RNS -eket (tRNS -eket) és emlősök széles interpersperált ismétlődő (MWIR) promoter egységeit.
Nukleáris feldolgozás
Egy pri-miRNS egy-hat miRNS prekurzort tartalmazhat. Ezek a hajtű hurok szerkezetek egyenként körülbelül 70 nukleotidból állnak. Mindegyik hajtű szegélyezik szükséges szekvenciákat hatékony feldolgozását.
A kettős szálú RNS (dsRNS) szerkezete a hajtű egy pri-miRNS felismer egy nukleáris fehérje néven ismert DiGeorge-szindróma Kritikus régió 8 (DGCR8 vagy „pasa” a gerinctelenek), elemzi annak társítva DiGeorge-szindróma . A DGCR8 a Drosha enzimmel társul , amely az RNS -t vágó fehérje, és mikroprocesszor komplexet képez . Ebben a komplexben a DGCR8 a Drosha katalitikus RNáz III doménjét orientálja, hogy felszabadítsa a hajtűket a pri-miRNS-ekből úgy, hogy az RNS-t körülbelül tizenegy nukleotidból hasítja le a hajtűbázisról (az egyik spirális dsRNS a szárba fordul). A kapott termék 3 'végén két nukleotid túlnyúlást mutat; 3 'hidroxil- és 5' foszfátcsoportot tartalmaz. Gyakran pre-miRNS-nek (prekurzor-miRNS) nevezik. Azonosítottuk azokat a szekvencia motívumokat, amelyek a pre-miRNS-től lefelé haladnak, és amelyek fontosak a hatékony feldolgozáshoz.
A mikroprocesszor komplexet megkerülve közvetlenül az intronokból összeillesztett pre-miRNS-ek " Mirtronok " néven ismertek . Eredetileg csak a Drosophila és a C. elegans fajokban léteztek, mirtronokat találtak emlősökben.
A pre-miRNS-ek 16% -a nukleáris RNS-szerkesztéssel módosítható . Leggyakrabban, az enzimek ismert adenozin dezaminázok ható RNS (ADARs) katalizálják az adenozin az inozin (A-I) átmenetek. Az RNS-szerkesztés leállíthatja a nukleáris feldolgozást (például a pri-miR-142, ami a Tudor-SN ribonukleáz lebomlásához vezet), és megváltoztathatja a folyamatokat, beleértve a citoplazmatikus miRNS-feldolgozást és a célspecifikációt (pl. A miR-376 magterületének megváltoztatásával) a központi idegrendszerben).
Nukleáris export
A miRNS előtti hajtűket a sejtmagból exportálják az Exportin-5 nukleocitoplazmatikus transzporterrel . Ez a fehérje, a karyopherin család tagja , felismeri a két nukleotid túlnyúlást, amelyet az RNáz III enzim, a Drosha hagyott el a miRNS előtti hajtű 3 'végén. Az exportin-5 által közvetített transzport a citoplazmába energiafüggő , a Ran fehérjéhez kötött guanozintrifoszfátot (GTP) használva .
Citoplazmatikus feldolgozás
A citoplazmában a miRNS előtti hajtű a Dicer RNáz III enzimmel hasad . Ez az endoribonukleáz kölcsönhatásba lép a hajtű 5 'és 3' végével, és elvágja a 3 'és 5' karokat összekötő hurkot, így tökéletlen, körülbelül 22 nukleotid hosszúságú miRNS: miRNS* duplexet kap. A hajtű teljes hossza és a hurok mérete befolyásolja a Dicer feldolgozás hatékonyságát. A miRNS: miRNA* párosítás tökéletlen jellege szintén befolyásolja a hasítást. A G-ban gazdag pre-miRNS-ek egy része potenciálisan átveheti a G-quadruplex szerkezetet a kanonikus törzshurok szerkezet alternatívájaként. Például a humán pre-miRNS 92b G-quadruplex szerkezetet alkalmaz, amely ellenáll a Dicer által közvetített hasításnak a citoplazmában . Bár a duplex bármely szála potenciálisan funkcionális miRNS-ként működhet, általában csak egy szál épül be az RNS-indukált elnémító komplexbe (RISC), ahol a miRNS és annak mRNS-célpontja kölcsönhatásba lép.
Míg a miRNS -ek többsége a sejtben helyezkedik el, néhány miRNS -t, közismert nevén keringő miRNS -eket vagy extracelluláris miRNS -eket, megtaláltak az extracelluláris környezetben is, beleértve a különböző biológiai folyadékokat és a sejttenyésztő közegeket.
Biogenezis növényekben
A miRNS biogenezis növényekben főleg a nukleáris feldolgozás és export lépéseiben különbözik az állatok biogenezisétől. Ahelyett, hogy két különböző enzimmel hasítanák, egyszer a sejtmagon belül és egyszer azon kívül, a növényi miRNS mindkét hasítását egy Dicer- homológ végzi, az úgynevezett Dicer-like1 ( DL1 ). A DL1 csak a növényi sejtek magjában expresszálódik, ami azt jelzi, hogy mindkét reakció a sejtmagban zajlik. A növényi miRNS előtt: a miRNS* duplexeket elszállítják a magból, 3 'túlnyúlásait a Hua-Enhancer1 (HEN1) nevű RNS-metiltranszferáz - proteinnel metilezik. A duplexet ezután a Hasty (HST) nevű fehérje, egy Exportin 5 homológ szállítja ki a sejtből a citoplazmába, ahol szétszedik, és az érett miRNS -t beépítik a RISC -be.
RNS-indukált elnémító komplex
Az érett miRNS része egy aktív RNS-indukált elnémító komplexnek (RISC), amely Dicert és sok kapcsolódó fehérjét tartalmaz. A RISC mikroRNS ribonukleoprotein komplex (miRNP) néven is ismert; A beépített miRNS -t tartalmazó RISC -t néha "miRISC" -nek nevezik.
Úgy gondolják, hogy a pre-miRNS szeletelő feldolgozása párosul a duplex lecsévélésével. Általában csak egy szál van beépítve a miRISC-be, amelyet termodinamikai instabilitása és gyengébb bázispárosodása alapján választanak ki a másik szálhoz képest. A szárhurok helyzete szintén befolyásolhatja a szálválasztást. A másik szál, amelyet egyensúlyi állapotban alacsonyabb szintje miatt utasszálnak neveznek, csillaggal (*) van jelölve, és általában leromlik. Bizonyos esetekben a duplex mindkét szála életképes és funkcionális miRNS -vé válik, amely különböző mRNS -populációkat céloz meg.
Az Argonaute (Ago) fehérjecsalád tagjai központi szerepet játszanak a RISC funkcióban. Argonautumokra van szükség a miRNS által kiváltott elnémításhoz, és két konzervált RNS-kötő domént tartalmaznak: egy PAZ domént, amely képes megkötni az érett miRNS egyszálú 3 '' végét, és egy PIWI domént, amely szerkezetileg hasonlít a ribonukleáz-H-hoz és az 5 ' a vezető szál vége. Ezek megkötik az érett miRNS -t, és orientálják a cél mRNS -sel való kölcsönhatásra. Néhány érvelő, például a humán Ago2, közvetlenül hasítja a célátírásokat; Az argonautes további fehérjéket is toborozhat a transzlációs elnyomás elérése érdekében. Az emberi genom nyolc argonaut fehérjét kódol szekvencia -hasonlóságok szerint két családra osztva: AGO (négy tag minden emlőssejtben, és E1F2C/hAgo -nak hívják az emberekben) és PIWI (megtalálható a csíravonalban és a vérképző őssejtekben).
További RISC komponensek: TRBP [humán immunhiányos vírus (HIV) transzaktiváló válasz RNS (TAR) kötő fehérje], PACT (az interferon által indukált protein kináz fehérje aktivátora ), SMN komplex, törékeny X mentális retardációs fehérje (FMRP), Tudor staphylococcus nukleáz-domént tartalmazó fehérje (Tudor-SN), a feltételezett DNS- helikáz MOV10 és a TNRC6B fehérjét tartalmazó RNS-felismerési motívum .
A némítás módja és a szabályozási hurkok
A gének elnémítása történhet vagy az mRNS lebomlása révén, vagy megakadályozhatja az mRNS lefordítását. Például a miR16 egy olyan szekvenciát tartalmaz, amely kiegészíti az AU-ban gazdag elemet, amely számos instabil mRNS, például TNF alfa vagy GM-CSF 3'UTR-jében található . Bebizonyosodott, hogy a miRNS és a cél -mRNS -szekvencia közötti teljes komplementaritás miatt az Ago2 hasíthatja az mRNS -t, és közvetlen mRNS -degradációhoz vezethet. Hiányában a komplementaritás, hangtompító érjük el gátolva a transzlációt. A miRNS és a cél mRNS kapcsolata a cél mRNS egyszerű negatív szabályozásán alapulhat, de úgy tűnik, hogy gyakori forgatókönyv a "koherens feed-forward loop", a "kölcsönös negatív visszacsatolási hurok" használata (más néven kettős negatív hurok) és a "pozitív visszacsatolás/előremenő hurok". Néhány miRNS pufferként működik a gén expressziójának véletlenszerű változásaiban, amelyek a transzkripció, transzláció és fehérje stabilitás sztochasztikus eseményei miatt keletkeznek. Az ilyen szabályozást jellemzően a negatív visszacsatolási hurkok vagy az inkoherens feed-forward hurok segítségével érik el, amely szétkapcsolja a fehérje kimenetét az mRNS transzkripciótól.
Forgalom
Az érett miRNS forgalma szükséges a miRNS expressziós profilok gyors megváltoztatásához. A miRNS érése során a citoplazmában az Argonaute fehérje felvétele úgy gondolja, hogy stabilizálja a vezető szálat, míg az ellenkező (* vagy "utas") szál előnyösen megsemmisül. A "Használd vagy veszítsd el" stratégiában az Argonaute előnyben részesítheti a sok célpontot tartalmazó miRNS-eket a kevés vagy egyáltalán nem célzó miRNS-ekkel szemben, ami a nem célzó molekulák lebomlásához vezet.
Az érett miRNS-ek bomlását a Caenorhabditis elegans- ban az 5'-tól 3'- ig terjedő XRN2 exoribonukleáz , más néven Rat1p közvetíti. A növényekben az SDN (kis RNS-lebontó nukleáz) családtagok a miRNS-eket az ellenkező (3'-5 ') irányban bontják le. Hasonló enzimeket kódolnak az állati genomokban, de szerepüket nem írták le.
Számos miRNS módosítás befolyásolja a miRNS stabilitását. Amint azt az Arabidopsis thaliana (thale zsázsa) modell szervezetben végzett munka is jelzi, úgy tűnik, hogy az érett növényi miRNS -ek stabilizálódnak a 3' -végén lévő metilcsoportok hozzáadásával. A 2'-O-konjugált metilcsoportok gátolják az uracil (U) aminosavak hozzáadását uridiltranszferáz enzimekkel, ez a módosítás miRNS lebomlással járhat. Az uridilezés azonban egyes miRNS -eket is védhet; ennek a módosításnak a következményei nem teljesen érthetők. Egyes állatok miRNS -einek utridilációjáról számoltak be. Mind a növényi, mind az állati miRNS -ek megváltoztathatók adenin (A) maradékok hozzáadásával a miRNS 3 'végéhez. Egy extra A hozzáadva az emlősök miR-122 végéhez , a májban dúsított miRNS-hez, amely fontos a hepatitis C-ben , stabilizálja a molekulát, és az adeninmaradékkal végződő növényi miRNS-ek lassabban bomlanak.
Sejtes funkciók
Úgy tűnik, hogy a miRNS -ek funkciója a génszabályozásban van. Ebből a célból a miRNS kiegészíti egy vagy több hírvivő RNS (mRNS) egy részét . Az állati miRNS -ek általában kiegészítik a 3 'UTR egyik helyét, míg a növényi miRNS -ek általában komplementerek az mRNS -ek kódoló régióival. A tökéletes vagy közel tökéletes bázispárosítás a cél -RNS -sel elősegíti az RNS hasítását. Ez a növényi miRNS -ek elsődleges módja. Az állatoknál a párosítás nem tökéletes.
Ahhoz, hogy a részben komplementer mikroRNS -ek felismerjék céljaikat, a miRNS 2–7. Nukleotidjainak („magterülete”) tökéletesen komplementernek kell lenniük. Az állati miRNS -ek gátolják a cél mRNS fehérje transzlációját (ez jelen van, de kevésbé gyakori a növényekben). A részben komplementer mikroRNS -ek felgyorsíthatják a deadenilezést is , ami az mRNS -ek hamarabb lebomlását okozhatja. Míg a miRNS-célzott mRNS lebomlása jól dokumentált, függetlenül attól, hogy a transzlációs elnyomást az mRNS degradációjával, a transzlációs gátlással vagy a kettő kombinációjával hajtják-e végre vagy sem, hevesen vitatják. A zebrafish miR-430 -on, valamint a Bantam-miRNS-en és a miR-9-en a Drosophila tenyésztett sejtekben végzett legújabb munkák azt mutatják, hogy a transzlációs elnyomást a transzláció iniciációjának megzavarása okozza , függetlenül az mRNS deadenylation-től.
A miRNS -ek esetenként hisztonmódosítást és a promoterhelyek DNS -metilezését is okozzák , ami befolyásolja a célgének expresszióját.
A miRNS hatásának kilenc mechanizmusát írják le és állítják össze egy egységes matematikai modellben:
- Cap-40S iniciációs gátlás;
- 60S riboszomális egység összekötő gátlása;
- Nyúlás gátlás;
- Riboszóma leesés (idő előtti megszűnés);
- Ko-transzlációs születő fehérje lebomlás;
- Lekötés P-testekben;
- mRNS bomlás (destabilizáció);
- mRNS -hasítás;
- Transzkripciós gátlás mikroRNS-közvetített kromatin-átszervezéssel, majd géncsendesítéssel.
Gyakran lehetetlen felismerni ezeket a mechanizmusokat az álló reakciósebességre vonatkozó kísérleti adatok felhasználásával. Mindazonáltal dinamikailag differenciáltak, és különböző kinetikai aláírásaik vannak .
A növényi mikroRNS -ekkel ellentétben az állati mikroRNS -ek különböző géneket céloznak meg. Azonban a gének, amelyek részt vesznek az összes sejt közös funkcióiban, például a génexpresszióban, viszonylag kevesebb mikroRNS célhellyel rendelkeznek, és úgy tűnik, hogy szelektálás alatt állnak, hogy elkerüljék a mikroRNS -ek célzását.
A dsRNS aktiválhatja a génexpressziót is , ezt a mechanizmust "kis RNS-indukált génaktivációnak" vagy RNSa-nak nevezték el . A génpromótereket célzó dsRNS -ek indukálhatják a kapcsolódó gének hatékony transzkripciós aktivációját. Ezt emberi sejtekben kimutatták szintetikus dsRNS -ek alkalmazásával, amelyeket kis aktiváló RNS -eknek ( saRNS -ek ) neveztek , de az endogén mikroRNS esetében is.
A mikroRNS -ek és a komplementer szekvenciák közötti kölcsönhatásokat a géneken, sőt a pszeudogéneken is, amelyek szekvenciahomológiát osztanak, úgy gondolják, hogy a kommunikáció hátsó csatornája, amely a paralogén gének (hasonló szerkezetű gének, amelyek a közös ősgéntől való eltérést jelzik) közötti expressziós szinteket szabályozzák. A "versengő endogén RNS-ek" ( ceRNS- ek ) elnevezés miatt ezek a mikroRNS-ek a géneken és pszeudogéneken található "mikroRNS válaszelemekhez" kötődnek, és újabb magyarázatot adhatnak a nem kódoló DNS fennmaradására.
Egyes kutatások azt mutatják, hogy az exoszómák mRNS -rakományai szerepet játszhatnak az implantációban, megmenthetik a trofoblaszt és az endometrium közötti tapadást, vagy támogathatják az adhéziót az adhézióban/invázióban részt vevő gének expressziójának le- vagy felszabályozásával.
Ezenkívül a miRNS, mint miR-183/96/182 kulcsfontosságú szerepet játszik a cirkadián ritmusban .
Evolúció
A miRNS -ek növényekben és állatokban is jól konzerváltak , és úgy gondolják, hogy a génszabályozás létfontosságú és evolúciósan ősi összetevője. Míg a mikroRNS út alapvető összetevői konzerváltak a növények és állatok között , úgy tűnik, hogy a két királyság miRNS -repertoárja egymástól függetlenül, különböző elsődleges hatásmódokkal jött létre.
A mikroRNS -ek hasznos filogenetikai markerek, mivel látszólag alacsony az evolúciójuk. A mikroRNS -ek eredete, mint a korábbi RNSi gépekből kifejlesztett szabályozó mechanizmus, amelyet eredetileg az exogén genetikai anyag, például a vírusok elleni védekezésre használtak. Eredetük lehetővé tehette a morfológiai innováció kifejlődését, és a génexpresszió specifikusabbá és finomhangolhatóvá tétele révén lehetővé tette az összetett szervek kialakulását és talán végső soron az összetett életet. A morfológiai újítások gyors kitörései általában a mikroRNS felhalmozódásának magas arányával járnak.
Új mikroRNS létrehozott többféle módon. Az új mikroRNS-ek származhatnak a DNS "nem kódoló" szakaszaiban (azaz intronokban vagy intergén régiókban) lévő hajtűk véletlenszerű kialakításából, de a meglévő mikroRNS-ek megkettőzéséből és módosításából is. A mikroRNS-ek a fehérjét kódoló szekvenciák fordított duplikációiból is létrejöhetnek, ami lehetővé teszi a hajtott hajtűszerkezet létrehozását. Az evolúció (azaz a nukleotid-szubsztitúció) sebessége a közelmúltban keletkezett mikroRNS-ekben összehasonlítható a nem kódoló DNS más részeinek sebességével, ami a semleges sodródással történő evolúciót jelenti; azonban a régebbi mikroRNS -ek sokkal alacsonyabb változási arányúak (gyakran kevesebb, mint egy helyettesítés százmillió év alatt), ami arra utal, hogy miután a mikroRNS funkciót nyert, tisztító szelekción megy keresztül. A miRNS gén egyes régiói eltérő evolúciós nyomással szembesülnek, ahol a feldolgozás és működés szempontjából létfontosságú régiók magasabb szintű konzerváltsággal rendelkeznek. Ezen a ponton a mikroRNS ritkán veszik el az állat genomjából, bár az újabb mikroRNS-ek (így feltehetően nem működőképesek) gyakran elvesznek. Az Arabidopsis thaliana esetében a miRNS gének nettó fluxusát 1,2 és 3,3 gén között prognosztizálták millió év alatt. Ez értékes filogenetikai jelölővé teszi őket, és lehetséges megoldásként tekintenek a kiemelkedő filogenetikai problémákra, például az ízeltlábúak kapcsolatára . Másrészt a mikroRNS -ek több esetben rosszul korrelálnak a filogenézissel, és lehetséges, hogy filogenetikai egyezésük nagyrészt tükrözi a mikroRNS -ek korlátozott mintavételét.
A mikroRNS -ek megtalálhatók a legtöbb eukarióta organizmus genomjában , a barna algától az állatokig. Azonban ezeknek a mikroRNS -eknek a működésében és a feldolgozásukban mutatkozó különbség azt sugallja, hogy a mikroRNS -ek egymástól függetlenül keletkeztek növényekben és állatokban.
Az állatokra összpontosítva a Mnemiopsis leidyi genomjából hiányoznak a felismerhető mikroRNS -ek , valamint a Drosha és Pasha nukleáris fehérjék , amelyek kritikusak a kanonikus mikroRNS biogenezis szempontjából. Ez az egyetlen állat, amelyről eddig beszámoltak, hogy hiányzik Drosha. A mikroRNS-ek létfontosságú szerepet játszanak a génexpresszió szabályozásában minden eddig nem vizsgált nem ctenoforos állatban, kivéve a Trichoplax adhaerens-t , a Placozoa törzs egyetlen ismert tagját .
2010 márciusáig minden fajban több mint 5000 különböző miRNS -t azonosítottak. Míg a baktériumokban nagyjából összehasonlítható funkciójú rövid RNS -szekvenciák (50 - száz bázispár) fordulnak elő, a baktériumok nem rendelkeznek valódi mikroRNS -ekkel.
Kísérleti felderítés és manipuláció
Míg a kutatók a miRNS expressziójára összpontosítottak fiziológiai és kóros folyamatokban, a mikroRNS izolálással kapcsolatos különféle technikai változók jelentek meg. A tárolt miRNS minták stabilitását megkérdőjelezték. A mikroRNS -ek sokkal könnyebben bomlanak le, mint az mRNS -ek, részben hosszuk miatt, de a mindenütt jelen lévő RNázok miatt is . Ez szükségessé teszi a minták jégen történő hűtését és RNáz -mentes berendezés használatát.
A mikroRNS expresszió számszerűsíthető egy kétlépéses polimeráz láncreakciós eljárásban, módosított RT-PCR-ben, majd kvantitatív PCR-ben . Ennek a módszernek a változatai abszolút vagy relatív számszerűsítést érnek el. A miRNS -ek mikrotömbökhöz , tárgylemezekhez vagy chipekhez is hibridizálhatók szondákkal száz vagy ezer miRNS -célponthoz, így a miRNS -ek relatív szintje különböző mintákban meghatározható. A mikroRNS-ek felfedezhetők és profilozhatók nagy teljesítményű szekvenálási módszerekkel ( mikroRNS szekvenálás ). A miRNS aktivitása kísérletileg gátolható zárolt nukleinsav (LNA) oligo , Morpholino oligo vagy 2'-O-metil RNS oligo használatával. Egy specifikus miRNS -t el lehet némítani egy kiegészítő antagomirral . A mikroRNS érését több ponton gátolhatják sztérikus blokkoló oligók. Az mRNS-transzkript miRNS-célhelyét egy sztérikus blokkoló oligo is blokkolhatja. A miRNS "in situ" kimutatására LNA vagy Morpholino szondák használhatók. Az LNA zárolt konformációja fokozott hibridizációs tulajdonságokat eredményez, növeli az érzékenységet és a szelektivitást, így ideális a rövid miRNS kimutatására.
A miRNS-ek nagy áteresztőképességű mennyiségi meghatározása hibára hajlamos, a módszertani problémákkal járó nagyobb eltérés (az mRNS-ekhez képest ) miatt. Az mRNS -expressziót ezért gyakran elemzik, hogy ellenőrizzék a miRNS -hatások szintjét (pl. in). Az adatbázisok felhasználhatók mRNS- és miRNS-adatok párosításához, amelyek a miRNS-célokat bázisszekvenciájuk alapján jósolják. Míg ezt általában az érdeklődésre számot tartó miRNS -ek észlelése után teszik (pl. A magas expressziós szint miatt), ötleteket javasoltak az mRNS -t és a miRNS -expressziós információkat integráló elemzőeszközökre .
Betegség
Ahogy a miRNS részt vesz az eukarióta sejtek normális működésében, úgy a miRNS diszregulációja is társult betegséghez. Egy kézzel kurált, nyilvánosan hozzáférhető adatbázis, a miR2Disease dokumentálja az ismert összefüggéseket a miRNS diszreguláció és az emberi betegség között.
Örökletes betegségek
A mutáció a miR-96 magterületén örökletes progresszív halláskárosodást okoz.
A mutáció a miR-184 magterületén örökletes keratoconust okoz, elülső poláris szürkehályoggal.
A miR-17 ~ 92 klaszter törlése csontváz- és növekedési hibákat okoz.
Rák
Az első emberi betegség, amelyről ismert, hogy miRNS deregulációval jár, krónikus limfocita leukémia volt. Sok más miRNS is kapcsolódik a rákhoz, és ezért néha " oncomirs " -nek is nevezik . Rosszindulatú B-sejtekben a miRNS-ek részt vesznek a B-sejtek fejlődésének alapvető útjaiban, mint például a B-sejt receptor (BCR) jelátvitel, a B-sejt migráció/adhézió, a sejt-sejt kölcsönhatások az immunrésekben, valamint az immunglobulinok termelése és osztályváltása. A MiRNS-ek befolyásolják a B-sejtek érését, a pre-, marginális zóna, a follikuláris, a B1, a plazma és a memória B-sejtek képződését.
A miRNS másik szerepe a rákos megbetegedésekben az expressziós szintjük felhasználása a prognózishoz. Az NSCLC mintákban az alacsony miR-324 a szintek a rossz túlélés jelzőjeként szolgálhatnak. A magas miR-185 vagy alacsony miR-133b szint korrelálhat a metasztázisokkal és a vastagbélrák rossz túlélésével .
Ezenkívül specifikus miRNS -ek társulhatnak a vastagbélrák bizonyos szövettani altípusaihoz. Például kimutatták, hogy a miR-205 és a miR-373 expressziós szintje megemelkedik a nyálkahártya-vastagbélrákokban és a mucin-termelő fekélyes vastagbélgyulladással összefüggő vastagbélrákokban, de nem a szórványos vastagbél-adenokarcinóma esetén, amelyben nincs nyálkás komponens. In vitro vizsgálatok azt sugallták, hogy a miR-205 és a miR-373 funkcionálisan indukálhatja a nyálkahártyákkal összefüggő daganatos folyamatok különböző jellemzőit a bélhámsejtekben.
Hepatocelluláris karcinóma sejtproliferáció léphet fel a miR-21 kölcsönhatásában a MAP2K3-val, egy tumort elnyomó génnel. A rák optimális kezelése magában foglalja a betegek pontos azonosítását a kockázati rétegű kezeléshez. Azok, akik gyorsan reagálnak a kezdeti kezelésre, részesülhetnek a csonka kezelési rendből, amely megmutatja a pontos betegségre reagáló intézkedések értékét. A sejtmentes keringő miRNS-ek (cimiRNS-ek) rendkívül stabilak a vérben, túlzottan expresszálódnak a rákban, és a diagnosztikai laboratóriumban számszerűsíthetők. A klasszikus Hodgkin-limfómában a miR-21, a miR-494 és a miR-1973 plazma ígéretes betegségválasz-biomarkerek. A keringő miRNS -ek segíthetnek a klinikai döntéshozatalban, és segíthetik a pozitron emissziós tomográfia és a számítógépes tomográfia kombinációjának értelmezését . Ezeket minden konzultáción el lehet végezni, hogy felmérjék a betegségre adott reakciót és felismerjék a visszaesést.
A mikroRNS -ek eszközként vagy célpontként használhatók a különböző rákok kezelésében. A specifikus mikroRNS-ről, a miR-506-ról számos vizsgálatban kiderült, hogy tumor antagonistaként működik. Jelentős számú méhnyakrák-mintában megállapították, hogy a miR-506 expressziója alulszabályozott. Ezenkívül a miR-506 elősegíti a méhnyakrák-sejtek apoptózisát, a közvetlen célpontja, a sündisznóút transzkripciós faktorán, a Gli3-on keresztül.
DNS javítás és rák
A rákot a DNS -károsodásból vagy a DNS -replikáció javítatlan hibáiból származó mutációk halmozódása okozza . A DNS -javítás hibái mutációk halmozódását okozzák, ami rákhoz vezethet. A DNS javításában részt vevő számos gént mikroRNS -ek szabályozzák.
A csíravonal -mutációk a DNS -javító génekben csak a vastagbélrákos esetek 2–5% -át okozzák . A mikroRNS -ek megváltozott expressziója, amely DNS -javítási hiányosságokat okoz, gyakran rákos megbetegedésekhez kapcsolódik, és fontos ok -okozati tényező lehet. Közül 68 sporadikus vastagbélrákok a csökkent expressziója a DNS mismatch repair protein MLH1 , a legtöbb találtuk, hogy hiányosak miatt epigenetikus metiláció a CpG -sziget a MLH1 gén. A szórványos vastagbélrákokban az MLH1-hiányok legfeljebb 15% -a azonban a miR-155 mikroRNS túlzott expressziójának tudható be, amely elnyomja az MLH1 expressziót.
A glioblasztómák 29–66% -ában a DNS -javítás hiányos az MGMT gén epigenetikus metilezése miatt , ami csökkenti az MGMT fehérje expresszióját. A glioblasztómák 28% -ánál azonban az MGMT fehérje hiányos, de az MGMT promoter nincs metilezve. Metilált MGMT promoterek nélküli glioblasztómákban a miR-181d mikroRNS szintje fordítottan korrelál az MGMT fehérje expressziójával, és a miR-181d közvetlen célpontja az MGMT mRNS 3'UTR (az MGMT mRNS három elsődleges lefordítatlan régiója ). Így a glioblasztómák 28% -ában a miR-181d fokozott expressziója és az MGMT DNS-javító enzim csökkent expressziója okozati tényező lehet.
A HMGA fehérjék (HMGA1a, HMGA1b és HMGA2) szerepet játszanak a rákban, és ezen fehérjék expresszióját a mikroRNS -ek szabályozzák. A HMGA expressziója szinte nem észlelhető a differenciált felnőtt szövetekben, de sok rák esetében megemelkedik. A HMGA fehérjék ~ 100 aminosavból álló polipeptidek , amelyeket moduláris szekvenciaszervezés jellemez. Ezeknek a fehérjéknek három erősen feltöltött régiója van, amelyeket AT horgoknak neveznek , és amelyek megkötik az AT-ban gazdag DNS szakaszok kisebb barázdáját a DNS bizonyos régióiban. Az emberi daganatok, beleértve a pajzsmirigy-, prosztata-, méhnyak-, vastagbél-, hasnyálmirigy- és petefészekrákokat, erőteljesen növelik a HMGA1a és HMGA1b fehérjéket. A limfoid sejtekre irányuló HMGA1 transzgénikus egerekben agresszív limfóma alakul ki, ami azt mutatja, hogy a magas HMGA1 expresszió összefügg a rákokkal, és hogy a HMGA1 onkogénként működhet. HMGA2 fehérje specifikusan megcélozza a promóter ERCC1 , csökkentve ezáltal expressziója Ennek a DNS-javító gén. Az ERCC1 fehérje expressziója 47 értékelt vastagbélrák 100% -ában hiányos volt (bár nem ismert, hogy a HGMA2 milyen mértékben érintett).
Egyetlen nukleotid polimorfizmusok (SNP-k) megváltoztathatják a miRNS-ek kötődését a 3'UTR-ekhez, például a hsa-mir181a és a hsa-mir181b esetét a CDON tumorszuppresszor génen.
Szívbetegség
A miRNS működésének globális szerepét a szívben úgy kezelték, hogy feltételesen gátolták a miRNS érését az egér szívében. Ebből kiderült, hogy a miRNS -ek alapvető szerepet játszanak fejlődése során. miRNS expressziós profil vizsgálatok azt mutatják, hogy az expressziós szintek specifikus miRNS változás beteg emberi szív, rámutatva, hogy a részvétel cardiomyopathiák . Ezenkívül a specifikus miRNS -eken végzett állatkísérletek a miRNS -ek külön szerepét azonosították mind a szívfejlődés során, mind a kóros állapotokban, beleértve a kardiogenezis, a hipertrófiás növekedési válasz és a szívvezetés szempontjából fontos kulcsfontosságú tényezők szabályozását. A miRNS másik szerepe a szív- és érrendszeri betegségekben az, hogy expressziós szintjeiket használják diagnózishoz, prognózishoz vagy kockázatrétegzéshez. Az állati modellekben a miRNS -ek szintén összefüggésben állnak a koleszterin -anyagcserével és a szabályozással.
miRNS-712
Az egér mikroRNS-712 potenciális biomarker (azaz prediktor) az ateroszklerózis , az artériás fal szív- és érrendszeri betegségei között, amelyek lipidvisszatartással és gyulladással járnak. A nem lamináris véráramlás korrelál az atherosclerosis kialakulásával is, mivel az endothelsejtek mechanoszenorai reagálnak a zavart áramlás nyíróerejére (d-flow). Számos pro-aterogén gént, beleértve a mátrix metalloproteinázokat (MMP-ket), felülszabályoznak a d-flow segítségével, közvetítve a gyulladást elősegítő és az angiogenikus jeleket. Ezeket az eredményeket egerek ligált carotis artériáiban figyelték meg, hogy utánozzák a d-flow hatását. 24 órán belül a már meglévő, éretlen miR-712 érett miR-712-et képezett, ami arra utal, hogy a miR-712 áramlásra érzékeny. Ezekkel az eredményekkel egyidejűleg a miR-712-et is felülszabályozzák az endothelsejtekben, amelyek a természetes íváramnak vannak kitéve az aortaív nagyobb görbületében.
Eredet
A miR-712 pre-mRNS szekvenciáját az egér riboszómás RN45s génjéből állítjuk elő a belső átírt 2 távtartó régióban (ITS2). Az XRN1 egy exonukleáz, amely lebontja az ITS2 régiót az RN45s feldolgozása során. Az XRN1 redukciója d-flow körülmények között ezért a miR-712 felhalmozódásához vezet.
Gépezet
A MiR-712 a metalloproteinázok 3 (TIMP3) szöveti inhibitorát célozza. A TIMP -k általában szabályozzák az extracelluláris mátrixot (ECM) lebontó mátrix metalloproteinázok (MMP) aktivitását. Az artériás ECM főleg kollagén- és elasztinszálakból áll, biztosítva az artériák szerkezeti támogatását és visszahúzódási tulajdonságait. Ezek a rostok kritikus szerepet játszanak az érrendszeri gyulladás és permeabilitás szabályozásában, amelyek fontosak az ateroszklerózis kialakulásában. Az endothelsejtek által kifejezve a TIMP3 az egyetlen ECM-hez kötött TIMP. A TIMP3 expresszió csökkenése az ECM degradációjának növekedését eredményezi d-flow jelenlétében. Ezekkel a megállapításokkal összhangban a pre-miR712 gátlása növeli a TIMP3 expresszióját a sejtekben, még ha turbulens áramlásnak van kitéve.
A TIMP3 csökkenti a TNFα (gyulladást elősegítő szabályozó) expresszióját a turbulens áramlás során. A turbulens áramlásban a TNFα aktivitását a TNFα-konvertáló enzim (TACE) vérben történő expressziójával mértük. A TNFα csökkent, ha a miR-712 gátolt vagy a TIMP3 túlexpresszálódott, ami arra utal, hogy a miR-712 és a TIMP3 szabályozzák a TACE aktivitását turbulens áramlási körülmények között.
Az anti-miR-712 hatékonyan elnyomja a d-flow által indukált miR-712 expressziót és növeli a TIMP3 expressziót. Az anti-miR-712 szintén gátolja az érrendszeri hiperpermeabilitást, ezáltal jelentősen csökkenti az ateroszklerózis elváltozások kialakulását és az immunsejtek beszűrődését.
Humán homológ mikroRNS-205
A miR-712 humán homológját az RN45s homológénen találták, amely az egerekhez hasonló miRNS-eket tart fenn. Az emberek MiR-205-nek hasonló szekvenciái vannak az egerek miR-712-ével, és a legtöbb gerincesen konzervált. A MiR-205 és a miR-712 a sejtjelző célpontok több mint 50% -át megosztja, beleértve a TIMP3-at is.
A tesztelés során a d-flow csökkentette az XRN1 expresszióját emberekben, mint az egerek endothelsejtjeiben, jelezve az XRN1 potenciálisan gyakori szerepét az emberekben.
Vesebetegség
Célzott törlésére Dicer a FoxD1 -eredetű renális progenitor sejtek egér modellben eredményezte egy komplex renális fenotípus beleértve bővítése nefrontömeg progenitorok, kevesebb renin sejtek, simaizom arteriolák , progresszív mesangialis veszteség és glomeruláris aneurizma. A FoxD1-Dicer kiütéses egérmodell nagy áteresztőképességű teljes transzkriptomprofilozása a pro-apoptotikus gén, a Bcl2L11 (Bim) ektópiás felülszabályozását és a p53 útvonal szabálytalanságát mutatta ki a p53 effektor gének növekedésével, beleértve a Bax , Trp53inp1 , Jun, Cdkn1a , Mmp2 és Arid3a . A p53 fehérje szintje változatlan maradt, ami arra utal, hogy a FoxD1 stromális miRNS-ek közvetlenül elnyomják a p53-effektor géneket. A FoxD1-eredetű sejtek miRNS-profilozása, a vonalkövetési megközelítést, majd a fluoreszcens-aktivált sejtválogatást követve nem csak átfogóan határozta meg az érrendszeri fejlődéshez kritikus fontosságú miRNS-ek transzkripciós tájképét, hanem azonosította azokat a kulcsfontosságú miRNS-eket is, amelyek valószínűleg módosítják a vese fenotípusát annak hiányában. Ezek a miRNS -ek a miRs -10a, 18a, 19b, 24, 30c, 92a, 106a, 130a, 152, 181a, 214, 222, 302a, 370 és 381, amelyek szabályozzák a Bcl2L11 (Bim) és a miRs -15b, 18a, 21, 30c, 92a, 106a, 125b-5p, 145, 214, 222, 296-5p és 302a, amelyek szabályozzák a p53-effektor géneket. A profilalkotási eredményekkel összhangban ektópiás apoptózist figyeltek meg a FoxD1 -ből származó progenitor törzs sejtszármazékaiban, és megismétli a vese stromális miRNS -ek fontosságát a celluláris homeosztázisban.
Idegrendszer
A miRNS -ek szabályozzák az idegrendszer fejlődését és működését . Az idegi miRNS-ek a szinaptikus fejlődés különböző szakaszaiban vesznek részt, beleértve a dendritogenezist ( miR-132 , miR-134 és miR-124 ), a szinapszisképződést és a szinapszis érését (ahol a miR-134 és a miR-138 is érintett). A miRNS képződés kiküszöbölése egerekben a Dicer kísérleti elnémításával kóros kimenetelekhez vezetett, mint például csökkentett idegsejtek mérete és motoros rendellenességek, amikor elcsendesedtek a striatális neuronokban, és neurodegeneráció, amikor elhallgattak az előagyi neuronokban. Egyes tanulmányok találni a megváltozott miRNS expresszió az Alzheimer-kór , valamint a skizofrénia , a bipoláris zavar , súlyos depresszió és a szorongásos zavarok .
Agyvérzés
A Betegségmegelőzési és Megelőzési Központ szerint a stroke az egyik vezető halálok és tartós fogyatékosság oka Amerikában. 87% -a az esetek ischaemiás stroke, amelyek eredményeit elzáródás az artéria az agy, hogy hordozza oxigénben gazdag vért. A véráramlás akadályozása azt jelenti, hogy az agy nem tudja megkapni a szükséges tápanyagokat, például oxigént és glükózt, és eltávolítani a hulladékokat, például a szén -dioxidot. A miRNS -ek szerepet játszanak a poszttranszlációs géncsendesítésben, azáltal, hogy géneket céloznak meg az agyi ischaemia patogenezisében, mint például a gyulladásos, angiogenezis és apoptotikus út.
Alkoholizmus
A miRNS -ek létfontosságú szerepe a génexpresszióban jelentős a függőség , különösen az alkoholizmus szempontjából . A krónikus alkohollal való visszaélés tartós változásokat eredményez az agyműködésben, részben a génexpresszió megváltozása által . A miRNS globális szabályozása számos downstream génnek jelentősnek tekinthető az átszervezés vagy a szinaptikus kapcsolatok vagy a hosszú távú idegi adaptációk tekintetében, amelyek magukban foglalják az alkoholfogyasztásról az elvonásra és/vagy a függőségre gyakorolt viselkedésbeli változást . Akár 35 különböző miRNS azt találtuk, hogy megváltoztatható legyen az alkoholtartalmú post mortem agy, amelyek mindegyike célgének, hogy tartalmazzák a szabályozás a sejtciklus , apoptózis , sejtadhézió , idegrendszer fejlődése, és a sejt jelátviteli . Az alkoholfüggő egerek mediális prefrontális kéregében megváltozott miRNS-szinteket találtak , ami arra utal, hogy a miRNS-nek szerepe van a transzlációs egyensúlyhiány megszervezésében és a differenciáltan expresszált fehérjék létrehozásában az agy azon területén, ahol az összetett kognitív viselkedés és a döntéshozatal valószínűleg ered.
A miRNS -eket fel- vagy le lehet szabályozni a krónikus alkoholfogyasztás hatására. A miR-206 expresszió megnövekedett az alkoholfüggő patkányok prefrontális kéregében, a transzkripciós faktor agyból származó neurotróf faktor ( BDNF ) megcélzásával, és végül csökkentve annak expresszióját. A BDNF kulcsfontosságú szerepet játszik az új idegsejtek és szinapszisok kialakulásában és érésében, ami arra utal, hogy az alkoholfogyasztók szinapszis növekedésében/ szinaptikus plaszticitásában lehetséges következményekkel jár . A miR-155, amely fontos az alkohol által kiváltott neuroinflammációs válaszok szabályozásában, felülszabályozottnak bizonyult, ami arra utal, hogy a mikroglia és a gyulladásos citokinek szerepet játszanak az alkohol patofiziológiájában. A miR-382 alulszabályozását találták a nucleus accumbensben , amely a bazális előagy szerkezete, amely jelentős mértékben befolyásolja a motivációs szokásokat befolyásoló jutalomérzetet . A miR-382 a D1 dopaminreceptor (DRD1) célpontja, és túlexpressziója a DRD1 és a delta fosB , egy transzkripciós faktor felszabályozását eredményezi , amely aktiválja a transzkripciós események sorozatát a nucleus accumbensben, amelyek végül addiktív viselkedést eredményeznek. Alternatív megoldásként a miR-382 túlexpresszálása csökkent alkoholfogyasztást, valamint a DRD1 és a delta fosB felülszabályozásának gátlását eredményezte az alkoholizmus patkánymodelljeiben, ami azt mutatja, hogy miRNS-célzott gyógyszereket lehet használni a kezelésekben.
Elhízottság
miRNS-ek döntő szerepet játszanak a szabályozásában őssejt őssejtek differenciálódni zsírsejtekben . Tanulmányok, hogy meghatározzák, milyen szerepet pluripotens őssejtek játszanak zsírképzés , vizsgáljuk a halhatatlanná tett humán csontvelő -eredetű strómasejt vonal hMSC-Tert20. A miR-155 , a miR-221 és a miR-222 csökkent expresszióját találták mind az immortalizált, mind az elsődleges hMSC-k adipogén programozása során, ami arra utal, hogy ezek a differenciálódás negatív szabályozói. Ezzel szemben a 155 , 221 és 222 miRNS-ek ektopiás expressziója szignifikánsan gátolta a PPARγ és a CCAAT/erősítő-kötő fehérje alfa ( CEBPA ) mesterszabályozók adipogenezisét és elnyomta az indukciót . Ez megnyitja az utat a lehetséges genetikai elhízás kezelésekhez.
Az inzulinrezisztenciát , elhízást és cukorbetegséget szabályozó miRNS-ek másik csoportja a let-7 család. A Let-7 az öregedés során felhalmozódik az emberi szövetekben . Amikor a let-7-t ektopiásan túlexpresszálták a gyorsított öregedés utánzására, az egerek inzulinrezisztensek lettek, és így hajlamosabbak a magas zsírtartalmú étrend okozta elhízásra és cukorbetegségre . Ezzel ellentétben, amikor a let-7-et gátolták let-7-specifikus antagomirs injekciók , az egerek inzulinérzékenyebbek és feltűnően ellenállók a magas zsírtartalmú étrend okozta elhízással és cukorbetegséggel szemben. A let-7 gátlása nemcsak megakadályozhatja az elhízást és a cukorbetegséget, hanem visszafordíthatja és gyógyíthatja az állapotot. Ezek a kísérleti eredmények azt sugallják, hogy a let-7 gátlás új terápiát jelenthet az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség kezelésére.
Vérzéscsillapítás
A miRNS -ek döntő szerepet játszanak a komplex enzimatikus kaszkádok szabályozásában is, beleértve a hemosztatikus véralvadási rendszert. A funkcionális miRNS -célzás nagyszabású tanulmányai a közelmúltban feltárták a hemosztatikus rendszerben reális terápiás célokat.
Nem kódoló RNS-ek
Amikor az emberi genom projekt 1999 -ben feltérképezte első kromoszómáját , azt jósolták, hogy a genom több mint 100 000 fehérjét kódoló gént tartalmaz. Végül azonban csak mintegy 20 ezret azonosítottak. Azóta a bioinformatikai megközelítések megjelenése a transzkriptomot vizsgáló genomcsempézési vizsgálatokkal kombinálva, a teljes hosszúságú cDNS- könyvtárak szisztematikus szekvenálása és a kísérleti validálás (beleértve a miRNS-ből származó antiszensz oligonukleotidok, az antagomirs létrehozását is ) felfedte, hogy sok átirat nem fehérjét kódoló RNS, beleértve számos snoRNS -t és miRNS -t.
Vírusok
A vírusos mikroRNS -ek fontos szerepet játszanak a vírus és/vagy gazdaszervezet gén -expressziójának szabályozásában a vírus javára. Ezért a miRNS -ek kulcsszerepet játszanak a gazda -vírus kölcsönhatásban és a vírusos betegségek patogenezisében. A transzkripciós aktivátorok humán herpeszvírus-6 DNS általi expresszióját vélhetően vírusos miRNS szabályozza.
Cél előrejelzése
A miRNS-ek kötődhetnek a fehérjét kódoló gének célközvetítő RNS (mRNS) átiratához, és negatívan szabályozzák azok transzlációját, vagy mRNS-degradációt okozhatnak. Kulcsfontosságú a miRNS célpontok pontos azonosítása. Összehasonlítását a prediktív teljesítményét tizennyolc in silico algoritmusok is rendelkezésre áll. A funkcionális miRNS -célzás nagyszabású tanulmányai azt sugallják, hogy sok funkcionális miRNS hiányzik a cél előrejelző algoritmusok által.
Lásd még
- MiRNS-ellenes oligonukleotidok
- Génexpresszió
- A miRNS gén -előrejelző eszközök listája
- A miRNS céljósló eszközök listája
- MicroDNA
- miR-324-5p
- RNS interferencia
- Kis zavaró RNS
- Kis nukleáris RNS-ből származó mikroRNS
Hivatkozások
További irodalom
- A miRNS meghatározása és besorolása: Ambros V, Bartel B, Bartel DP, Burge CB, Carrington JC, Chen X, Dreyfuss G, Eddy SR, Griffiths-Jones S, Marshall M, Matzke M, Ruvkun G, Tuschl T (2003. március). "Egységes rendszer a mikroRNS annotációhoz" . RNS . 9 (3): 277–9. doi : 10.1261/rna.2183803 . PMC 1370393 . PMID 12592000 .
- Tudományos áttekintés a kis RNS -ről : Baulcombe D (2002. szeptember). "DNS események. RNS mikrokozmosz". Tudomány . 297 (5589): 2002–3. doi : 10.1126/science.1077906 . PMID 12242426 . S2CID 82531727 .
- A lin-4 felfedezése , az első felfedezett miRNS: Lee RC, Feinbaum RL, Ambros V (1993. december). "A C. elegans heterokrónikus lin-4 génje apró RNS-eket kódol antiszensz komplementaritással a lin-14-gyel" . Cell . 75 (5): 843–54. doi : 10.1016/0092-8674 (93) 90529-Y . PMID 8252621 .
Külső linkek
- A miRBase adatbázis
- miRTarBase , a kísérletileg validált mikroRNS-cél interakciók adatbázis.
- semirna , webes alkalmazás mikroRNS -ek keresésére növényi genomban.
- ONCO.IO : Integrált erőforrás mikroRNS és transzkripciós faktorok elemzése rák.
- MirOB : A MicroRNA adatbázisokat és adatelemző és adatkészítő eszközöket céloz meg.
- ChIPBase adatbázis : Nyílt hozzáférésű adatbázis a transzkripciós faktorok dekódolásához , amelyek részt vettek a mikroRNS-ek ChIP-seq adatokból történő transzkripciójában vagy befolyásolták azt.
- Egy animált videó a mikroRNS biogenezis folyamatáról .
- miRNS modulációs reagensek , amelyek lehetővé teszik az endogén érett mikroRNS funkció felszabályozását vagy elnyomását