Применение регуляторных микро-рнк в иммунологических исследованиях
Клетки животных содержат множество некодирующих РНК, таких, как транспортная РНК и рибосомальная РНК, а также регуляторные РНК, влияющие на экспрессию других генов. Один из классов малых некодирующих РНК - микроРНК (miRNA) - охарактеризован как наиболее многочисленный и филогенетически обширный. На генах микроРНК синтезируются миниатюрные транскрипты длиной приблизительно в 22 нуклеотида, функционирующие как негативные регуляторы других РНК. Первая молекула miRNA - lin-4 - открыта только в 1993 г. и охарактеризована V. Ambros и соавт. при скрининге генов нематоды Caenorhabditis elegans. Последующее изучение функций этого класса молекул показало их участие во многих физиологических процессах: пролиферации, дифференцировки, клеточной
гибели и т.д. (табл. 6.1). Нарушение функций микроРНК может привести к различным заболеваниям, в том числе раковым.
Таблица 6.1.Функции и мишени miRNA, участвующих в иммунном ответе (модифицирована по Lindsay M.A., 2008)
В настоящее время известно более 700 различных молекул miRNA, и они регулируют более 30% генов человека. Микро-РНК - пожалуй, самый большой класс регуляторов белков.
Молекулярный механизм формирования зрелой молекулы miRNA следующий. Первоначально РНК-полимеразой II транскрибируется длинный олигонуклеотид, называемый первичной микро-РНК (primiRNA). Молекула pri-miRNA кепирована и полиаденилированна, как и другие транскрипты РНК-полимеразы II. Участки, кодирующие miRNA, могут располагаться как в интронах белоккодирущих генов, так и в экзонах и интронах генов, которые белок не кодируют. Pri-miRNA имеет длину около 60-80 оснований и содержит в своей структуре одну или несколько петель. Такая структура распознается ферментом РНКазой III, называемой Drosha, и ее кофактором DGCR8. Молекула pri-miRNA разрезается этим ферментом до молекулы предшественника микроРНК - pre-miRNA. Pre-miRNA на своем 3' конце содержат два основания, которые распознаются белком экспортином-5. Данный белок, связываясь с pre-miRNA, транспортирует ее через ядерную мембрану в цитоплазму, где находится другая РНКаза III - Dricer, разрезающая pre-miRNA и оставляющая от нее участок в 20-23 нуклеотида. Таким образом, формируется зрелая miRNA, встраивающаяся в белковый комплекс RISC (RNA-induced silecing complex). Только в составе такого комплекса miRNA способна оказывать свое действие на мРНК, заключающееся в разрушении мРНК-мишени или в торможении ее трансляции. Негативная регуляция мРНК реализуется за счет комплементарности между miRNA и мРНК-мишенью. Когда связь miRNA с участком 3' UTR (3'-нетранслируемый регион) мРНК-мишени несовершенна вследствие неполной комплементарности, происходит репрессия трансляции. Когда же комплементарность сохранена полностью, мРНК-мишень разрушается комплексом RISC.
В последние годы особый интерес вызывает возможность регулирования врожденного и адаптивного иммунного ответа с помощью семейства miRNA.
На сегодняшний день хорошо охарактеризована небольшая группа молекул miRNA, участвующих в регуляции генных механизмов врожденного иммунитета. Мы приводим данные о наиболее изученных miRNA, играющих важную роль в регуляции генов врожденного иммунитета.