mRNA Stability
мРНК Стабильность и Экспрессия Генов

mRNA Stability and the Control of Gene Expression: Implications for Human Disease
E.M.Hollams, K.M.Giles, A.M.Thompson, and P.J.Leedman
Neurochem.Res. V. 27. No. 10. P. 957-980 (2002)

Известно, что модуляция стабильности мРНК играет важную роль в регуляции экспрессии генов. Стабильность данного мРНК транскрипта предопределяется наличием в мРНК последовательностей, известных как цис-элементы, которые могут быть связаны с транс-действующими РНК-связывающими белками, чтобы ингибировать или ускорить распад мРНК. Эти цис-транс взаимодействия контролируются большим разнообразием факторов, включая гипоксию, гормоны и цитокины. Описываются детально цис-элементы мРНК и РНК-связывающие белки, влияющие на оборот мРНК. Обсуждается роль нарушения стабильности мРНК при заболеваниях человека, включая рак, воспалительные заболевания и болезнь Алцгеймера.
Transcription to Decay: the Life of an mRNA


Жизнь молекул мРНК начинается в ядре, где происходит транскрипция под контролем индуцибельных транскрипционных факторов и др. регулирующих элементов. РНК полимераза II осуществляет транскрипцию с избранных генов, продуцируя гетерогенные ядерные РНК (hnRNA) транскрипты, которые соедржат интроны и экзоны, кодирующие белки. После завершения транскрипции 5' конец транскрипта ковалентно модифицируется добавление 5' шапочки (сар). Шапочка состоит из гуанозина, который часто метилирован, соединен 5'-5' трифосфатной связью с первым нуклеотидом РНК. Как только РНК полимераза II транскрибирует последнюю 3' кодирующую область гена, hnRNA расщепляется с помощью мультбелкового комплекса вблизи AAUAAA сигнала полиаденилирования и поли(А) хвост добавляется к 3' концу РНК. Первоначальная длина поли(А) хвоста варьирует между видами, составляя более 250 нуклеотидов у человека и 90 нт у дрожжей.
Транскрипт затем подвергается сплайсингу с помощью мультиьбелковых сплайсеосом. Для некоторых РНК разные паттерны сплайсинга продуцируют функциональные сплайс-варианты, дающие белки разных размеров. Зрелая мРНК готова к экспорту в цитоплазму и комплексуется с некоторыми РНК-связывающими факторами, включая гетерогенные нуклеопротеиновые частицы (hnRNPs) и др. экспорт-факторы. мРНК экспортируется в цитоплазму через ядерные поры с помощью сложного тонко контролируемого процесса.
Хрелая мРНК представлена кодирующей областью, которая транслируется и дает белок, и фланкирующими 5'- и 3'-нетранслируемыми областями (UTRs). Эукариотические мРНК имеют m7G(5')ppp(5')N структуру шапочки на 5' конце и почти все имеют поли(А) хвост на 3' конце. Функция шапочки и поли(А) хвоста - защищать мРНК от деградации и улучшать эффективность трансляции. Как только 5'-5' трифосфатная связь шапочки теряет экспозированную 3'-гидроксильную группу, то шапочка блокирует доступ 5' экзонуклеазам к мРНК и тем самым защидает мРНК от 5'-3' деградации. Поли(А) хвост прогрессивно укорачивается со временем до 50-100 нт к моменту, когда зрелая мРНК достигает цитоплазмы.

The Poly(A) Tail and Poly(A)-Binding Protein (PABP)


В 1970 г идентифицирован белок в 70-78 кДа с поли(А) хвостом. Показано, что одиночная поли(А)-связывающая белковая молекула соединяется с и защищает 27 нт поли(А) хвоста в повторяющейся структуре, аналогичной той, когда ДНК обвивает гистоновые белки в хроматине. PABP человека и дрожжевой гомолог Pab1p обнаруживают высокую гомологию. N-терминальный домен обоих белков содержит 4 RNA recognition motifs (RRMs). Два N-терминальных RRMs важны для связывания поли(А), тогда как два др. С-терминальные RRMs м. связывать богатую U РНК. N-терминальные RRM домены РАВР кристализуются с поли(А).
Поли(А) и РАВР участвуют в регуляции и трансляции и стабильности мРНК. Устранение дрожжевой Pab1p in vivo ведет к ингибированию инициации трансляции и укорочению поли(А) хвоста. Показано, что полиаденилированая мРНК для β-глобина, хлорамфеникол ацетилтрансферазы и 40 virion белков обезьяньего вируса деградируют в 3-10 раз быстрее в экстрактах, лишенных РАВР. Более того, добавление РАВР к РАВР-деплетед реакциям стабилизирует полиаденилированные РНК и не влияет на неполиаденилированные РНК. Поли(А) участок является первым сегментом мРНК, который деградирует при РАВР-лишенных реакциях, демонстрируя важность поли(А) в защите мРНК от случайной деструкции клеточными нуклеазами и что связывание с помощью РАВР необходимо для выполнения этой фукнции. Предложена модель защитной функции связывания РАВР с поли(А), согласно которой нестабильность последовательностей потенциально действует как связывающие сайты для белков, которые затем катализируют удаление РАВР с поли(А) хвоста, это ведет к деаденилированию и последующей деградации некоторых мРНК.
Установлено, что РАВР человека соединяется с олиго(rA)25 с видимым Kd 7 nM и с не-поли(А) последовательностями со сродством примерно в 100 раз более низким. Клетки HeLa неожиданно обладают высоким количеством , около 8 х 106 РАВР молекулами на клетку, это соотв. внутриклеточной конц. в 4 µM. Примерно трехкратный избыток РАВР на связывающие сайты цитоплазматической поли(А) указывает на то, что РАВР м. связываться дополнительно с сайтами низкой специфичности мРНК in vivo.

Translation and Interaction of 5' and 3' Ends of mRNA


Считалось, что между трансляцией мРНК м ее распадом существует связь. Напр., деградация с-fos мРНК необходима для начала ее трансляции. У эукариот в большинстве случаев инициация трансляции начинается со связывания малой рибосомальной субъединицы с 5' концом мРНК, вблизи шапочки, эта субъединица сканирует мРНК до тех пор, пока не идентифицирует инициальный кодон трансляции. Это необходимо для координированного связывания многочисленных факторов, инициирующих трансляцию, включая эукариотический комплекс инициирующих факторов eIF4F. Связывание eIF4F является скорость-лимитирующей ступенью для трансляции в большинстве условий и первой мишенью для регуляции трансляции. Комплекс eIF4F состоит из трех белков eIF4E, rIF4A и eIF4G. eIF4E связывается непосредстванно с шапочкой мРНК, тогда как eIF4A является РНК-зависимой АТФазой и АТФ-зависимой РНК геликазой, которая, как полагают, облегчает связываение рибосом для трансляции путем расправления вторичной струкитуры 5'UTR мРНК.
Выявлено участие шапочки и поли(А) хвоста в инициации трансляции. Поли(А)- мРНК имеет пониженную трансляционную способность по сравнению с поли(А)+ транскриптами за счет снижения рекрутирования полирибосом. Pab1p rj-иммунопреципитирует с eIF4G субъединицей. Интересно, что Pab1p соединент с eIF4G только, когда связан с поли(А). Показано также, что комплекс eIF4E/eIF4G/Pab1p м. окружать, покрытую шапочкой, полиадентилированую РНК.
Белок человека PAIP-1 связывается с РАВР и с eIF4A и стимулирует трансляцию in vivo. Вместе с PAIP-1 eIF4G связывается с РАВР и, по-видимому. функционирует в поли(А)-зависимой трансляции в клетках млекопитающих. Обнаружен и PAIP-2? он конкурирует с PAIP-1 за связывание РАВР. PAIP-2 снижает сродство РАВР к полиаденилированной РНК, разрушает повторяющуюся структуру поли(А) рибонуклеопротеина и преимущественно ингибирует трансляцию поли(А) содержащей мРНК.

Mechanisms of mRNA Turnover


mRNA Half-Life -- Many Variations


мРНК имеют разные периоды полу-жизни, это частично связано с функциональной ролью белков, которые они кодируют. Белки, выполняющие рутинные функции домашнего хозяйства характеризуются длительным периодом полужизни своих мРНК. Напр., β-глобиновая имеет период полу-жизни свыше 20 ч., а ликолитического энзима GAPDH - свыше 24 ч. Белки, которые необходимы только на определенный период времени в клетке, напр., во время клеточного цикла, во время развития, роста или дифференцировки или в ответ на внешние стимулы, часто имеют мРНК с коротким периодом полу-жизни. Так, мРНК для лимфокинов, цитокинов. онкогенов и транскрипционных активаторов обычно нестабильны с периодом полу-жизни в 10-30 мин. Так, мРНК с-myc имеет период полу-жизни около 10 мин.
Период полу-жизни мРНК м.б. увеличен или уменьшен в ответ на различные стимулы, включая средовые факторы, митогены, ростовые факторы, гормоны и вторичные мессенджеры, высвобождаемые сигнальными каскадами. Напр., гипоксия увеличивает период полу-жизни мРНК VEGF с примерно 43 мин до 106 мин. Форболовый эфир митогена ТРА вызывает стабилизацию GM-CSE мРНК, которая вызывает быстрое подавление экспрессии с-myc ? частично обусловленное скоростью распада с-myc мРНК, которая в 4 раза быстрее, чем в делящихся клетках. EGF удлинняет период полу-жизни мРНК своего рецептора EGFR, тироидный гормон ускоряет деградацию thyrotropin-β мРНК, а дигидротестостерон (DHT) регулирует стабильность мРНК андрогеновго рецептора. Инкубация с 8-бромо-цАМФ, аналогом вторичного мессенджера, вызывает драматическое снижение скорости деградации мРНК PAI-1 в клетках НТС гепатомы крыс. Как и в случае с митогеном ТРА одиночный стимул м. иметь разные эффекты на стабильность мРНК. мРНК Стабильность и Экспрессия Генов

Eukaryotic mRNA Decay Pathways


У дрожжей и млекопитающих деградация большей части мРНК транскриптов начинается с 3'-5' экзонуклеолитического деаденилирования, чтобы удалить большую часть или весь поли(А)хвост. Имеются два основных пути деградации остальной части тела мРНК. Первый связан с удалением 5' шапочки, это сопровождается 5'-3' экзонуклеолитической деградацией. Во втором пути 5' шапочка сохраняется, это сопровождается деаденилированием и 3'-5' экзонуклеолитической деградацией остальной части мРНК.
Одна деаденилаза очищена и клонирована от позвоночных. Энзим назван poly(A)-specific ribonuclease (PARN), ее ген у человека локализован в 16р13. Укороченная часть гена обнаружена в области точки разрыва 15q11-q13, которая связана с синдромом Prader-Willi/Angelman. Деаденилирование с помощью PARN стимулируется распознаванием m7-guanosine cap на субстрате РНК. В присутствии шапучки связывающий белок eIF4E ингибирует деаденилирование in vitro , указывая тем самым на важность связи между удалением шапочки и деаденилированием. Энзиму, удаляющий шапочку еще не идентифицирован у позвоночных.

The Exosome


Экзосома, это комплекс, содержащий множественные экзонуклеазы. Скрининг линий дрожжей, дефектных по процессингу 5.8S рРНК, позволил выделить мутацию rrp4-1, которая дает цепочку 5.8S рРНК с удлиннеными 3' концами. Выделение экзонуклеазной активности Rrp-4p показало, что она выделяется из клеток в виде комплекса, названного экзосомой, которая содержит 4 др. белка со строгой гомологией бактериальными 3'-5' экзонуклеазам. Очистка человеческого гомолога hRrp4p из клеток HeLa показала, что он также является частью большого комплекса. В ядре экзосомы необходимы для процессинга 3'-конца 5.8S рРНК и деградации 5' внешнего транскрибируемого спейсера, удаляемого из рРНК транскриптов. Экзосомы играют роль в созревании 3'-конца малых ядерных РНК (snRNAs) и малых ядрышковых РНК (snoRNAs) и в деградации неэффективно сплайсированных или неаденилированных пре-мРНК. Показано, что у человека цитоплазматические экзосомы участвуют в 3'-5' деградации некоторых РНК, предпочтение отдается РНК, содержащим AU-богатые элементы.
Исследование экзосом человека с помощью масс-спектрометрии показало, что они сходны по составу с экзосомами дрожжей. Идентифицированы человеческие гомологи 10 дрожжевых компонентов экзосом с 3'-5' экзонуклеазной активностью.

mRNA Decay Involving Endonucleases


Небольшое количество мРНК, как было установлено, расщепляется эндонуклеазами на ранних ступенях распада мРНК. Некоторые эндонуклеазы отщепляют сайты, локализованные в 3'UTR, как это происходит, напр., в случае мРНК инсулин-подобного фактора роста млекопитающих, трансферинового рецептора, gro-α, -β и γ, птичьего apo-VLDL II, куриного 9Е3, материнских гомоебоксных м РНК Xenopus, csdjhjnxyjuj альбумина Xenopus, и α-глобина. Др. мРНК имеют эндонуклеазные мишени в кодирующей области, включая с-myc и дрожжевую PGK1, короме того сайты расщепления эндонуклеазами идентифицированы в 5'UTR p27KIP1 мРНК.
В большинстве случаев эндонуклеазами инициированный распад не нуждается в собственно деаденилировании и обнаружение укороченных транскриптов является первым указанием на дегарадцию с помощью эндонуклеазами управляемого пути. Напр., три широко распространенные мРНК транскрипты инсулин-подобного фактора роста IGF II найдены в BRL-3A клетках: полной длины в 3.6-kb мРНК, в 1.8-kb 3' фрагмент и в 1.2-kb 5' транскрипт. 1.8-kb фрагмент полиаденилирован, но не имеет шапочки и хотя он стабилен, он не участвует в синтезе белка.
Регуляция стабильности мРНК часто обеспечивается обратимой защитой сайтов эндонуклеотитического расщепления с помощью РНК-связывающего белка. Это позволяет мРНК временно дестабилизироваться, если это нужно. Наиболее охарактеризованный пример такого типа, это регуляция стабильности мРНК рецепторов трансферина. Расщепление эндонуклеазами создает механизм быстрого выведения мРНК из трансляции, который в порпеденных условиях м. преоладать над обычным путем распада, управляемого др цис-элементами в мРНК.

Nonsense-Mediated Decay


У эукариот надзирающий механизм идентифицирует укороченные мРНК, которые возникают при мутациях сдвига рамки считывания, нарушающих сплайсинг. Чтобы избежать продукции потенциально вредных укороченных белков такие мРНК дегардируются с помощью пути, известного как nonsense-mediated decay (NMD).

mRNA cis-Elements that Influence mRNA Stability


cis-Element
ARE class 1
ARE class II
ARE class III
TRH-receptor element
Iron-responsivw element (IRE)
Histone stem loop
Poly(C) binding element
Stem loop destabiliz.element (SLDE) 		Motif
Dispersed AUUUA motifs in/near U-rich region
Overlapping AUUUA motifs in/near U-rich region
No AUUUA motifs, U-rich region or other
Non AU-rich stem loop
Stem loops with 6nt loop on 9-10 nt stem
30nt stem loop at the 3' end of histone nRNA
Poly(C) region
AU-rich region with stem loop

 		Example of mRNA
c-fos
GM-CSF
c-jun
Thyrotropin relising hormone rec
Transferrin receptor
Histone
αGlobin
G-CSF


AU-Rich Elements (AREs)


Наиболее изучен цис-элемент AU-rich element (ARE). Установлено, что AREs действуют как дестабилизирующие элементы, так, при внесении 51 нт UA последовательнрости из GM-CSF человека в 3'UTR кроличьего гена β-глобина, заметно дестабилизируется глобиновая мРНК. AREs идентифицированы в 3'UTRs различных коротко-живущих мРНК. ARE-обуславливаемый быстрый оборот мРНК важен для поддержания постоянно низких уровней экспрессии многих белков. Напр., удаление ARE из 3'UTR c-fos стабилизирует ее мРНК и существенно увеличивает ее трансформирующий потенциал в культивируемых клетках. Делеция 3'UTR из мРНК TNFα у трансгенных модельных мышей вызывает избыточную экспрессию TNFα с возникновением системного воспалительного синдрома.
AREs бывают длиной 50-150 нт и представляют собой различные ранги AU-rich последовательностей с отсутствием признака одного законсервированого конесусного мотива. Многие ARE содержат многочисленные копии пентамера AUUUA или нонамера UUAUUUAUU в одном или нескольких U-богатых участках. Кроличество таких мотивов и их контекст важны для предопределения стабильности мРНК. Две копии нонамерного мотива действуют как более мощный дестабилизатор, чем одна копия в некоторых системах. Некоторые относительно стабильные мРНК (β-глобина и EGFR)содержат изолированне AUUUA мотивы в своих 3'UTR, указывая тем самым. что само по себе присутствие только этих мотивов недостаточно для создания нестабильности. Создается ARE-mRNA database (ARED)(Nucl. Acids Res. (2001) 29: 246), в которой документируется расположение AREs в разных последовательностях мРНК человека. Доступны и Интернет рессурсы для аналаиза 5'UTR и 3'UTR. (Gene 2001 276:73).
AREs распределены на классы в зависимости от характерных последовательностей мотивов и используемого пути распада. Класс I AREs содердит от 1 до 3 разбросанных копий AUUUA пентамера по соседству с U-богатой областью. Распад мРНК класса I AREs начинается с синхронного деаденилирования, в результате возникает мРНК с 30-60 нт поли(А) хвостом. Класс II AREs имеет, по крайней мере две перекрывающиеся копии нонамера UUAUUUA(U/A)(U/A) внутри U-богатой области. Деаденилирование класса II ARE мРНК асинхронное и дает в результате полностью деаденилированые промежуточные образования. Класс II AREs не содержит мотива AUUUA, скорее всего они представлены U-богатыми последовательностями и др. еще не установленными элементами. Деаденилирование этого класса происходит за счет distributive активности как в классе I.
AREs and Exosome-Mediateв Decay
Показано, что AREs стимулируют деградацию 3'-5' мРНК с помощью экзосом вследствие деаденилирования. ARE-содержащие РНК относительно стабильны в экстрактах, лишенных экзосом, хотя деаденилирование все еще происходит. Очищенные экзосомы восстанавливали деградацию, они восстанавливали деградацию разных, преимущественно ARE-содержащих РНК в отсутствие клеточных экстрактов. Интересно, что некоторые ARE-связывающие белки, AUF1, KSRP и ТТР, обнаружены в препаратах экзосом. Удаление этих РНК-связывающих белков из бесклеточной системы стабилизировало ARE-содержащие РНК, а повторное добавление ТТР и KSRP восстанавливало распад. Предполагается, что эти белки м. поставлять экзосомы на РНК.
Ubiquitination and the Proteosome in ARE-Mediated Decay
Показано, что убиквитилирование и протеосомная активность существенны для быстрого оборота мРНК GM-CSF. Цитокины регулируют экспрессию класса deubiquitinating proteins (DUBs), которые известны как ubiquitin-specific processing proteases (UBPs). Эти протеазы функционируют как негативные или позитивные регуляторы убиквитинилирования избранных белков для быстрого распада с помощью протеосом. Добавление UBPY, UBP DUB, который усиливает убиквитилирование, существнно снижает стабильность ARE-мРНК в бесклеточной среде. Напротив добавление UBP DUB, который ингибирует убиквитилирование, увеличивает период полу-жизни ARE-мРНК в ~80 раз, но не влияет на стабильность мРНК, у которых ARE разрушены. Добавление ингибиторова потеосом селективно стабилизирует ARE-мРНК и этот эффект не перекрывается добавлением UBPY.

The Iron-Responsive Element (IRE)


Цис-элемент IRE также контролирует распад мРНК или скорость трансляции в зависимости от положения внутри определенной мРНК. IREs присутствуют внутри мрНК, кодирующих белки, участвующие в метаболизме железа и кислорода: белок хранящий железо ferritin (Ft); transferrin receptor-1 (TfR1) и divalent-metal ion transporter-1 (DMT-1), обеспечивающие поступление железа; ferroportin (Fpn1/IREG1/MTP1); amino-levulinate syntase (eALAS), необходимая для синтеза гема; и mitochondrial aconitase (mtAc), ключевой энзим цикла Кребса. Последовательности IRE в каждой из этих мРНК более чем на 95% законсервированы у разных видов. Однако, IRE-isoforms (iso-IRE) законесервированы меньше.
IREs обычно состоят из 26-30 нт, которые складываются в форме шпильки с петлей в 6 нт (5'-CAGUGN-3') на конце ствола из 9-10 нт (Рис. 10). α-Спиральная структура ствола слегка нарушена цитозиновым (С) выпячиванием или внутренней петлей/выпччиванием, создаваемым G-C парами оснований. Такая структура важна для связывания IRE-связывающих белков, IRP1 и IRP2.
Соединение IRPs с IREs увеличивает стабильность мРНК, т.к защищает сайты расщепления эндонуклеазами. Дестабилизация IRE-содержащих мРНК происходит в условиях, которые способствуют снижению сродства у IRP к IRE. Внутри 3'UTR мРНК TfR1 содержит 5 IREs, a DMT-1 содержит одну IRE и эти IREs модулируют независимое от деаденилирования эндонуклеолитическое расщепление и дегарадацию мРНК.
IREs, обнаруженные в 5'UTR мРНК (Ft, eALAS, mtAc) обычно действуют как репрессоры трансляции, причем положение IRE относительно 5' cap структуры (менее 60 нт) является критическим. Связывание IRP с IRE в ответ на множественные стимулы создают, как полагают, стерическое препятсвие и блокируют способность 43S комплекса инициации формировать 5' шапочку. Интересно, что хотя мРНК IREG1/ferroportin1 содержит 5'UTR IRE, экспрессия белка и уровни мРНК увеличиваются с повышением связывания IRP, это служит указанием на то, что эти IRE функционируют как транскрипционные энхансерные контролирующие элементы, также как и детерминантны стабильности мРНК.

The Thyrotropin Releasing Hormone Receptor (TRH-R) cis-Element


Многие мРНК содержат цис-элементы, которые менее охарактеризованы. Одна из таких мРНК кодирует thyrotropin releasing hormone receptor (TRH). TRH продуцируется в гипоталямусе и оказывает различные эффекты в теле, включая стмуляцию синтеза thyrotropin (TSH), развитие нейральных клеток, познавательную функцию, рост и восприятие боли. Он действует посредством своих рецепторов TRHR1 и TRHR2, первый экспрессируется преимущественно в гипофизе, последний в нейральной ткани. Посттранскрипционные реугляторные механизмы играют критическую роль в регуляции экспрессии гена TRHR1, в частности уровня оборота мРНК. Укороченная форма TRHR1 без всей 3'UTR (~2 kb) более стабильна, чем мРНК рецептора полной длины. Предполагается, что 3' конец 3'UTR TRHR1 формирует стабильную структру ствол-петля (stem-loop) из ~70-80 нт с петлей шпильки из 6но (ACUGCU), плюс А и G bulges без AREs. Удаление этой структуры предупреждает TRH-индуцируемый распад мРНК TRHR1. 3'UTR TRHR1 содержит две отдельные области: новую stem-loop на дистальном коанце 3'UTR, необходимую для обеспечения TRH-регулируемой деградации мРНК TRHR1 и менее изученный цис-элемент в теле 3'UTR, ответственный за TRH-обеспечиваемы распад. Внутри этой области несколько богатых AU областей, которые законсервированы у разных видов. Имеется 4 AUUUA пентамера, включая одни двойной пентамерный мотив (AUUUAUUUA) непосредственно 5' по отношению к шпильке (stem-loop) у мышей и крыс, возможно, что одна или несколько из этих областей богатых AU и составляют цис-элемент. 3'UTR TRHR1 человека содержит множество AU-богатых областей, потенциальных связывающих сайтов для РНК-связывающих белков, а структурно законсервированная шпилька ( сходная с таковой на 3'-конце у крыс и мышей с мРНК TRHR1) находится на 5' конце 3'UTR.

The Thyrotropin Releasing Hormone Receptor (TRH-R) cis-Element


C самого начала транскрипции РНК ассоциирована с РНК-связывающими белками. Разные РНК-связывающие белки участвуют в регуляции сплайсинга и процессинга, экспорте мРНК в цитоплазму, поддержании мРНК в цитоплазме для трансляции и, наконец, в распаде мРНК. Некоторые РНК-связывающие белки снуют между ядроми цитоплазмой и субнабор таких белков м. б. связан с молекулой мРНК в течение всей ее жизни. Др. РНК-связывающие белки временно асстциируют с мРНК и м. соединяться и диссоциировать в ответ на разыне стимулы. Некоторые рНК-связывающие белки участвуют в регуляции экспрессии генов, стабилизируя или дестабилизируя мРНК.
C помощью методики REMSA оказался возможным детальный анализ специфических взаимодействий РНК-белок. Электрофорез РНК-белковых комплексов с помощью SDS-PAGE позволил определить размеры белков. Многие стимулы м. изменять сродство РНК-связывающих белков к их цис-элементам-мишеням, включая гормоны и цитокины, изменения кислит-вост потенциал, УФЛ и ст. развития.
Охарактеризованы многоисленные РНК-связывающие мотивы, такие как RNA recognition motif (RRM), длиной 90-100 аминокислот. Две основных последовательности (RNP1 и RNP2) обычно обнаруживаются в RRMs помимо многочисленных законсервированных одиночных аминокислот. RGG box является простым мотивом примерно в 20-25 аминокислот с повторяющимися остатками Арг-Гли-Гли. Др. мотивы, К homology (KH) мотив в ~50 aa, в таких белках как vigilin, и double-stranded RNA-binding motif (DSRM) в 65-68 аа, обнаруживаемый в PKR. Эти мотивы м. обнаруживаться по одному или в виде множественных повторов вдоль последовательности белка. Добавочные РНК-связывающие домены включают zinc finger/knuckle домен, домен холодового шока, и ряд доменов, известных лишь в немногих примерах.

ARE-Binding Proteins


Идентифицировано по крайней мере 15 белков, которые м. связываться с AU- и U-богатыми регионами. Сюда входят AUBF, AUF1 (hnRNP D), AU-A, AU-B, AU-C, Hel-N1, hnRNP C, hnRNP A1, hnRNP A0, AUH, GAPDH, HuR, HuD, Tristetraprolin (ЕЕЗ)б TIAR, HuC, Hsp70.

AUF1 (hnRNP D)
AUF1 [ARE/poly(U)-binding degradation factor, hnRNP D] идентифицирован как цитозольный фактор, который соединятеися с с-myc ARE и поли(U) субстратами и специфически дестабилизирует с-myc мРНК. AUF1 имеет 4 изоформы, обозначенные по размеру р37, р40, р42 и р45. Первоначально клонирован компонент в 37 кДа и показано, что он соединяется с AUUUAUUUAUUUAUUUA и с AREs c-myc, c-fos и GM-CSF. Сродство связывания AUF1 с ARE коррелирует с потенцией ARE управлять деградацией химерной мРНК. Два локуса для AUF1 человека локализованы в 4q21.1-q21.2 и Xq12, а 4 AUF1 изоформы возникают в результате альтернативного сплайсинга пре-мРНК транскрипта, кодируемого локусом хромосомы 4. Каждая изоформа, модулирующая распад мРНК, сложная и спицифичная для определенных типов клеток.
AUF1 связывается с AREs или др. элементами с-myc, GM-CSF, c-fos, β-adregenic receptor, α-globin, groa;, IL3, AT(1) receptor, parathyroid hormone, cyclin D1 и TNFα. AUF1, связывание с РНК м. регулироваться разнообразными условиями, напр., связывание AUF1 с groα нарушается адгезией клеток. AUF1 связывается также с последовательностями ДНК, такими как теломерные посторы и LR1 ДНК.
Белок AUF1 имеет два RRMs в направлении N-конца и С-терминального домена, содержащего RGG мотивы. Оба RRM домена м. б. необходимы для связывания ARE c-fos человека. Однако, наивысшее сродство связывания AUF1 к ARE необходимо и для богатой аланином области вблизи С-конца. Предложена модель ассоциации AUF1 с ARE на базе последовательного связывания димера, согласно которой N-конец AUF1 необходим для димеризации.
AUF1 образует комплекс с некоторыми др. РНК-связывающими белками, чтобы связываться с С-rich областью α-глобиновой мРНК. Этот α-комплекс состоит из поли(С) связывающих белков αCP1 и αCP2, AUF1 и PABP, которые связываются с др. белками, т.к. одновременно связываются с поли(А) хвостом. α-Комбплекс стабилизирует α-глобиновую мРНК, предупреждая деаденилирование и переваривание с помощью специфических эндорибонуклеаз.

Tristetrapolin (TTP)
TTP в 35-55 кДа является прототипом небольшого семейства Цис-Цис-Цис-Гис (СССН) белков с цинковыми пальчиками. Митогены индуцируют быструю транслокацию из ядра в цитоплазму и фосфорилирование серина в ТТР. ТТР-нулевые трансгенные мыши обнаруживают воспалительный синдром с артиритом, кахексией и аутоиммунитетом, обусловленными TNFα, стабильность мРНК которой увеличивается более, чем в 2 раза. ТТР связывается с и дестабилизирует мРНК TNFα, GM-CSF, IL-2, IL-3 и с-fos. Интересно, что связь между дестабилизацирующим эффектом ТТР на мРНК и его фосфорилированием осуществляется с помощью р38 МАРК сигнального пути. ТТР м. влиять на транскрипцию, т.к. оказывает супрессирующий эффект на элементы промотора из TNFα и IL-8. Конституитивная экспрессия ТТР на фихзиологическом уровне вызывает апоптическую гибель клеток, указывая тем самым, что нормальная ее функция специфична и временна.

The Hu Family of RNA-Binding Proteins. Paraneoplastic Neurologic Degeneration and Hu Antigens
Дегенерация нервной системы, рак и Paraneoplastic Neurologic Degeneration (PND) связаны с высоким титром антител, направленных против онконейральных Hu антигенов, экспрессирующихся как в опухолевых клетках, так и дегенерирующих нейронах. Эти Hu антитела, ассоциированные с small cell lung cancer (SCLC), нейробластомой, саркомами и раком простаты, м. вызывать ряд нейродегенеративных нарушений, затрагивающих ганглии дорсальных корешков, мозжечок, свол головного мозга, лимбическую систему, моторные нейроны или аутономную нервную систему.
Hu белки являются гомологами позвоночных белка Drosopila ELAV, который участвует в развиии и функционировании нервной системы. Мутации этого гена дают фенотип embryonic lethal abnormal visual (elav). Профили экспрессии Hu белков указывают на то, что они существвенны для нейронального развития и выживаемости, т.к участвуют в широком круге процессов, связанных с ростом и дифференцировкой клеток.

Classification and Structure Hu Proteins.
Высокие титры антител от пациентов с Hu синдромами использованы для клонирования кДНК, кодирующих HuC и HuD, которые экспрессируются в нейронах и SCLC опухолях. Идентифицированы и третий нейрональный гомолог, Hel-N1 (или HuB) и не-нейрональный гомолог, HuR (или HuA). Табл. 2. Распределение и экспрессия.

Hu gene
HuR/HuA
Hel-N1/HuB
HuC
pLE21
HuD 		Распределение
Повсеместно
Нейроны, семенники, яичники
Нейроны
Нейроны
Нейроны 		Экспрессия
Все стадии
До гаструляции
Поздняя гаструла
Поздняя гаструла
Поздняя гаструла


Белок ELAV и Hu белки представляют субнабор сверхсемейства RRM РНК-связывающих белков, которое включает и РАВР и AUF1. Hu белки высоко законсервированы, содержат N-терминальный домен, два последовательных RRMs, шарнирный домен в 50-70 аа и С-терминальный третий RRM. RRMs представляют собой стержневую структуру функционального РНК-связывающего домена, тогда как плохо законсервированный шарнирный домен обеспечивает взаимодействия с др. клеточными компонентами. Двухсоставная структура Hu белков делает возможной одновременное связывание с двумя мишенями в цис- или транс-положении.

Functions of the Hu Family.
Наиболее охарактеризованной биохимически функцией Hu белков является их способность соединяться специфически с AREs. Так, HuR связывается с высоко законсервироваными богатыми UC последовательностяи внутри 3'UTR андрогенного рецептора человека. Список транскриптов, связываемых Hu белками: с-myc (Hel-N1), GLUT1 (Hel-Т1),N-myc (HuD), c-fos (HuR), GAP-43 (HuD), Interleukin-3, -6, -8 (HuR), Vascular endothelial growth factor (HuR), Plasminogen activator inhibitor (HuR), Tau (HuD),Neurofilament M (Hel-N1), β-Adrenergic receptor (HuR),p27KIP1 (HuR),p21WAF1 (HuR, HuD), Cyclin A, B1, D1 (HuR), Neurofibromin (HuR), Nitric-oxide (HuR), Tumor necrosis factor-α (HuR, HuC), Cyclooxygenase-2 (HuR), Transforming growth factor-β (HuR), Na+/glucose cotransporter (SGLT1) (HuR), Androgen receptor (HuR).
Интересно, что распознавание ARE Hu белками связано с первыми двумя RRMs, третий RRM соединяется с поли(А) хвостом и не нужен для связывания ARE. Это позволяет одновременно Hu белкам связывать ARE и поли(А) хвост, обеспечивая ингибирование деаденилирования и стабилизацию мРНК.
Подтверждена ghafz роль HuR в обеспечении стабилизации ARE-содержащих РНК. Связываение HuR in vitro параллельно способности ARE обеспечивать деградацию мРНК in vivo. Избыточная экспрессия HuR стабилизирует ARE-содержащие мРНК, по крайней мере частично, за счет смещения или ингибирования факторов, которые специфически расщепляют или деаденилируют ARE-содержащие транскрипты. Идентифицирована РНК эндонуклеаза, которая специфически расщепляет внутри сайта, связывающего HuR, в p27KIP1 мРНК. Эта расщепляющая актиновть ингибируется HuR. Кроме того, HuR ассоциирует с полисомами и , следовательно, м. участовать в трансляционном контроле посредством рекрутирования полисом и инициации трансляции.
HuR белок является преимущественно ядерным, но накапливается в цитоплазме клеток, обработанных специфическими стимулами, такими как тепловой шок или стимуляция UVC. HuR содержит HNS последовательности, позволяющие ему сновать, в области перегиба. Следовательно, HuR м. связываться с транскриптами в ядре, сопровождая их в цитоплазму и защищая от клеточной деградирующей кухни. Факт, что HuR способен связываться с поли(А)+ мРНК и в ядре и в цитоплазме согласуется с этой моделью.
Недавно идентифицированы 4 белковых лиганда для HuR (SETα, SETβ, pp32 и acidic protein rich in leucine [APRIL]), которые участвуют в способности HuR's стабилизировать ARE-содержащие мРНК и в ядерном перемещении транскриптов из ядра в цитоплазму.

Role of Hu Proteins in Regulating Neuronal Development and Function.
Нейрональные Hu белки осуществляют важный посттранскрипционный контроль нгад рядом генов-мишеней, участвующих в дифференцировке и функции нейронов. Регуляция экспрессии генов в нейрональных клетках является критической для поддержания нейрональной пластичности, когда быстрая и специфическая реакция на стимулы необходима. Hel-N1, HuC и HuD связываются с высоким сродством с AREs в 3'UTR многих транскриптов, связанных с этими процессами, включая tau, neurofibromin, GAP-43 и neurofilament M. Избыточная экспрессия нейронально экспрессирующихся Hu белков в РС12 клетках вызывает нейрональный фенотип в отсутствие nerve growth factor (NGF). Сходная экспрессия куриного HuD способствует появлению нейрональной морфологии у культивируемых клеток нейрального гребня. Более того, обработка HuD antisense блокирует индукцию выроста нейритов у NGF-обработанных клеток РС12. Интересно, что третий RRM и область перегиба HuD являются важными в обеспечнии индукции нейритов в РС12 клетках, указывая тем самым, что необходима цитоплазматическая локализация HuD для индукции нейрональной дифференцировки. Напротив, избыточная индукци HuR в этих клетках не индуцирует выроста нейритов.
Пролит новый свет на функциональную роль Hu белков у мышей. Нейрональные Hu гены подвергаются устойчивой активации в пирамидальных клетках гиппокампа мышей и крыс, которые обучаются. Специфическое для обучения повышение экспрессии Hu белков ассоциирует с повышенной экспрессией гена GAP-43, известного детерминанта нейронального развития и регенерации, и синаптической пластичности зрелых синапсов. Антисмысловые последовательности HuC нарушают обучение таких мышей и подавляют экспрессию GAP-43. Следовательно, нейрональные Hu белки м. регулируовать специфическую экспрессию генов, связанных непосредственно с формированием памяти.

The IRPs and Regulation of Iron Homeostasis


IRPs законсервированы у разных видов, они играют центральную роль как координирующие бифункциональные регуляторы эффективности трансляции мРНК ферритина и стабильности мРНК TfR. Действуя совместно, эти IRP/IRE взаимодействия показывают, как клетки формируют контрольную систему, базируясь только на высокого сродства взаимодействии РНК-белок. У позвоночных связанное трансфррином железо транспортируется в клетки посредством обеспечиваемого трансферриновыми рецепторами (TfR) эндоцитоза и железо хранится затем в ферритине. Ферритиновый белок собирается из тяжелой (Н-) и легкой (L-) цепочковых субъединиц в разных соотношениях в разных тканях. Уровни белков TfR и ферритина регулируются пост-транскрипционно за счет модулируемого железом взаимодействия IRP1 и IRP2 с 5 IREs, расположенными в 3'UTR TfR мРНК и в 5'UTR H- и L-ferritin мРНК (Рис. 2). Координируя столь дивергентную пост-транскрипционную регуляцию IRP/IRE РНК-белок взаимодействия привлекают TfR и ферритин для поддержания внутриклеточного железа на постоянном стабильном уровне.
Соотношение двух IRP изоформ варьирует существенно в разных типах клеток и вместе с дифференциальным связыванием IREs с помощью IRP1 и IRP2 эта система обеспечивает высокую точность и тонкую регулировку IRE-зависимой регуляции мРНК. Устранение IRP2 у мышей, но не IRP1, вызывает тяжелые фенотипические нарушения. Изменения в связывающем сродстве IRP к IREs обеспечивается с помощью притока железа и изменения окислительно-восстановительного потенциала, окиси азота, внутриклеточного и внеклеточного оксидативного стресса (Н2О2), гипоксии, форболового эфира (РМА), эритропоэтина, Т3, TRH и EGF.
IRP1 и IRP2 человека высоко гомологичны, с 61% дидентичных последовательностей. IRP2 (962 aa)отличается от IRP1 (889 aa) по уникальному сегменту в 73-аа, который ответственнен за обеспечение протеолитического расщепления белка в клетках, богатых железом. Оба IRPs представляют собой 4-доменовую структуру, в которой шарнирная область связывает домен 4 с остальными тремя. IRP1 и IRP2 демонстрируют высокое сродство связывания IREs, с Kd ~10-30 pM. Четвертичные взаимодействия поперек IRE петли, в форме водородных мостиков между С1 и G5 в 6 нт петле (5'-C1A2G3U4G5N6-3') существенны для связывания IRP. Цитозиновое (С) выпячивание или внутреннее петля/выпячивание в стволе IRE и в 5 нт область между выпячиваем и петлей в 6 нт также важна для связывания IRP.
IRPs являются членами группы белков, которые образуют конфигурации из железо-серных кластеров белков. Специфические цистеиновые остатки (С437, С503 и С506) в предполагаемом РНК-связывающем расщепе IRP1 и состояние их окисления, являются критическими для образования стабильных железо-сернистых кластеров. Структурная интеграция этих кластеров предопределяет, сможет ли связываться РНК: если формируется сернистый кластер, то РНК не сможет преодолеть расщеп и связаться; однако. если нарушена конфигурация предполагаемого расщепа, то шарнирная область делает возможным доступ к РНК. В этой связи IRP2 демонстрирует существенные отличия от IRP1. Он не образует железо-сернистых кластеров в предполагаемом расщепе, несмотря на законсервированные цистеины (С512, С578, С581), и содержит уникальную инсерцию, которая облегчет быструю протеолитическую деградацию посредством обеспечиваемого убиквитином протеосоного пути в клетках, богатых железом. Однако, как и в случает IRP1, РНК-связывающая актиность IRP2 м. усиливаться фосфорилированием специфических остатков внутри инсерции в 77-аа посредством активации РКС.

Poly(C)-Binding Proteins (PCBP1 и РСВР2)


PCBP1 (αCP1, hnRNP E1) и РСВР2 (αCP2) - это РНК-связывающие белки примерно в 39 кДа, высоко законсервированные и широко распространенные. Они связываются специфически с поли(С)-содержащими областями мРНК, обычно с CCUCC, CCCUCCC или U(U/C)CCCU. PCBPs связываются с различными мРНК, включая тирозин гидроксилазную, эритропоэтина, липоксигеназы, α-глобина и некоторыми вирусными мРНК, напр., гепатита С, human papilomavirus (HPV) и polio virus. Связывание с этими мРНК м. приводить к изменению стабильности мРНК (напр.. мРНК α-глибина, тирозин гидроксилазы) или регуляции скорости трансляции (напр., липоксигеназа, HPV). Напр., PCBPs составляют часть α-комплекса, который регулирует оборот высоко стабильных транскриптов α-глобина, а нарушение связывания РСВР с помощью мутаций в CCUCC мотиве вызывает дестабилизацию РНК. 3'UTR мРНК липоксигеназы содержит UC-богатый, контролирующий дифференцировку, элемент (DICE), внутри которого обнаруживаются два CCCUCUUCCCC мотива, которые связываются с РСВР1 и 66 кДа белком hnRNP K. Рекомбинантный РСВР1 репрессирует трансляцию мРНК липоксигеназы в ретикулоцитах кролика.
Наиболее характерным структурным свойством РСВР является тройной повтор КН доменаю Известно, что PCBPs имеют большой репертуар мРНК, с которыми они связываются и поэтому играют центральные роли в пост-транскрипционной регуляции экспрессии различных важных генов млекопитающихся и вирусов.
И CCCUCCC и U(U/C)CCCU мотивы главные для связывания РСВР в мРНК эритропоэтина и тирозин гидроксилазы соотв., присутствуют и в UC-богатой области мРНК андрогеновых рецепторов. Высокое сродство связывания РСВР1 и РСВР2 указывает на новую роль этих белков в регуляции оборота мРНК андрогеновых рецепторов. Возможно, имеет место кооперативное связывание с помощью PCBPs и HuR с этим распознаваемым элементом.

Multifunctional Metabolic Enzymes: RNA-Binding Capability


Ряд различных метаболических энзимов обладают многофункциональными ролями и также действуют и как РНК-связывающие белки. IRPs являются гомологами аконитазы, но только IRP1, a не IRP2, обладает реципрокной цитоплазматической активностью аконитазы в клетках, богатых железом, и iso-IRE связывающим сродтвом в клетках, лишенных железа. IRP1 существует в трех формах: как цитоплазматический аконитазный haloprotein (4Fe-4S, связывающий citrate, но не РНК-связывающий белок), как форма, лишенная аконитазной активности (3Fe-4S, связывающей citrate, не РНК-связывающий белок) или как апопротеин (РНК-связывающий белок, со слабым связыванием цитрата). Аконитазная и РНК-связывающие функции IRP1 взаимоисключающие. Кстати, бифункциональная природа iso-IRP1 лучший пример метаболического энзима с физиологически важной функцией связывания РНК.
Многочисленные метаболические энзимы, как было показано, связывают РНК, хотя физиологическая роль этот связывания еще неизвестна. Это глютамат дегидрогенеза, NAD+-зависимая изоцитрат дегидрогеназа (GAPDH), тимидилат синтаза,дигидрофолат редуктаза, каталаза, enoyl CoA гидратаза и тиолаза. Ряд этих энзимов является NAD+/NADH коэнзим зависимым. Так, известно, что NAD+-связывающая складка GAPDH? которая представляет βαβ структуру, является достаточной для обеспечени РНК-связывания с AU-богатыми последовательностями.

mRNA Stability and Disease


mRNA Stability and Oncogenesis


Некоторые опухоли обладают способностью стабилизировать онкогенные мРНК, это ведет к избыточной продукции и предрасполагает к неограниченному росту. мРНК с-myc содержит элемент в 3'UTR, который является критическим для быстрого распада. Известны опухоли, такие как миэлома, Т-клеточная лейкемия человека. при которых с-myc мутантен из-за транслокации или потери 3'UTR, это ведет к тому, что мРНК с-myc в 7 раз более стабильна, чем обычная. Сходным образом период полу-жизни различных цитокинов и ростовых факторов часто повышен в опухолях и клеточных линиях в результате избирательной стабилизации. Это касается GM-CSF, M-CSF, IL-1, IL-3 и IL-6 в тканях человека.
Cyclooxygenase (COX) 1 и 2 пример взаимодействия ARE-белок в генах, связанных с карциномой. СОХ2 индуцируется ростовыми факторами и цитокинами, это ведет к воспалительной реакции и потенциально к канцерогенезу. СОХ2 мРНК содержит множественные AUUUA пентамеры в своей 3'UTR, a усиление активности мРНК СОХ2 ассоциирует со связыванием РНК-связывающихся белков с 116 нт законсервированного ARE.
В mantle cell лимфомах транслокация t(11a,13) ведет к перестройке B-cell lymphoma (BCL1) онкогена Та, что он оказывается рядом с иммуноглобулиновым IgH энхансером, это ведет к иpбыточной продукции генного продукта семейства циклинов G1 (CCND1). Вместе с нарушением транскрипции имеется и пост-транскрипционный вклад, т.к продуцируются множественный короткие транскрипты CCND1, фрагменты 3'-конца. Короткие транскрипты, у которых отсутствуют множественне AREs, оказываются более стабильными. Повышенные устойчивые уровни белка и мРНК CCND1 , следовательно, скорее всего обусловлены комбинацией влияния на транскрипцию и пост-транскрипционно.

TNFα and Inflamatory Disease


TNFα играет важную роль в формировании хронического воспалительного артрита, особнно ревматоидного. Успешность анти-TNFα моноклональной терапии указывает на центральную роль этого цитокина в патогенезе и поддержании симптомов и боли. TNFα имеет нестабильную мРНК со множественными AREs в 3'UTR. Связывание ТТР с ARE непосредственно отвечает за дестабилизацию TNFα. Более того, ARE в TNFα мРНК являются мишенями для фактора HuR, стабилизирующего мРНК, а мутации цис-элемента нарушают связывание HuR и снижают продукцию белка TNFα. Трансгенные мыши со специфической мутацией, устраняющей ARE из TNFα, обнаруживают аномальную экспрессию мРНК TNFα, лишенной ARE, и аномальный паттерн экспрессии белка. Экспрессия TNFα белка существенно увеличена, а распад мРНК TNFα существенно снижен. У таких мышей развивается синдром хронического воспалительного артрита и нарушения в суставах, которые воспроизводят болезнь человека.

α-Thalassemia and mRNA Decay


Глобиновая мРНК особенно стабильна. Три богатых С элемента расположены в 3'UTR α-глобиновой мРНК являются мишенями для связывания α-комплекса, группы белков, преимущественно содержащей PCBPs, которые поддерживают стабильность. Вариант гена α-глобина, α constant spring (αCS) является наиболее частой причиной неделеционной α-талассемии. Этот вариант содержит мутацию стоп-кодона, и это позволяет транслировать 3'UTR что связано с основным снижением полу-жизни мРНК . У пациентов с мутацией αCS чтение через трансляцию 3'UTR не позволяет PCBPs соединяться с С-богатыми элементами. Трансгенная модель указывает на то, что α-комплекс с помощью связывания этих распознаваемых С-богатых элементов в 3'UTR, функционирует сочетанно с РАВР, чтобы контролировать скорость деаденилирования мРНК дикого типа αглобина. Однако у мутантов αCS связывание α-комплекса ингибировано, в результате происходит быстрое укорочение поли(А) хвоста и ускоряется распад мРНК и происходит раннее развитие талассемии.

mRNA Stability and Alzheimer's Disease


Железо важно для правильного функционирования мозга, оно является существенным компонетом окислительно-восстановительной реакуии и необходимо для биосинтеза нейротрансмиттеров и миэлина. Изсестно, что изменение гомеостаза железа связано с патогенезом различных нейродегенеративных нарушений. Накопление железа является токсичным для клеток и повышение уровня железа наблюдается при некоторых нейрологических нарушениях, включая болезнть Паркинсона и Алцгеймера. IRPs играют центральную роль в регуляции метаболтзма железа в теле. Мыши с нокаутом IRP2 обнаруживают нарушения метаболизма железа в головном мозге и нейродегенерацию, сказывающуюся на нарушении движений. Так, IRE/IRP взаимодействие модулируется TRH клеточно-специфическим образом в гипояизе. Сложный набор взаимодействий, по-видимому, участвует в гормональной регуляции гомоестаза железа с помощью IRPs в гипофизе.
IRPs дифференциально распределены у пациентов с б-нью Алцеймера. IRP2 ,в отличие от IRP1, обнаруживает заметные оиличия, в основном связанные с повреждениями интернейронов, включая нейрофибриллярные tangles и сенильные бляшки нейритов. Предполагается. что IRP2 является основным медиатором нарушенного гомеостаза железа при б-ни Алцгеймера. В головном мозге больных IRE/IRP комплекс при REMSA проявляется в виде одиночного диска (в отличие от двойнго в норме) с нарушенной подвижностью. Кажется, что IRP2 смещен или отсутствет в этом одиночном IRP/IRE комплексе у пациентов и этот комплекс более стабилен, и, по-видимому, обусловливает повышенную стабильность трансферинновых рецепторов и снижает синтез ферритина. Любое из этих изменений предрасполагает к повышению внутриклеточного уровня железа в головном мозге, что согласуется с клиническими наблюдениями.

Aberrant Expression of RNA-Binding Proteins and Human Disease


У человека coding region determinant-binding protein (CRD-BP), KH домен содержащий белок, связывает с-myc мРНК и стабилизирует ее. CRD-BP амплифицируется существенно (~30%) при раке груди у людей. Он локализуется в хромосоме 17 вблизи онкогена HER-2/neu, который также м. обнаруживать избыточную экспрессию при раке груди. CRD-BP обнаруживает также избыточную экспрессию при раке толстой кишки у человека (~50%), тогда как он отсутствет в нормальном колоне. Кроме того, избыточная экспрессия с-myc обнаруживается в некоторых опухолях. Все это указывает на то, что CRD-BP м.б. новым маркером при раке молочных желез и толстой кишки.
Семейство Musashi сходно с семейством ELAV, это РНК-связывающие белки. Они содержат два RRMs в тандеме и экспрессируются во время развития, но слабо у взрослых. Экспрессия Musashi1 селективно увеличивается в злокачественных глиомах, но не в меланомах или раке простаты. Интересно, что вакцинация ДНК с помощью HuD способна ингибировать рост нейробластом у мышей, не вызывая синдрома ЦНС. Хотя механизм, лежащий в основе этого эффекта неизвестен, данные указывают на то, что он возможно манипулирует анти-Hu реакцией.
Опухоли ЦНС повсеместно экспрессируют HuR белок и обнаруживают повышенную экспрессию способствующего опухолям VEGF и иммуносупрессивных цитокинов, таких как TNFα. Стабилизация этого и др. функционально связанных транскриптов с помощью Hu белков является важным молекулярным механизмом в их активации и , следовательно, выполняет важную роль в туморогенезе в головном мозге.
RasGAP SH3-domain binding protein (G3BP) связывает SH3 домен RasGAP и является РНК-связывающим белком, содержащим два RNP мотива, которые представлены RRM. G3BP м. расщеплять 3'UTR c-myc мРНК in vitro и т.о., м. участвовать в метаболизме РНК, контролируя рост и метаболизм клеток. Однако, функция G3BP остается неизвестной. Этот белок обнаруживает избыточную экспрессию в специфических опухолях человека, включая рак груди, колона и головы и шеи. G3BP способствет вступлению в S фазу клеточного цикла, эта функция зависит от РНК-связывающего домена, указывая тем самым, что G3BP v/ играть роль в дедифференцировке и пролиферации.
Др. РНК-связывающие белки ассоциируют с циррозом печени и раком печени. р62 является РНК-связывающим белком, который связывается с мРНК IGF II, которая обнаруживает избыточную экспрессию в гепатоцеллюлярной карциноме. Она обладает многими общими свойствами с CRD-BP, имеющими RRM и КН домены. р62 экспрессируется на высоком уровне в печени плодов, но не обнаруживается у взрослых. Однако, р62 аберантно и униформно экспрессируется в злокачественной гепатоцеллюрной карциноме, а также в некоторых клетках циротических узлов. Т.о., р62 онтогенетически регулируется и м. играть роль в пролиферации злокачественных клеток в печени, модулируя экспрессию факторио роста IGF II.


Сайт создан в системе uCoz