Посещений:
microRNA

БИОГЕНЕЗ


Caudy, A. A. et al. A micrococcal nuclease homolog in RNAi effector complexes. Nature 425, 411-414 (2003) | Article  |  PubMed |  ISI |  ChemPort

Lee, Y. et al. The nuclear RNase III Drosha initiates microRNA processing. Nature 425, 415-419 (2003) |  Article  |  PubMed |  ISI |  ChemPort


FURTHER READING
Liu, A. et al. R2D2, a bridge between the initiation and effector steps of the Drosophila RNAi pathway. Science 301, 1921-1925 (2003) |  Article |  PubMed |  ISI


Gene silencing by RNA interference (RNAi) is mediated by small RNAs, such as microRNAs (miRNAs), which guide the selection of silencing targets. The selected messenger RNA can be blocked to prevent translation, or is cleaved and degraded by an enzyme complex known as RISC (RNA-induced silencing complex). Reporting in Nature, the groups of Hannon and Plasterk reveal a new component of RISC, which contributes to RNA degradation. And, in a second report, Kim and colleagues identify a new miRNA-processing enzyme.
Hannon, Plasterk и др. очистили Drosophila melanogaster RISC комплекс и идентифицировали новый фактор. Этот новый белок содержит 5 повторов домена staphylococcal/micrococcal-nuclease, а также tudor домен и поэтому назван Tudor-SN (tudor staphylococcal nuclease). Tudor-SN был найден также в Caenorhabditis elegans и млекопитающих RISC комплексах.
Когда авт. экспрессировали рекомбинантный Drosophila Tudor-SN, то nuclease активность фракционировалась вместе с рекомбинантным белком и жта актвность снижалась при добавлении Tudor-SN анти-пептидных антител. Используя lacZ-репортерную систему C. elegans? которая находится под трансляционным контролем let7 miRNA, Hannon, Plasterk и др. показали, что RNAi-индуцированная depletion Tudor-SN даёт в результате непрерывную эксперссию репортерного гена. Итак, Tudor-SN у C. elegans необходим для let7-опосредованного молчания генов in vivo.
Специфический ингибитор staphylococcal nucleases блокирует активность Tudor-SN и что важно, также активность RISC. Авт. полагают, что Tudor-SN является единственной нуклеазой, отвечающей за RNAi. В противоположность RISC, рекомбинантный Tudor-SN не обладает сиквенс-специфичностью и расщепляет и РНК и ДНК (не выявлено DNase активности в RISC). Также её активность нельзя объяснить специфический паттерн расщепления мРНК, который описан для RISC.
Hannon, Plasterk и др. предположили, что RISC содержит множественные нуклеазы, одна из которых катализирует сайт-специфическое расщепление мРНК, и что Tudor-SN м. деградировать остальную мРНК.
Kim и др. изучали биогенез miRNA, который оказался двухступенчатым процессом. Сначала первичные miRNA транскрипты (pri-miRNAs) подвергаются процессингу в ядре, чтобы продуцировать в ~70-нуклеотидов stem-loop pre-miRNAs. Затем наступает ступень цитоплазматического процессинга, обеспечиваемая Dicer — RNase III энзимом — и в результате продуцируется зрелая miRNA.
Kim и др. картировали сайты расщепления в 5' и 3' концах pre-miRNA. Петля stem содержит довесок в два нуклеотида на 3' конце, который характерен для RNase-III-опосредованной реакции расщепления. Двунитчатой РНК (ds)RNA stem структура существенна для эффективного процессинга, который указывает на вовлечение dsRNA-специфической endonuclease, такой как Drosha — RNase III энзима, который присутствует в ядре.
Авт. экспрессировали нагруженный Drosha в клетках и выделили белок с помощью иммунопреципитации. Преципитат затем был использован в реакции РНК-процессинга in vitro, который давал ~60–70-нуклеотидные фрагменты, которые соответствовали pre-miRNAs.
Kim и др. затем осуществляли RNAi, чтобы истощить Drosha в культивируемых клетках, это привело к накоплению pri-miRNA и к снижению уровней pre-miRNA in vivo. Затем они тестировали ряд др. miRNAs, которые дали сходные результаты, так что авт. пришли к заключению, что Drosha скорее всего широко используется для процессинга miRNA.
И теперь известны два энзима, ответственные за биогенез miRNA — Drosha и Dicer — и тепрь важно понять, как эти энзимы регулируются.



Биогенез микроРНК
MicroRNA BIOGENESIS: COORDINATED CROPPING AND DICING
V. Narry Kim
Nature Review Mol. Cell Biology V. 6, No 5, 2005



Рис.1.  |  The structure of five pri-miRNAs.


Рис.2.  | Model for microRNA biogenesis.


Рис.3.  |  Domain organization of microRNA biogenesis factors.


Рис.4.  | Possible mechanisms of actions for Drosha and Dicer.


Рис.5.  | Generation of small hairpin RNAs.

Box 1  |  MicroRNA function

Недавнее открытие microRNAs (miRNAs) для многих явилось сюрпризом из-за их оригинальных свойств и широко распространённых функций. Эти очень маленькие, ~22-нуклеотида, РНК контролируют несколько путей, включая предопределение времени развития, гематопоэз, органогенез, апоптоз, клеточную пролиферацию и возможно туморогенез. Среди наиболее впечатляющих вопросов о необычном классе регуляторных miRNA-кодирующих генов, как miRNAs продуцируются в клетках и как гены сами по себе контролируются с помощью различных регуляторных сетей.

  • MicroRNA (miRNA) является однонитчатой РНК ~22 нуклеотида в длину, которая генерируется с помощью энзима RNase-III-типа из эндогенного транскрипта, который содержит локальную шпилечную структуру.
  • miRNA функционируют как ведущие молекулы в посттранскрипционном молчании генов за счёт спаривания оснований с мРНК-мишенями, что приводит к расщеплению мРНК или репрессии трансляции. С помощью замалчивания различных мишеней мРНК, miRNAs выполняют ключевые роли в разнообразных регуляторных путях, включая временной развития, гематопоэтическую дифференцировку клеток, апоптоз, клеточную пролиферацию и развитие органов.
  • Гены miRNA принадлежат к классу II генов, которые транскрибируются с помощью RNA polymerase II. Большинство локусов miRNA обнаруживается в интронных областях белок-кодирующих и не кодирующих транскрипционных единиц, тогда как др. обнаруживаются в экзонных областях не кодирующих транскрипционных единиц.
  • У животных гены miRNA транскрибируются, генерируя при этом длинные первичные транскрипты (pri-miRNAs), которые сначала обрезаются с помощью RNase-III-типа энзима Drosha, чтобы реализовать шпилечную промежуточную структуру (pre-miRNAs) в ядре. Drosha формирует крупный (500-650 kDa) комплекс, известный как Microprocessor комплекс, вместе с существенным ко-фактором DGCR8/Pasha, который содержит два dsRNA-связывающими доменами. Pre-miRNA затем экспортируется в цитоплазму с помощью exportin-5, который является членом семейства Ran-зависимых nuclear transport рецепторов. После достижения цитоплазмы pre-miRNAs подвергается второй ступени процессинга, который осуществляется с помощью Dicer, цитоплазматического RNase-III-типа белка.
  • У растений, которые лишены Drosha и DGCR8, предположительно процессинг miRNA осуществляется с помощью Dicer-like protein 1 (DCL1) в ядре, а транспорт из ядра обеспечивается с помощью HASTY, гомолога exportin-5.


    • Links



    DATABASES
    Entrez Gene: let-7
    Swiss-Prot: CAF | DGCR8 | Dicer | Drosha | exportin-5 | HEN1 | RDE-4
    The miRNA Registry: miR-21 | miR-38
    FlyBase: AGO1 | AGO2 | Dicer-1 | Dicer-2 | FMR1 | R2D2
    TAIR: HST | HYL1

    FURTHER INFORMATION
    V. Narry Kim's laboratory | Noncoding RNAs Database | RNA & DNA Folding Applications | The miRNA Regist


    Autoregulation of microRNA biogenesis by let-7 and Argonaute
    Dimitrios G. Zisoulis, Zoya S. Kai, Roger K. Chang & Amy E. Pasquinelli
    Nature 486 (7404), 541–544 (28 June 2012) doi:10.1038/nature11134

    MicroRNAs (miRNAs) представлют крупное семейство молекул малых РНК, которые пост-транскрипционно регулируют экспрессию генов во многих биологических путях1. Большинство miRNAs происходят из длинных первичных транскриптов, которые подвергаются процессингу с помощью Drosha, чтобы продуцировать предшественников ~65-нуклеотида, которые затем расщепляются с помощью Dicer, давая зрелые в 22-нуклеотида формы2, 3. Служа в качестве ведущей в белковом комплексе Argonaute, зрелые miRNAs используют несовершенное спаривание оснований, чтобы распознавать последовательности в мРНК транскриптах, приводя к трансляционной репрессии и дестабилизации мишеней мРНК4, 5. Здесь мы показали, что miRNA комплекс также находит и регулирует некодирующие РНК, которые служат в качестве субстратов для пути процессинга miRNA. Мы установили, что белок Argonaute у Caenorhabditis elegans, ALG-1, связывает специфический сайт на 3' конце первичных транскриптов let-7 miRNA и способствует событиям нижестоящего процессинга. Это взаимодействие обеспечивается с помощью зрелой let-7 miRNA посредством консервативного комплементарного сайта на своем собственном первичном транскрипте, тем самым создается петля позитивной обратной связи. Далее мы показали, что ALG-1 ассоциирует с let-7 первичными транскриптами в ядерных фракциях. Argonaute также связывает let-7 первичные транскрипты в клетках человека, демонстрируя, что путь miRNA воздействует на некодирующие РНК помимо воздействия на белок-кодирующие мРНК у разных видов. Более того, наши исследования на C. elegans выявили новую роль Argonaute в обеспечении биогенеза targeted транскриптов, расширив функции пути miRNA в регуляции генов. Это открытие авторегуляции let-7 биогенеза устанавливает новый механизм контроля экспрессии miRNA.
    Рисунки к статье

    Сайт создан в системе uCoz