MicroRNAs (miRNAs) регулируют экспрессию генов путем спаривания с РНК мишенями, приводя к их расщеплению у растений и ингибированию трансляции у животных. Появились доказательства у мхов, что miRNAs могут также замалчивать экспрессию генов на транскрипционном уровне благодаря взаимодействию с ДНК, приводящему к метилированию. Это открытие расширяет регуляторное влияние miRNAs, возможно этот механизм окажется используемым и др. организмами.

Khraiwesh et al. изучали роль белков Dicer у мха Physcomitrella patens, у которого 4 Dicers (DICER-LIKE 1a (DCL1a), DCL1b, DCL3 и DCL4). Они выбрали P. patens из-за двойной функции Dicers в биогенезе miRNA и т.к. мишени расщепления отделимы у этого вида. Используя целенаправленно полученных нокаутных мутантов P. patens, авт. показали, что DCL1a необходим для биогенеза miRNA, а DCL1b необходим для miRNA-индуцированного расщепления мишеней РНК.

Интересно, что DCL1b-нулевые мутанты обнаруживали пониженные уровни транскриптов мишеней для miRNA несмотря на отсутствие miRNA-обеспечиваемого расщепления cleavage. Как же miRNAs регулируют свои мишени у DCL1b нокаутов? Авт. установили, что гены, которые кодируют мишени для miRNA, оказались метилированными у DCL1b нокаутов, но не были метилированы в дикого типа контроле. Затем они показали, что имеется пониженная скорость транскрипции генов мишеней для miRNA по сравнению с неметилированными non-miRNA-генами мишенями у DCL1b нокаутов, показывая тем самым, что наблюдаемое метилирование ведет к замалчиванию транскрипции генов, кодирующих мишени для miRNA.

Авт. предположили, что у DCL1b-нулевых мутантов, miRNAs формируют стабильные дуплексы с мРНК внутри РНК-индуцированного комплекса замалчивания транскрипции. В согласии с этой моделью, miRNA мишени подвергаются синтезу кДНК без добавления экзогенных праймеров, подтверждая тем самым существование miRNA-mRNA дуплексов. Влияют ли уровни miRNAs, а , следовательно, и уровни этих дуплексов на метилирование ДНК? Khraiwesh et al. получили трансгенные линии P. patens, которые экспрессировали разные уровни искусственных miRNA (amiRNA) и установили, что с увеличением экспрессии amiRNA, увеличивается и молчание amiRNA мишеней. Более того, метилирование и молчание не ограничивались DCL1b нокаутами - они также возникали, когда высокие уровни amiRNA экспрессировались в линиях дикого типа P. patens.

Т.к. транскрипционное молчание наблюдалось также у не-трансгенных P. patens,то авт. исследовали, оперирует ли этот путь также у P. patens дикого типа при физиологических условиях, Обработка P. patens растительным гормоном abscisic acid (ABA) вела к снижению уровней транскриптов miRNA мишеней (bHLH), которые кодировали basic helix-loop-helix транскрипционный фактор, который в свою очередь приводил к увеличению уровней соотв. miRNA (miR1026) и к метилированию bHLH гена. Т.к. ABA является медиатором передачи стрессовых сигналов, то эти результаты указывают на то, что miRNAs могут эпигенетически регулировать чувствительные к стрессам гены.

Физиологическая регуляция этого эпигенетического miRNA-индуцированного пути молчания и консервация компонентов miRNA пути среди видов указывает на то, что этот механизм может широко использоваться - это предмет будущих исследований.