MicroRNAs (miRNAs) являются ключевыми компонентами посттрансляционной регуляции генов с разными ролями в тканевом развитии, дифференцировке и гомеостазе (van Rooij et al. 2007; Zhao et al. 2007; Bartel 2009). Зрелые miRNAs формируются с помощью последовательных реакций преобразования (processing): первичные транскрипты генов miRNA сначала расщепляются на шпильки-содержащие промежуточные образования (pre-miRNAs) с помощью микропроцессорного комплекса Drosha, а pre-miRNAs затем преобразуются в зрелые miRNAs с помощью Dicer (Kim 2005). В то время как miRNA-обеспечиваемая регуляция стимулирует количественные изменения в экспрессии белка и мРНК (Baek et al. 2008; Selbach et al. 2008), альтернативный сплайсинг pre-mRNA контролирует качество генной продукции путем экспрессии разных изоформ мРНК (Blencowe 2006). Недавние исследования генома выявили, что более 90% интрон-содержащих генов человека подвергается альтернативному сплайсингу, отличающегося в разных тканях, указывая на расширение уровня регуляции (Castle et al. 2008; Pan et al. 2008; Wang et al. 2008).

Сердуе млекопитающих проходит периоды драматического ремоделирования во время первых 3-х недель после рождения, для этого необходимы транскрипционные и посттранскрипционные регуляторные программы, которые до конца ещё не поняты (Xu et al. 2005; Olson 2006). Нами недавно был выявлена серия переходов с помощью альтернативного сплайсинга во время развития сердца мыши и было продемонстрировано, что почти половина чувствительна к членам семейства регуляторов сплайсинга CUGBP и ETR-3-like factor (CELF) (Kalsotra et al. 2008). Два CELF белка, CUGBP1 и CUGBP2, экспрессируются на высоком уровне в сердце плода, но подавляются более чем в 10 раз в течение 3-х недель после рождения без изменений в уровнях мРНК.

Здесь мы использовали целенаправленные делеции гена Dicer специфически в миокарде взрослых мышей, чтобы установить роль miRNAs в механизме подавления CELF белка во время постнатального развития. Оба CELF белка драматически усиливали свою активность в течение 2-х дней после нокаута Dicer, также как и субнабор из 5 др. регуляторов сплайсинга, при этом компоненты сплайсесом и дополнительный набор регуляторов сплайсинга не менялись. Используя множественные независимы испытания, включая доставку antagomir взрослым мышам, мы продемонстрировали непосредственную роль miR-23a/b в постнатальном подавлении двух CELF белков. Используя данные ряда постнатальных сплайсинг-переходов, для которых мы идентифицировали соотв. регуляторы, мы продемонстрировали сети сплайсинга, которые зависят и которые не зависят от miRNA как при нокауте Dicer, так и в обработанных antagomir сердцах. Эффекты нокаута Dicer специфичны, поскольку экспрессия ни одного из регуляторов сплайсинга и ни одно из событий сплайсинга их мишеней не затрагивались в трех разных мышиных моделях кардиомиопатии. Наши результаты установили важную иерархию, в которой экспрессия miRNA контролирует экспрессию регуляторов альтернативного сплайсинга во время критического периода развития сердца.

Здесь мы определили пост-транскрипционную регуляторную сеть, действующую в течение критического периода постнатального развития сердца, в котором координация сохраняемого множества сплайс-переходов приводит к конечном итоге ко взрослому паттерну, по крайней мере частично, с помощью микроРНК-опосредованной регуляции экспрессии факторов сплайсинга. Большинство вспомогательных регуляторов сплайсинга, но ни один из рассмотреных базовых компонентов сплайсинга, не продемонстрировал Dicer-зависимой регуляции, что свидетельствует о большом значении сцепленных программ пост-транскрипционной регуляции. Эти результаты также показывают, что, в дополнение к модуляции сплайс-переходов во время послеродового развития сердца, микроРНК также поддерживатет соответствующую экспрессию регуляторов сплайсинга в сердцах взрослых. Нарушение этого правила может привести к распознаванию ранее неизвестных механизмов болезни. Например, аберрантная акивация CUGBP1 в сердцах взрослых ассциирует с миотонической дистрофией, при которой экспрессия эмбриональных паттернов сплайсинга в тканях взрослого организма приводят к специфическим особенностям заболевания (Cooper et al. 2009).