РНК-редактирование: общие сведения
Редактированием РНК (editing) называются изменения кодирующего потенциала мРНК на посттранскрипционном уровне. В клетках многих организмов имеются ферментные системы, способные с высокой специфичностью изменять первичную структуру мРНК, что, в свою очередь, меняет их кодирующий потенциал и приводит к образованию новых функционально значимых белков.
В 1986 г. изменения последовательностей информационной РНК (мРНК), ведущие к модификации ДНК-кодируемой информации, были обнаружены в митохондриях паразитических простейших - трипаносом . Описан механизм редактирования РНК для митохондрий у Crithidia fasciculata, Leishmania tarentolae и Tripanosoma brucei. В мРНК наблюдались вставки или (реже) делеции уридиновых нуклеотидов. Эти вставки приводили к изменению информационного контекста по сравнению с закодированным в ДНК-молекуле. Такая "правка" ДНК-матриц на уровне мРНК получила название РНК-редактирование (RNA-editing) [ Benne R. ea 1986 ]. Другой тип редактирования РНК характерен для митохондрий слизневиков P. polycephalum ( табл. I.7 ). В этом случае отдельные остатки С встраиваются во множественные участки митохондриальных мРНК, что приводит к сдвигам рамок считывания. Механизм данного процесса неизвестен. В последующие годы РНК-редактирование было описано для некоторых ядерных [ Navaratnam ea 1993 , Scott ea 1995 ], вирусных [ Thomas ea 1988 , Zheng ea 1992 ], множества митохондриальных [ Pring ea 1993 , Maier ea 1996 ] и хлоропластных РНК [ Bock ea 1997 ]. Кроме делеций и инсерций были обнаружены также замены нуклеотидов - конверсии.
У парамиксовирусов ( вирусов кори и свинки ) во время транскрипции гена P , кодирующего белок, ассоциированный с полимеразой, РНК-полимераза совершает ошибки, что сопровождается вставками лишних остатков гуанозина (G) в мРНК и, как следствие, сдвигом рамок считывания при их трансляции.
В транскриптах митохондрий позвоночных животных в процессе полиаденилирования мРНК происходит создание бессмысленных кодонов UAA и UGA, приводящих к преждевременной терминации трансляции, что в конечном счете сопровождается появлением новых полипептидных цепей. Тот же самый механизм реализуется в ядрах позвоночных.
Другая группа механизмов редактирования мРНК основана на ферментативном взаимопревращении остатков нуклеотидов. Например, в большинстве митохондрий высших растений в результате дезаминирования происходит превращение остатков С в U. В меньшей степени для них характерен обратный процесс: U в C. При этом изменяется смысл кодонов в мРНК и происходит замена соответствующих аминокислот в белках.
Отдельно следует упомянуть редактирование мРНК, происходящее в хлоропластах высших растений, в частности у кукурузы и табака. Оказалось, что предсказание последовательностей аминокислот в белках хлоропластов, сделанное на основании последовательностей нуклеотидов их генов, часто не соответствует действительности. Так, в гене rpl2 хлоропластов кукурузы и гене psbL хлоропластов табака находится кодон AСG в том месте, где ожидается расположение наиболее распространенного кодона инициации трансляции ATG. При созревании транскриптов этих генов происходит их посттранскрипционная модификация, сопровождаемая превращением С в U.
Своеобразный механизм посттранскрипционного редактирования РНК описан для транскриптов генов, кодирующих ионные каналы мозга млекопитающих.
Хорошо изучен процесс редактирования мРНК аполипопротеина B (APOB) млекопитающих , участвующего в транспорте холестерина и триглицеридов в крови.
В табл. I.8 суммированы данные об использовании редактирования мРНК у животных и некоторых их вирусов.
Стало очевидным, что РНК-редактирование не какое-то исключительное явление, а один из универсальных генетических процессов, существующий во множестве систематических групп и обнаруженный сравнительно недавно благодаря развитию высокоразрешающих методов анализа нуклеиновых кислот. Данный обзор посвящен роли РНК- редактирования в реализации генетической информации и механизмам, контролирующим этот процесс. Наиболее детально рассмотрено РНК- редактирование в митохондриях и хлоропластах.
Смотрите также:
