МикроРНК (miRNA) lin-4 и микроРНК let-7
Наиболее полно изученные гены микроРНК - это гены Caenorhabditis Elegans lin-4 и let-7 , обнаруженные при генетическом анализе синхронизации развития нематоды (обзор Rougvie, 2001 ).
Черви, мутантные по генам let-7 или lin-4, оказались неспособными к переключению на определенные этапы развития, что выражается в аномальном повторении некоторых личиночных стадий. С помощью клонирования lin-4 ( Lee и др., 1993 ), а затем и let-7 ( Reinhart и др., 2000 ) было показано, что эти два гена аномальны - необычно малы, не кодируют белковых продуктов и продуцируют транскрипты слишком малой длины (приблизительно в 22 нуклеотида), образующиеся из характерных шпилечных предшественников РНК ( рис. 1 ).
РНК lin-4 длиной в 22 нуклеотида и РНК let-7 длиной в 21 нуклеотид являются трансляционными антисенс-репрессорами мРНК, кодирующей белки гетерохронного механизма развития червя ( Lee и др., 1993 ; Wightman и др., 1993 ; Moss и др., 1997 ; Slack и др., 2000 ). Например, РНК lin-4 комплементарна последовательностям 3'-нетранслируемой области (UTR) мРНК lin-14 и lin-28 . Синтез белков LIN-14 и LIN-28 , подавляемый lin-4 во время ранних личиночных стадий развития C. elegans, необходим для осуществления соответствующей последовательности стадий-специфических событий развития.
Будучи впервые описанными, РНК lin-4 и let-7 представлялись уникальными, поскольку подобных малых регуляторных РНК казалось не было у других организмов. Неужели lin-4 и let-7 - эволюционная причуда, присущая лишь развитию нематоды и не имеющая ни малейшего отношения к миру биологии в целом? Два замечательных открытия помогли рассеять эти сомнения.
Первое из них показало, что РНК let-7 филогенетически консервативны (по размерам и нуклеотидной последовательности) практически у всех двустороннесимметричных животных ( Pasquinelli и др., 2000 ). Более того, let-7 обладает идентичным профилем развития у представителей различных таксономических групп, что подтверждает консерватизм древнего механизма синхронизации развития. Разумеется, гомологи мишени let-7 нематоды, lin-41 , можно обнаружить у насекомых и позвоночных с теми же комплементарными let-7 сайтами. Эти открытия указывают на то, что класс регуляторных генов lin-4 и let-7 не является особенностью нематоды и представляет собою семейство генов, ведущих происхождение от древнего предшественника - небольшого гена РНК.
Второе открытие, подтвердившее относительную распространенность малых РНК, подобных lin-4 и let-7, - это малые антисенс-РНК длиной приблизительно в 22 нуклеотида, называемые siRNA и являющиеся главными в РНК-интерференции ( Sharp, 2001 ).
Было показано, что РНК-интерференция является эволюционно консервативным механизмом генетического контроля, с помощью которого может осуществляться деградация мРНК в ответ на присутствие двухцепочечной РНК, соответствующей РНК-мишени.
РНК lin-4 и let-7 не являются siRNA (они не запускают деградацию своих мишеней), но распространенность siRNA предполагает, что малые РНК такого же размера, как lin-4 и let-7, присущи множеству эукариот очень давно.
Действительно, РНК lin-4 и let-7 возникают в результате процессинга их предшественников со структурой типа "петля-стебель" с помощью того же фермента Dicer , создающего siRNA из двухцепочечного РНК-предшественника ( Grishok и др., 2001 ; Hutvagner и др., 2001 ; Bernstein и др., 2001 ; Ketting и др., 2001 ). Поскольку Dicer в филогенетическом отношении широко распространен, гены, подобные lin-4 и let-7, также могут быть обычным явлением.
Смотрите также:
.gif)