МікроРНК (англ. microRNA, miRNA) — клас некодуючих молекул РНК, довжиною ~22 нуклеотидів, що беруть участь у регуляції трансляції та деградації мРНК. Особливістю мікроРНК є неповна комплементарність їх взаємодії з цільовою мРНК.. Станом на 2014 р. всього зареєстровано 28 645 пре-мікроРНК з різних тварин, рослин і вірусів (1881 людини) і 35 822 зрілих мікроРНК (2588 людини). Довжина зареєстрованих зрілих молекул: 15–34 нуклеотидів.
Походження
МікроРНК кодуються генами, перші з яких були виявлені у 1993 році у Caenorhabditis elegans. Еволюційно гени мікроРНК є похідними мобільних елементів класу MITE (англ. miniature inverted-repeat transposable elements) та виникли з окремих копій транспозонів. Транскрипти MITE завдяки наявності інвертованих повторів та формуванню шпильок клітина розпізнавала та використовувала для пригнічення активності решти копій транспозонів. На сьогодні мікроРНК виявлені у рослинних й у тваринних організмах. Мішенями мікроРНК є значна кількість генів — щонайменше третина генів генома. Раніше вважалось, що мікроРНК наявні лише у багатоклітинних організмах, але, наявність цієї групи молекул виявлена і у одноклітинних еукаріотів, а саме — у зелених водоростей Chlamydomonas reinhardtii. Це свідчить про великий еволюційний вік мікроРНК.
Будова і процесинг
Гени мікроРНК транскрибуються із утворенням довгих транскриптів первинної мікроРНК (англ. primordial miRNA). Ці РНК процесуються у ядрі, внаслідок чого вони перетворюються у пре-мікроРНК — структури у вигляді шпильки довжиною приблизно 70 нуклеотидів. Комплекс процесингу первинного транскрипту в пре-мікроРНК містить фермент із активністю РНКази ІІІ, який називають Drosha, та білок, що зв'язує дволанцюгову РНК — Pasha. Цей комплекс відрізає довгі «хвости» молекули РНК, залишаючи невелику дволанцюгову молекулу зі шпилькою, довжиною 70-90 нуклеотидів — пре-мікроРНК. Після утворення пре-мікроРНК транспортується з ядра в цитоплазму, де від неї відрізується шпилька за допомогою ферменту дайсер (у Drosophila melanogaster та С.elegans для міРНК та мікроРНК існують різні дайсер). У багатьох, але не у всіх, випадках тільки один з ланцюгів зрілої мікроРНК залишається в цитоплазмі і зв'язується із ферментативним RISC-комплексом. Другий (пасажирський) ланцюг деградується РНКазами. Відомий також шлях процесингу мікроРНК, незалежний від дайсеру. У цьому випадку пре-мікроРНК ріжеться білком аргонавт 2.
Функція
Принципова різниця між міРНК та мікроРНК полягає у тому, що у тварин послідовність мікроРНК не повністю комплементарна до послідовності мРНК-мішені, таким чином мікроРНК можуть інгібувати трансляцію із кількох різних мРНК, що містять схожі послідовності (у рослин як мікроРНК так і міРНК зазвичай повністю комплементарні до РНК-мішені). МікроРНК приєднуються до 3'-UTR (3'-кінцевої ділянки, що не транслюється) мРНК і викликають дестабілізацію комплексу ініціації трансляції на 5'-UTR.
МікроРНК відіграють важливу роль у пригніченні експресії інших генів та у регуляції розвитку, особливо у визначенні часу морфогенезу та підтриманні недиференційованих або не повністю диференційованих типів клітин, таких як стовбурові клітини.
Позаклітинні мікроРНК
Зрілі мікроРНК існують не тільки в цитоплазмі, а також і в біологічних рідинах: плазмі крові, слині, сльозах, спинномозковій рідині, сечі, грудному молоці, молозиві, амніотичній рідині, семенній рідині, рідині порожнини живота, плевральній рідині, а також в калі. Позаклітинні мікроРНК дуже стабільні тому що знаходяться в екзосомах, або зв'язані з білком аргонавт або ліпопротеїнами високої щільності. Починаючи з 2008 р. багато зусиль було покладено на пошук кореляції між спектром циркуляційних мікроРНК і раковими чи іншими захворюваннями, але встановити надійних біомаркерів поки не вдалося. Не знайшла достатньої підтримки екзосомна модель міжклітинних комунікацій за рахунок мікроРНК. Порівняння спектрів мікроРНК в грудному молоці людей та інших ссавців виявило спільні типи зустрінутих мікроРНК, але можливий вплив молочної мікроРНК на розвиток новонароджених ще не знайдено.
МікроРНК і мікробіота
У 2016 р. гарвардські вчені відкрили механізм формування флори кишечника через потрапляння фекальних мікроРНК, які виділяються епітелієм, всередину бактерій і регуляцію їх генів. Виявилось, що специфічний набір мікроРНК виробляється та експортується в порожнину кишечника клітинами з поверхні епітелію, а також стовбуровими клітинами, які знаходяться в +4 шарі, разом з їх більш диференційованими нащадками з характерною експресією гена . Концентрація мікроРНК в клубовій кишці більша ніж у товстій. Спектр типів мікроРНК в різних секціях травного тракту змінюється. Тести з найпоширенішими типами мікроРНК показали, що hsa-miR-515-5p прискорює ріст кишечної бактерії Fusobacterium nucleatum специфічно діючи на її 16S рибосомну РНК. Інша мікроРНК — hsa-miR-1226-5p прискорює ріст E. coli через взаємодію з мРНК транспортного білка YegH. Лабораторні миші з порушенням у виробництві фекальних мікроРНК дуже вразливі до коліту, але якщо їх годувати цими мікроРНК, то вдається зменшити наслідки патології кишечника. Наступним кроком буде розробка лікувальних засобів на основі мікроРНК.
Примітки
- Wang QL, Li ZH (2007). The functions of microRNAs in plants. Front. Biosci. 12: 3975—82. PMID 17485351.
- Zhao Y, Srivastava D (2007). A developmental view of microRNA function. Trends Biochem. Sci. 32 (4): 189—97. doi:10.1016/j.tibs.2007.02.006. PMID 17350266.
- Kozomara A, Griffiths-Jones S (2014). miRBase: annotating high confidence microRNAs using deep sequencing data. Nucl Acids Res. 42 (D1): D68—D73. doi:10.1093/nar/gkt1181. PMID 24275495.
- . Манчестерський університет. Архів оригіналу за 9 травня 2017. Процитовано 17 січня 2016.
- The microRNAs of Caenorhabditis elegans http://cseweb.ucsd.edu/classes/wi05/cse206b/pub/burge_MiRscan.pdf [ 17 грудня 2014 у Wayback Machine.]
- Lee Y, Nakahara K, Pham J, Kim K, He Z, Sontheimer E, Carthew R (2004). Distinct roles for Drosophila Dicer-1 and Dicer-2 in the siRNA/miRNA silencing pathways. Cell. 117 (1): 69—81. doi:10.1016/S0092-8674(04)00261-2. PMID 15066283.
- Gregory R, Chendrimada T, Shiekhattar R (2006). MicroRNA biogenesis: isolation and characterization of the microprocessor complex. Methods Mol Biol. 342: 33—47. doi:10.1385/1-59745-123-1:33. PMID 16957365.
- Cheloufi S, Dos Santos CO, Chong MM, Hannon GJ. A dicer-independent miRNA biogenesis pathway that requires Ago catalysis // Nature. — 2010. — Вип. doi:10.1038/nature09092. — С. Published Online April 27, 2010.
- Pillai RS, Bhattacharyya SN, Filipowicz W (2007). Repression of protein synthesis by miRNAs: how many mechanisms?. Trends Cell Biol. 17 (3): 118—26. doi:10.1016/j.tcb.2006.12.007. PMID 17197185.
- Weber JA, Baxter DH, Zhang S, Huang DY, Huang KH, Lee MJ, Galas DJ, Wang K (2010). The microRNA spectrum in 12 body fluids. Clin Chem. 56 (11): 1733—1741. doi:10.1373/clinchem.2010.147405. PMID 20847327.
- Ahmed FE, Jeffries CD, Vos PW, Flake G, Nuovo GJ, Sinar DR, Naziri W, Marcuard SP (2009). . Cancer Genomics Proteomics. 6 (5): 281—295. PMID 19996134. Архів оригіналу за 12 червня 2017. Процитовано 17 січня 2016.
- Lawrie CH, Gal S, Dunlop HM, Pushkaran B, Liggins AP, Pulford K, Banham AH, Pezzella F, Boultwood J, Wainscoat JS, Hatton CS, Harris AL (2008). Detection of elevated levels of tumour-associated microRNAs in serum of patients with diffuse large B-cell lymphoma. Br J Haematol. 141 (5): 672—675. doi:10.1111/j.1365-2141.2008.07077.x. PMID 18318758.
- Leidner RS, Li L, Thompson CL (2013). Dampening Enthusiasm for Circulating MicroRNA in Breast Cancer. PLoS One. 8 (3): e57841. doi:10.1371/journal.pone.0057841. PMID 23472110.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом () - Angelini TG, Emanueli C (2015). MicroRNAs as clinical biomarkers?. Front Genet. 6: 240. doi:10.3389/fgene.2015.00240. PMID 26236333.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом () - Chevillet JR, Kang Q, Ruf IK, Briggs HA, Vojtech LN, Hughes SM, Cheng HH, Arroyo JD, Meredith EK, Gallichotte EN, Pogosova-Agadjanyan EL, Morrissey C, Stirewalt DL, Hladik F, Yu EY, Higano CS, Tewari M (2014). Quantitative and stoichiometric analysis of the microRNA content of exosomes. Proc Natl Acad Sci USA. 111 (41): 14888—14893. doi:10.1073/pnas.1408301111. PMID 25267620.
- Turchinovich A1, Tonevitsky AG, Cho WC, Burwinkel B (2015). Check and mate to exosomal extracellular miRNA: new lesson from a new approach. Front Mol Biosci. 2: 11. doi:10.3389/fmolb.2015.00011. PMID 25988178.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом () - Simpson MR, Brede G, Johansen J, Johnsen R, Storrø O, Sætrom P, Øien T (2015). Human Breast Milk miRNA, Maternal Probiotic Supplementation and Atopic Dermatitis in Offspring. PLoS One. 10 (12): e0143496. doi:10.1371/journal.pone.0143496. PMID 26657066.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом () - Liu S, da Cunha AP, Rezende RM, Cialic R, Wei Z, Bry L, Comstock LE, Gandhi R, Weiner HL (2016). The Host Shapes the Gut Microbiota via Fecal MicroRNA. Cell Host Microbe. 19 (1): 32—43. doi:10.1016/j.chom.2015.12.005. PMID 26764595.
- Maron DF (2016). . Scientific American. Архів оригіналу за 18 січня 2016. Процитовано 17 січня 2016.
- (Пресреліз). Cell Press. 13 січня 2016. Архів оригіналу за 17 січня 2016. Процитовано 17 січня 2016.
Джерела
- (рос.)
Це незавершена стаття з молекулярної біології. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
MikroRNK angl microRNA miRNA klas nekoduyuchih molekul RNK dovzhinoyu 22 nukleotidiv sho berut uchast u regulyaciyi translyaciyi ta degradaciyi mRNK Osoblivistyu mikroRNK ye nepovna komplementarnist yih vzayemodiyi z cilovoyu mRNK Stanom na 2014 r vsogo zareyestrovano 28 645 pre mikroRNK z riznih tvarin roslin i virusiv 1881 lyudini i 35 822 zrilih mikroRNK 2588 lyudini Dovzhina zareyestrovanih zrilih molekul 15 34 nukleotidiv Struktura pre mikroRNK mikroRNK 126PohodzhennyaMikroRNK koduyutsya genami pershi z yakih buli viyavleni u 1993 roci u Caenorhabditis elegans Evolyucijno geni mikroRNK ye pohidnimi mobilnih elementiv klasu MITE angl miniature inverted repeat transposable elements ta vinikli z okremih kopij transpozoniv Transkripti MITE zavdyaki nayavnosti invertovanih povtoriv ta formuvannyu shpilok klitina rozpiznavala ta vikoristovuvala dlya prignichennya aktivnosti reshti kopij transpozoniv Na sogodni mikroRNK viyavleni u roslinnih j u tvarinnih organizmah Mishenyami mikroRNK ye znachna kilkist geniv shonajmenshe tretina geniv genoma Ranishe vvazhalos sho mikroRNK nayavni lishe u bagatoklitinnih organizmah ale nayavnist ciyeyi grupi molekul viyavlena i u odnoklitinnih eukariotiv a same u zelenih vodorostej Chlamydomonas reinhardtii Ce svidchit pro velikij evolyucijnij vik mikroRNK Biogenez mikroRNKBudova i procesingGeni mikroRNK transkribuyutsya iz utvorennyam dovgih transkriptiv pervinnoyi mikroRNK angl primordial miRNA Ci RNK procesuyutsya u yadri vnaslidok chogo voni peretvoryuyutsya u pre mikroRNK strukturi u viglyadi shpilki dovzhinoyu priblizno 70 nukleotidiv Kompleks procesingu pervinnogo transkriptu v pre mikroRNK mistit ferment iz aktivnistyu RNKazi III yakij nazivayut Drosha ta bilok sho zv yazuye dvolancyugovu RNK Pasha Cej kompleks vidrizaye dovgi hvosti molekuli RNK zalishayuchi neveliku dvolancyugovu molekulu zi shpilkoyu dovzhinoyu 70 90 nukleotidiv pre mikroRNK Pislya utvorennya pre mikroRNK transportuyetsya z yadra v citoplazmu de vid neyi vidrizuyetsya shpilka za dopomogoyu fermentu dajser u Drosophila melanogaster ta S elegans dlya miRNK ta mikroRNK isnuyut rizni dajser U bagatoh ale ne u vsih vipadkah tilki odin z lancyugiv zriloyi mikroRNK zalishayetsya v citoplazmi i zv yazuyetsya iz fermentativnim RISC kompleksom Drugij pasazhirskij lancyug degraduyetsya RNKazami Vidomij takozh shlyah procesingu mikroRNK nezalezhnij vid dajseru U comu vipadku pre mikroRNK rizhetsya bilkom argonavt 2 FunkciyaPrincipova riznicya mizh miRNK ta mikroRNK polyagaye u tomu sho u tvarin poslidovnist mikroRNK ne povnistyu komplementarna do poslidovnosti mRNK misheni takim chinom mikroRNK mozhut ingibuvati translyaciyu iz kilkoh riznih mRNK sho mistyat shozhi poslidovnosti u roslin yak mikroRNK tak i miRNK zazvichaj povnistyu komplementarni do RNK misheni MikroRNK priyednuyutsya do 3 UTR 3 kincevoyi dilyanki sho ne translyuyetsya mRNK i viklikayut destabilizaciyu kompleksu iniciaciyi translyaciyi na 5 UTR MikroRNK vidigrayut vazhlivu rol u prignichenni ekspresiyi inshih geniv ta u regulyaciyi rozvitku osoblivo u viznachenni chasu morfogenezu ta pidtrimanni nediferencijovanih abo ne povnistyu diferencijovanih tipiv klitin takih yak stovburovi klitini Pozaklitinni mikroRNKZrili mikroRNK isnuyut ne tilki v citoplazmi a takozh i v biologichnih ridinah plazmi krovi slini slozah spinnomozkovij ridini sechi grudnomu moloci molozivi amniotichnij ridini semennij ridini ridini porozhnini zhivota plevralnij ridini a takozh v kali Pozaklitinni mikroRNK duzhe stabilni tomu sho znahodyatsya v ekzosomah abo zv yazani z bilkom argonavt abo lipoproteyinami visokoyi shilnosti Pochinayuchi z 2008 r bagato zusil bulo pokladeno na poshuk korelyaciyi mizh spektrom cirkulyacijnih mikroRNK i rakovimi chi inshimi zahvoryuvannyami ale vstanoviti nadijnih biomarkeriv poki ne vdalosya Ne znajshla dostatnoyi pidtrimki ekzosomna model mizhklitinnih komunikacij za rahunok mikroRNK Porivnyannya spektriv mikroRNK v grudnomu moloci lyudej ta inshih ssavciv viyavilo spilni tipi zustrinutih mikroRNK ale mozhlivij vpliv molochnoyi mikroRNK na rozvitok novonarodzhenih she ne znajdeno MikroRNK i mikrobiotaU 2016 r garvardski vcheni vidkrili mehanizm formuvannya flori kishechnika cherez potraplyannya fekalnih mikroRNK yaki vidilyayutsya epiteliyem vseredinu bakterij i regulyaciyu yih geniv Viyavilos sho specifichnij nabir mikroRNK viroblyayetsya ta eksportuyetsya v porozhninu kishechnika klitinami z poverhni epiteliyu a takozh stovburovimi klitinami yaki znahodyatsya v 4 shari razom z yih bilsh diferencijovanimi nashadkami z harakternoyu ekspresiyeyu gena Koncentraciya mikroRNK v klubovij kishci bilsha nizh u tovstij Spektr tipiv mikroRNK v riznih sekciyah travnogo traktu zminyuyetsya Testi z najposhirenishimi tipami mikroRNK pokazali sho hsa miR 515 5p priskoryuye rist kishechnoyi bakteriyi Fusobacterium nucleatum specifichno diyuchi na yiyi 16S ribosomnu RNK Insha mikroRNK hsa miR 1226 5p priskoryuye rist E coli cherez vzayemodiyu z mRNK transportnogo bilka YegH Laboratorni mishi z porushennyam u virobnictvi fekalnih mikroRNK duzhe vrazlivi do kolitu ale yaksho yih goduvati cimi mikroRNK to vdayetsya zmenshiti naslidki patologiyi kishechnika Nastupnim krokom bude rozrobka likuvalnih zasobiv na osnovi mikroRNK PrimitkiWang QL Li ZH 2007 The functions of microRNAs in plants Front Biosci 12 3975 82 PMID 17485351 Zhao Y Srivastava D 2007 A developmental view of microRNA function Trends Biochem Sci 32 4 189 97 doi 10 1016 j tibs 2007 02 006 PMID 17350266 Kozomara A Griffiths Jones S 2014 miRBase annotating high confidence microRNAs using deep sequencing data Nucl Acids Res 42 D1 D68 D73 doi 10 1093 nar gkt1181 PMID 24275495 Manchesterskij universitet Arhiv originalu za 9 travnya 2017 Procitovano 17 sichnya 2016 The microRNAs of Caenorhabditis elegans http cseweb ucsd edu classes wi05 cse206b pub burge MiRscan pdf 17 grudnya 2014 u Wayback Machine Lee Y Nakahara K Pham J Kim K He Z Sontheimer E Carthew R 2004 Distinct roles for Drosophila Dicer 1 and Dicer 2 in the siRNA miRNA silencing pathways Cell 117 1 69 81 doi 10 1016 S0092 8674 04 00261 2 PMID 15066283 Gregory R Chendrimada T Shiekhattar R 2006 MicroRNA biogenesis isolation and characterization of the microprocessor complex Methods Mol Biol 342 33 47 doi 10 1385 1 59745 123 1 33 PMID 16957365 Cheloufi S Dos Santos CO Chong MM Hannon GJ A dicer independent miRNA biogenesis pathway that requires Ago catalysis Nature 2010 Vip doi 10 1038 nature09092 S Published Online April 27 2010 Pillai RS Bhattacharyya SN Filipowicz W 2007 Repression of protein synthesis by miRNAs how many mechanisms Trends Cell Biol 17 3 118 26 doi 10 1016 j tcb 2006 12 007 PMID 17197185 Weber JA Baxter DH Zhang S Huang DY Huang KH Lee MJ Galas DJ Wang K 2010 The microRNA spectrum in 12 body fluids Clin Chem 56 11 1733 1741 doi 10 1373 clinchem 2010 147405 PMID 20847327 Ahmed FE Jeffries CD Vos PW Flake G Nuovo GJ Sinar DR Naziri W Marcuard SP 2009 Cancer Genomics Proteomics 6 5 281 295 PMID 19996134 Arhiv originalu za 12 chervnya 2017 Procitovano 17 sichnya 2016 Lawrie CH Gal S Dunlop HM Pushkaran B Liggins AP Pulford K Banham AH Pezzella F Boultwood J Wainscoat JS Hatton CS Harris AL 2008 Detection of elevated levels of tumour associated microRNAs in serum of patients with diffuse large B cell lymphoma Br J Haematol 141 5 672 675 doi 10 1111 j 1365 2141 2008 07077 x PMID 18318758 Leidner RS Li L Thompson CL 2013 Dampening Enthusiasm for Circulating MicroRNA in Breast Cancer PLoS One 8 3 e57841 doi 10 1371 journal pone 0057841 PMID 23472110 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Angelini TG Emanueli C 2015 MicroRNAs as clinical biomarkers Front Genet 6 240 doi 10 3389 fgene 2015 00240 PMID 26236333 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Chevillet JR Kang Q Ruf IK Briggs HA Vojtech LN Hughes SM Cheng HH Arroyo JD Meredith EK Gallichotte EN Pogosova Agadjanyan EL Morrissey C Stirewalt DL Hladik F Yu EY Higano CS Tewari M 2014 Quantitative and stoichiometric analysis of the microRNA content of exosomes Proc Natl Acad Sci USA 111 41 14888 14893 doi 10 1073 pnas 1408301111 PMID 25267620 Turchinovich A1 Tonevitsky AG Cho WC Burwinkel B 2015 Check and mate to exosomal extracellular miRNA new lesson from a new approach Front Mol Biosci 2 11 doi 10 3389 fmolb 2015 00011 PMID 25988178 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Simpson MR Brede G Johansen J Johnsen R Storro O Saetrom P Oien T 2015 Human Breast Milk miRNA Maternal Probiotic Supplementation and Atopic Dermatitis in Offspring PLoS One 10 12 e0143496 doi 10 1371 journal pone 0143496 PMID 26657066 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Liu S da Cunha AP Rezende RM Cialic R Wei Z Bry L Comstock LE Gandhi R Weiner HL 2016 The Host Shapes the Gut Microbiota via Fecal MicroRNA Cell Host Microbe 19 1 32 43 doi 10 1016 j chom 2015 12 005 PMID 26764595 Maron DF 2016 Scientific American Arhiv originalu za 18 sichnya 2016 Procitovano 17 sichnya 2016 Presreliz Cell Press 13 sichnya 2016 Arhiv originalu za 17 sichnya 2016 Procitovano 17 sichnya 2016 Dzherela ros Ce nezavershena stattya z molekulyarnoyi biologiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi