CC BY
436
РНК-ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ: МИКРО-РНК КАК НОВЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ РАБОТЫ ГЕНОВ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ МИШЕНИ (обзор литературы)
Русин И. В.
Московская медицинская академия имени И.М. Сеченова, кафедра Биохимии, г. Москва
Аннотация: РНК-интерференция — сравнительно недавно открытый механизм подавления экспрессии генов на этапе трансляции, когда мРНК синтезируется, но не проявляет себя в белке. Такой механизм обнаружен у позвоночных и беспозвоночных животных, растений и грибов. В данном механизме задействован сходный набор белков и малые некодирующие РНК длиной 21-29 нуклеотидов — микроРНК. В настоящее время доказана работа РНК-интерференции в процессе дифференцировки клеток. Нахождение микроРНК часто кореллирует с развитием патологических процессов. Для исследователей процесс РНК-интерференции стал удобным инструментом «отключения» генов. Описано 738 микроРНК, и список далеко не полный. По современным оценкам, одна из трёх мРНК человека регулируется на этапе трансляции с помощью как минимум одной микроРНК.
МикроРНК — это конечная двухцепочечная молекула РНК, функция которой - связаться с целевой мРНК при участии комплекса ферментов. Результатом связывания может быть частичная или полная приостановка трансляции белка с мРНК, или же полный распад мРНК при участии РНКаз цитоплазмы. РНК-интерференция -это механизм посттранскрипционного подавления активности генов с помощью микроРНК. Помимо регуляции экспрессии генов, данный процесс имеет крайне важную роль, выполняя функции защиты клетки от чужеродных генов - вирусов и транспозонов, а также участвуя в процессах дифференцировки клеток. В геноме клетки микроРНК может располагаться в интронах, экзонах моно- или полицистронно.
Процесс созревания микроРНК управляется серией рибонуклеаз из семейства РНКаз III. Длина микроРНК строго детерминирована - от 19 до 31 нуклеотида. Молекулы с меньшей длиной теряют специфичность, если же образуется микроРНК с длиной больше 31 нуклеотида, в клетке начинает синтезироваться интерферон и включается система защиты.
Накапливается все больше доказательств важной роли микроРНК в генезе многих заболеваний: сердечных патологий, атеросклероза, болезни Паркинсона, опухолевого роста, вирусных заболеваний, метаболических нарушений. Недавнее исследование показало, что при гипертрофии миокарда, в кардиомиоцитах присутствует микроРНК-208. Подавление активности микроРНК-208 у трансгенных мышей предотвращает компенсаторную гипертрофию миокарда в ответ на стресс - аортальную гипертензию. (1) Исследованы профили микроРНК для таких кожных заболеваний, как псориаз, атопическая экзема, морфогенез волосяных фолликулов, аутоиммунная патология и канцерогенез кожи. Наиболее изучена в настоящий момент роль микроРНК в патогенезе псориаза. (2)
Суммируя сведения об экспрессии микроРНК при онкопатологии, можно заключить, что для каждого типа опухоли аберрантно экспрессированы как минимум две микроРНК. Возможна либо повышенная экспрессия отдельных микроРНК, при этом микроРНК функционирует как онкоген, либо сниженная экспрессия, и при этом микроРНК выступает как ген, супрессирующий развитие опухоли. Важно также то, что некоторые микроРНК имеют различный профиль экспрессии при разных типах рака. Более того, по мере развития опухоли меняется и профиль экспрессии микроРНК.
Исследования французских учёных 2009 года на CD4+ клетках ВИЧ-инфицированных пациентов, показали, что полное подавление белка Drosha в этих клетках ведёт к активации репликации ВИЧ. Это связано с подавлением созревания микроРНК, регулирующих жизненный цикл вируса. Активация репликации ВИЧ в латентных резервуарах у ВИЧ-инфицированных пациентов, получающих ВААРТ, теоретически позволит элиминировать инфицированные CD4+ клетки. (3) Также обнаружен механизм «маскировки» вируса простого герпеса в латентной фазе заболевания. Единственный молекулярный продукт вируса в этот период - транскрипт РНК латентной стадии (LAT RNA), которая быстро распадается, образуя микроРНК-Н2-3р. МикроРНК-Н2-3р блокирует выработку белка, активирующего размножение вируса. Периоды обострения наступают тогда, когда при действии стрессовых факторов (например, переохлаждения) на организм человека-носителя вирус начинает производить большее количество мРНК, чем микроРНК может заблокировать, и синтез белка возобновляется. (4)
Исследование 2009 года впервые показало, что основанный на микроРНК диагностический тест может объективно идентифицировать плоскоклеточный рак легкого с 96%-ой точностью. (5) Также был проведён анализ профиля более чем 200 предшественников микроРНК в клинических экземплярах панкреатического рака и клеточных линиях поджелудочной железы. Три, из числа наиболее дифференцированно экспрессированных микроРНК, были локализованы в клетках опухоли, это микроРНК-221, микроРНК-376а и микроРНК-301. (6) Ключевой является прикладная область применения РНК-интерференции, разработка безопасных методов доставки микроРНК и их антагонистов. В настоящий момент разработано несколько основных направлений в микроРНК-терапии для доставки терапевтических молекул в клетку. Антагомиры - искусственно синтезированные олигопептиды, комплементарные микроРНК. Коньюгированные с холестерином, принимаются перорально и доставляются в печень в составе хиломикронов. В гепатоцитах высвобождаются и связывают целевые микроРНК. Также на мышах протестирован метод доставки антагомиров электропорацией микроРНК в дерму._____________________________________________________________________________________________
Материалы X международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке» РУДН, Москва
Широк спектр вопросов о возможном побочном действии данных методов терапии. Решению данных вопросов поможет более детальное изучение процесса РНК-интерференции.
Литература
1. Douglas L. Mann, M.D. MicroRNAs and the Failing Heart.// The New England journal of medicine — 2007, №25 — С. 2644-2645.
2. Glavac, E. Bostjancic and D. Importance of microRNAs in skin morphogenesis and diseases.//Acta Dermatoven — 2008 — С. 95-102.
3. Ch Chable-Bessia, O Meziane, M Benkirane и др. Suppression of HIV-1 replication by microRNA effectors.// Retrovirology — 2009 —6:26
4. JLin Umbach, и др. MicroRNAs expressed by herpes simplex virus 1 during latent infection regulate viral mRNAs.// Nature — 2009 — V.454, C. 780-783.
5. D Lebanony, R Aharonov и др. Diagnostic Assay Based on hsa-miR-205 Expression Distinguishes Squamous From Non-Squamous Non-Small-Cell Lung Carcinoma. // J. of Cl. Onc. —2009 — 27(12):2030-7.
6. E Joo Lee, Y Gusev, и др. Expression profiling identifies microRNA signature in pancreatic cancer.// International Journal of Cancer — 2006 —Т. 120, C. 1046 - 1054.
7. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2009. Т. 11. № 4.
8. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2008. Т. 10. № 4.
9. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2007. Т. 9. № 4.
10. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2006. Т. 8. № 4.
11. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2005. Т. 7. № 4.
12. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2004. Т. 6. № 4.
13. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2003. Т. 5. № 4.
14. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2002. Т. 4. № 1.
15. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2001. Т. 3. № 1.
16. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2000. Т. 2. № 1.
17. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2009. Т. 11. № 12.
18. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2008. Т. 10. № 12.
19. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2007. Т. 9. № 12.
20. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2006. Т. 8. № 12.
21. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2005. Т. 7. № 12.
22. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2004. Т. 6. № 12.
23. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2003. Т. 5. № 12.
24. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2002. Т. 4. № 1.
25. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2001. Т. 3. № 1.
26. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2000. Т. 2. № 1.
RNA-INTERFERENCE: MICRO-RNAs AS A NEW REGULATORS OF GENES AND PERSPECTIVE THERAPEUTIC TARGETS (the literature review) RUSIN I. V.
Department of Medical Biochemistry of The I. M. Sechenov Moscow Medical Academy, b
The RNA interference (RNAi) pathway is a recently opened mechanism of gene-suppression with potential gene therapy applications. The most ubiquitous natural effectors of mammalian RNAi are microRNA which are small hairpin-like RNA transcripts by the length of 21-29 nucleotides implicated in regulation of gene expression. Such mechanism is founded in all eukaryotes. Now work of RNAi in the course of a differentiation of cells is proved. Reported examples typically focus on miRNA regulation of a single tissue-restricted transcript, often one encoding a transcription factor, that controls a specific aspect of development, cell differentiation, or physiology. MicroRNAs is frequently correlates with development of pathological processes. RNAi became the convenient instrument of the genes «switching-off» for the researchers. Today already described 738 microRNAs.
Материалы X международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке» РУДН, Москва
