МАЛЫЕ РНК аспирант Мильто И.В.

нкРНК (ncRNA) некодирующие РНК Общее название различных видов РНК (независимо от длины молекулы и пространственной организации), которые не содержат информацию о первичной структуре белка. некодирующие РНК Короткие (малые) Длинные (5SрРНК, тРНК, siRNA, (остальные рРНК, miRNA, gRNA и т.д.) Хist, dsRNA, Air, и т.д.) В геноме мыши длинных некодирующих и малых некодирующих.

тмРНК (tmRNA) «транспортно-матричная РНК» Способна переносить аланин к рибосоме и, одновременно, является матрицей для синтеза короткого пептида. Ген этой РНК - SsrA, обнаружен во всех отсеквенированных бактериальных геномах. Структура тмРНК: часть тмРНК подобна тРНК, 5-конец представлен линейной последовательностью и имеет шпильку.

мяРНК (snRNA) Малые ядерные РНК Обнаруживаются в ядре, всегда связаны с белками, формируя малые ядерные рибонуклеопротеиновые частицы (snurp). Содержат большое количество уридина (U1,U2, …U12). Размер от нуклеотидов. Транскрибируются РНК pol II или РНК pol III. 5-конец имеет триметилированный кэп (по N7 и дважды по N2 гуанозина). Функции: 1. Участвуют в процессинге пре-мРНК. 2. Расщепление полицистронных мРНК. 3. Поддержание целостности теломер. 4. Регуляция транскрипции.

Участие в процессинге пре-мРНК Полиаденилирование Сплайсинг

Расщепление полицистронных мРНК U7 участвует в формировании гистоновых мРНК. Две популяции гистоновых генов: кластеризованная и диспергированная. Первая активна только в S-фазу клеточного цикла, вторая обеспечивает текущие потребности в гистонах. U7 участвует в формировании гистоновых мРНК в S-фазу. Все 5 гистоновых генов сгруппированы в кластер (6900 н.п.). Кластеры повторены в геноме многократно (примерно 35 раз). Кластеры в хромосоме лежат тандемно. В генах кластеров отсутствуют интроны, а пре-мРНК не полиаденилируется. Кластер у эукариот транскрибируется как единое целое (общая пре-мРНК).

Регуляция транскрипции и поддержание целостности теломер мяРНП, формирующие аппараты сплайсинга и полиаденилирования взаимодействуют с РНК-полимеразой II, и стимулируют её. Поддержание целостности теломер: на каждом конце хромосомы присутствует последовательность, представленная олигонуклеотидными повторами (GGGTTA). В каждом цикле деления теломеры клетки укорачивается, из-за неспособности ДНК- полимеразы синтезировать дочернюю цепь с 5-конца (феномен концевой недорепли- кации). Теломераза при помощи собственной малой РНК достраивает теломерные повторы и восстанавливает структуру теломеры.

мяоРНК (snoRNA) малые ядрышковые РНК Вместе с нуклеазами принимают участие в процессинге рРНК. Локализованы в регионе ядрышка. Гены мяоРНК содержатся в интронах других генов, иногда единственной функцией последних служит производство мяоРНК. В состав рРНК входят модифицированные компоненты нуклеотидов: псевдоуридин и 2΄-О-метилрибоза.

Механизм модификации нуклеотидов рРНК мяоРНКами 5- и 3-концы C/D мяоРНК спарены. Две консервативные последовательности. Сразу за D последовательностью идет участок комплементарности рРНК. Третий нуклеотид рРНК от участка начала комплементарности 2-O- метилируется. H/ACA мяоРНК также имеют две консервативные последовательности. Нуклеотиды, комплементарные рРНК располагаются в двух внутренних шпильках. Первый комплементарный остаток уридина изомеризуется в псевдоуридин.

гРНК (gRNA), гидовые РНК Малые РНК, участвующие в редактировании пре-мРНК у трипаносом ( н.). Структура мхДНК трипаносом (макро- и микрокольца) Первичная структура мРНК митохондрий трипаносом. Внизу – модель вторичной структуры гРНК.

Механизм редактирования гРНК

мцРНК (scRNA) Малые цитоплазматические РНК Различные по происхождению и функции малые РНК, размером от нуклеотидов, функционирующие в цитоплазме и участвующие в РНК-интерференции (siRNA, miRNA, рiwiRNA). рiwiRNA-это класс мцРНК, которые экспрессируются в генераторных клетках млекопитающих, и образующие РНК- белковые комплексы с белками piwi. Такие piRNA комплексы (piRC) вовлечены в сайленсинг транскрипции генов в клетках зародышевого пути при сперматогенезе. Они отличаются по структуре и механизмам синтеза от miRNA и siRNA. piRNA принимают участие в сайленсинге РНК путем образования RISC (RNA-induced silencing complex, или siRNP). Три белка подсемейства Piwi MIWI, MIWI2 и MILI необходимы для сперматогенеза у мышей.

миРНК (siRNA) малые интерферирующие РНК миРНК получаются из протяженной двуцепочечной РНК (dsRNA), последняя возникает в клетке в результате: 1. Работа РНК-зависимых РНК-полимераз. 2. Двунаправленная транскрипция генов (транскрипция с обеих антипараллельных цепей). 3. Транскрипция регионов, содержащих инвертированные повторы. 4. РНК содержащие вирусы. 5. Искусственные генетические конструкции. Малые интерферирующие РНК осуществляют деградацию мРНК (запуская РНК-интерференцию) и/или модификацию хроматина.

Генезис миРНК и РНК интерференция dsRNA siRNA Dicer RISC AAAA cap mRNA AAAA cap mRNA

Нейтрализация мРНК (Kill the messenger) capAAAA... mRNA: in vitro or in vivo transcribe an antisense RNA: capAAAA... mRNA can no longer be translated into a protein

микроРНК (miRNA) микроРНК образуются из крупных первичных транскриптов, которые имеют частично комплементарные области (инвертированные повторы), образующие большое количество шпилечных структур. МикроРНК вызывают трансляционную репрессию или деградацию мРНК. По оценкам 1% генов представлен генами миРНК, которые регулируют до 30% структурных генов.

Генезис miRNA Ген микроРНК Про-микроРНК Пре-микроРНК Незрелая микроРНК Зрелая микроРНК Роl II Drosha Dicer RISC

микроРНК в РНК интерференции и трансляционной репрессии

РНК-зависимое метилирование ДНК 1. Формирование гетерохроматина 2. Транскрипционный генный сайленсинг 3. Подавление миграции мобильных генетических элементов мяРНП (РНК н.) Фрагмент ДНК гибридизация Гетеродуплекс DNMT метилирование Р Р Р компактизация DNMT Фосфорилированный участок ДНК

Функции мцРНК (общая схема)

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ