Transaktivoivat pienet häiritsevät RNA:t , tasiRNA :t , TAS-RNA:t [1] ( eng. trans-acting siRNA ) ovat ryhmä pieniä ei-koodaavia maakasvien RNA:ita, jotka estävät geenien ilmentymistä translaation jälkeisellä hiljentämisellä [2] [3] [ 4] . TasiRNA : t transkriptoidaan genomissa kaksijuosteisten polyadenyloitujen RNA:iden muodossa , jotka prosessoidaan edelleen ja muunnetaan 21 nukleotidin pituisiksi RNA-fragmenteiksi [2] . Nämä fragmentit sisältyvät RNA-indusoituun geenin sammutuskompleksiin (RISC). tasiRNA:ita kutsutaan usein pieniksi häiritseviksi RNA: iksi (siRNA:iksi) johtuen siitä tosiasiasta, että nämä molemmat pienten RNA:iden ryhmät transkriptoidaan kaksijuosteisiksi RNA:iksi ja läpikäyvät samanlaisen käsittelyn. TasiRNA:t eroavat kuitenkin muista siRNA:ista siinä, että ne sitovat kohdesekvensseihinsä vähemmän spesifisyyttä [3] . Tässä niiden mekanismi on samanlainen kuin miRNA :iden mekanismi , koska ne eivät tarvitse täydellistä sekvenssikomplementaarisuutta kohteensa kanssa ohjatakseen sen hajoamista [5] .
TasiRNA:n olemassaolo vahvistettiin ensimmäisen kerran vuonna 2004 kahden Arabidopsiksen kanssa työskentelevän tutkijaryhmän toimesta . Molemmat artikkelit julkaistiin saman vuoden lokakuussa muutaman päivän välein. Ensimmäinen ryhmä (Peragine et al.) tutki ZIPPY- proteiinia (ZIP) Argonaute -ryhmästä , kun taas toinen ryhmä (Vazquez et ai.) yritti löytää spesifisiä siRNA:ita. Vaikka ryhmät aloittivat eri lähtökohdista, molemmat keskittyivät kasvispesifiseen proteiinigeenin vaimentamiseen suppressoriin 3 (SGS3) ja RNA-riippuvaiseen RNA-polymeraasi 6 :een (RDR6). Molemmat ryhmät päättelivät, että näillä proteiineilla on tärkeä rooli spesifisten siRNA:iden - tasiRNA:iden muodostumisessa [2] [3] .
Keskeisten erojen vuoksi, jotka erottavat tasiRNA:t muista ei-koodaavien RNA:iden ryhmistä, tasiRNA:t olivat vastikään löydetty RNA:iden ryhmä, vaikka niillä on yhteisiä piirteitä siRNA:iden ja miRNA:iden kanssa. Toisin kuin miRNA:t, tasiRNA:t muodostuvat pitkistä kaksijuosteisista RNA:ista ja niiden muodostuminen riippuu RDR6:sta. TasiRNA:t eroavat siRNA:ista siinä, että ne hajottavat transkriptejä eri sekvensseillä. Tässä suhteessa tasiRNA:t ovat samanlaisia kuin miRNA:t, mutta niiden prosessointimekanismi tuo ne lähemmäksi siRNA:ita [5] .
TasiRNA:t muodostetaan pitkistä ei-koodaavista transkripteistä leikkaamalla ne miRNA:iden ohjaamilla Argonaute-proteiineilla. Tämä reitti sisältää yksijuosteisen katkaistun transkriptin muuntamisen kaksijuosteiseksi RDR6:n ja SGS3:n avulla [6] . Tuloksena oleva kaksijuosteinen RNA katkaistaan Dicerin kaltaisella entsyymillä 4 (DCL4) (Dicerin [ 1 ] eläinhomologi ) muodostamaan lyhyitä 21 nukleotidin pituisia RNA-fragmentteja, joista tulee tasiRNA [7] [8] .
Arabidopsis thalianassa on 4 lokusta ja lokusryhmiä, jotka koodaavat tasiRNA:ta. TAS1-, TAS2- ja TAS4-geenituotteiden prosessointi vaatii yhden mikroRNA-sitoutumiskohdan, kun taas TAS3-tuotteiden prosessointi vaatii kaksi mikroRNA-sitoutumiskohtaa [9] . Eri kasvien TAS-geenit eivät ole ortologeja , toisin sanoen sammaleen TAS1 -geeniperheellä ei ole yhteistä esi-isägeeniä Arabidopsis TAS1:n kanssa. TAS1:stä erotetaan TAS1a, TAS1b ja TAS1c, nämä kolme lokusta ovat paralogeja ja niillä on tietty samankaltaisuus TAS2:n kanssa, joten ilmeisesti kaikki neljä lokusta ovat paralogeja. Se tosiasia, että näiden geenien transkriptit eivät todennäköisesti koodaa proteiinia, osoittaa se tosiasia, että näillä transkripteillä ei ole laajennettuja avoimia lukukehyksiä ja ne voivat koodata peptidejä , jotka eivät ole pidempiä kuin 50 aminohappotähdettä [1] .
Kaikilla tasiRNA- geeneillä on kaksi eksonia , ja TAS1:n ja TAS2:n tapauksessa mikroRNA:n katkaisukohta sijaitsee intronissa , joten RDR6 käsittelee silmukoitumattomia esiasteita . Vaikka lähes kaikki löydetyt tasiRNA:t vastaavat prekursoritranskriptin fragmentteja, jokaiselle niistä löydettiin vähintään yksi miinusjuostetta vastaava tasiRNA. Ilmeisesti tällaiset tasiRNA:t voivat säädellä oman esiasteensa sisältöä solussa [1] .
TAS1/2-transkriptit käyvät läpi ensisijaisen prosessoinnin miR173:n ohjaaman AGO1-välitteisen 5'-katkaisun muodossa. Sen jälkeen RDR6 kääntää transkriptin kaksijuosteiseen muotoon, jota DCL4 edelleen prosessoi 21 nukleotidin pituiseksi tasiRNA:ksi. Nämä tasiRNA:t sitoutuvat kohde-mRNA : ihin kahden 3'-pään ulkoneman kautta ja toimivat siten transsäätelyelementteinä [9] .
TAS4-transkriptin käsittelyn alkuvaiheet ovat samanlaiset kuin TAS1/2:n. Ensin ne läpikäyvät miR828:n ohjaaman AGO1-välitteisen katkaisun, jota seuraa kaksijuosteisten RNA:iden muodostuminen ja DCL4:n käsittely [9] .
Toisin kuin TAS1/2 ja TAS4, TAS3:n prosessointi vaatii kaksi mikroRNA:n sitoutumiskohtaa (miR390). Transkriptio leikataan ensin 3'-sitoutumiskohdasta AGO7:lla. Lisäksi, kuten TAS1/2:n ja TAS4:n tapauksessa, RDR6 syntetisoi RNA:n toisen juosteen, ja tuloksena olevaa kaksijuosteista RNA:ta prosessoi edelleen DCL4 [9] .
Endogeeniset tasiRNA:t toimivat heterohilensiolla, eli niillä kohdegeeneillä, joita tasiRNA:t repressoivat, ei ole merkittävää samankaltaisuutta geenien kanssa, joista nämä tasiRNA:t transkriptoidaan. Tämä seikka erottaa tasiRNA:t siRNA:ista, jotka vaimentavat ja tukahduttavat sellaisten geenien ilmentymisen, joiden sekvenssit ovat identtisiä tai hyvin samanlaisia kuin siRNA:t peräisin olevien geenien sekvenssit. Ennen tasiRNA:n löytämistä ajateltiin, että vain mikroRNA:t pystyivät vaimentamaan [2] . Kuten siRNA:t, tasiRNA:t liitetään RISC-kompleksiin, jossa ne ohjaavat kompleksin katkaisemaan kohde-mRNA:n komplementaarisen sitoutumiskohdan keskeltä, mikä vaimentaa translaatiota [2] [3] [10] .
Argonaute-ryhmän proteiinit sisältyvät komplekseihin, jotka hiljentävät geenit RNA:n kautta, mukaan lukien RISC, joka katalysoi mRNA:n tuhoutumista [10] [11] . Erityisesti AGO7/ZIPPY osallistuu tasiRNA:n ohjaamaan säätelyyn Arabidopsiksessa, ja tasiRNA:t transkriptoidaan TAS3:sta. AGO7/ZIPPY sitoutuu TAS3:sta peräisin oleviin tasiRNA:ihin ja jatkaa kohteiden tuhoamista. Ilmeisesti AGO7/ZIPPY ei ole vuorovaikutuksessa TAS1:stä ja TAS2:sta transkriptoitujen tasiRNA:iden kanssa, joten erilaiset tasiRNA-perheet toimivat hieman eri tavalla Arabidopsiksessa [11] . Arabidopsiksessa tasiRNA:t voivat sitoutua AGO7:n lisäksi myös AGO1:een ja myös ohjata kohde-mRNA:n hajoamista [12] .
TasiRNA:ita ei ole löydetty ainoastaan Arabidopsisista [8] , vaan myös sammalista Physcomitrella patens [6] , maissista [13] ja riisistä [14] . Esimerkki tasiRNA:sta, joka löytyy paitsi Arabidopsisista, myös kaikista yllä olevista kasveista, on tasi-RNA-auksiini-vastetekijä (tasiR-ARF) (TAS3-ryhmä). TasiR-ARF osallistuu auksiinin fytohormonin signalointireitteihin , mikä aiheuttaa useita auksiinivastetekijöitä (ARF) koodaavien kohde-mRNA:iden tuhoutumisen [13] : ARF2, ARF3 ja ARF4 [1] . On osoitettu, että näiden tasiRNA:iden muodostumisen häiriintyminen johtaa fenotyyppisiin häiriöihin. Muut tasiRNA:t kohdistuvat useisiin geeneihin, joilla on tunnistamaton toiminto [1] .
On osoitettu, että TAS1a- ja TAS2-transkriptit eivät tuota ainoastaan 21 nt RNA:ta, vaan myös useita 24 nt tasiRNA:ita. Näiden RNA:iden tarkkoja kohteita ei ole vahvistettu, mutta tämän pituisten pienten RNA:iden tiedetään osallistuvan kasvien transkription hiljentämiseen. Näyttää siltä, että 24 nt pituisten tasiRNA:iden muodostukseen käytetään vaihtoehtoista reittiä: niiden käsittely ei vaadi mikroRNA:iden osallistumista ja vaatii toisen eläimen Dicer-homologin, DCL3:n [1] .
RNA:n tyypit | |
---|---|
Proteiinin biosynteesi | |
RNA:n käsittely |
|
Geeniekspression säätely |
|
cis-säätelyelementtejä | |
Parasiittiset elementit | |
muu |
|
Nukleiinihappotyypit _ | ||||
---|---|---|---|---|
Typpipitoiset emäkset | ||||
Nukleosidit | ||||
Nukleotidit | ||||
RNA | ||||
DNA | ||||
Analogit | ||||
Vektorityypit _ |
| |||
|