TasiRNA

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] .

Löytöhistoria

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] .

Koulutus

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 ja TAS2

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

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] .

TAS3

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] .

Mekanismi

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] .

Jakauma ja toiminnot

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] .

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Makarova Yu. A., Kramerov D. A. Ei-koodaavat RNA:t  (venäläinen)  // Biochemistry. - 2007. - T. 72 , nro 11 . - S. 1427-1448 . Arkistoitu alkuperäisestä 14. heinäkuuta 2014.
2. ↑ 1 2 3 4 5 Vazquez F. , Vaucheret H. , Rajagopalan R. , Lepers C. , Gasciolli V. , Mallory AC , Hilbert JL , Bartel DP , Crété P. Endogeeniset trans-toimivat siRNA:t säätelevät Arabidopsien mRNA:iden kertymistä.  (englanti)  // Molecular cell. - 2004. - Voi. 16, ei. 1 . - s. 69-79. - doi : 10.1016/j.molcel.2004.09.028 . — PMID 15469823 .
3. ↑ 1 2 3 4 Peragine A. , Yoshikawa M. , Wu G. , Albrecht HL , Poethig RS SGS3 ja SGS2/SDE1/RDR6 tarvitaan nuorten kehitykseen ja trans-toimivien siRNA:iden tuotantoon Arabidopsiksessa.  (englanti)  // Geenit ja kehitys. - 2004. - Voi. 18, ei. 19 . - s. 2368-2379. - doi : 10.1101/gad.1231804 . — PMID 15466488 .
4. ↑ Axtell MJ , Jan C. , Rajagopalan R. , Bartel DP Kahden osuman laukaisin siRNA:n biogeneesille kasveissa.  (englanniksi)  // Solu. - 2006. - Voi. 127, nro. 3 . - s. 565-577. - doi : 10.1016/j.cell.2006.09.032 . — PMID 17081978 .
5. ↑ 1 2 Yoshikawa M. , Peragine A. , Park MY , Poethig RS Polku trans-toimivien siRNA:iden biogeneesiin Arabidopsiksessa.  (englanti)  // Geenit ja kehitys. - 2005. - Voi. 19, ei. 18 . - s. 2164-2175. - doi : 10.1101/gad.1352605 . — PMID 16131612 .
6. ↑ 1 2 Talmor-Neiman M. , Stav R. , Klipcan L. , Buxdorf K. , Baulcombe DC , Arazi T. Trans-toimivien siRNA:iden tunnistaminen sammalissa ja RNA-riippuvainen RNA-polymeraasi, jota tarvitaan niiden biogeneesiin.  (englanniksi)  // The Plant Journal: solu- ja molekyylibiologialle. - 2006. - Voi. 48, nro. 4 . - s. 511-521. - doi : 10.1111/j.1365-313X.2006.02895.x . — PMID 17076803 .
7. ↑ Xie Z. , Qi X. Monipuoliset pienet RNA-ohjatut vaimennusreitit kasveissa.  (englanti)  // Biochimica et biophysica acta. - 2008. - Voi. 1779, nro. 11 . - s. 720-724. - doi : 10.1016/j.bbagrm.2008.02.009 . — PMID 18358247 .
8. ↑ 1 2 Allen E. , Xie Z. , Gustafson AM , Carrington JC :n mikroRNA-ohjattu vaiheistus trans-toimivan siRNA:n biogeneesin aikana kasveissa.  (englanniksi)  // Solu. - 2005. - Voi. 121, nro. 2 . - s. 207-221. - doi : 10.1016/j.cell.2005.04.004 . — PMID 15851028 .
9. ↑ 1 2 3 4 Allen E. , Howell MD miRNA:t trans-toimivien siRNA:iden biogeneesissä korkeammissa kasveissa.  (englanti)  // Solu- ja kehitysbiologian seminaarit. - 2010. - Vol. 21, ei. 8 . - s. 798-804. - doi : 10.1016/j.semcdb.2010.03.008 . — PMID 20359543 .
10. ↑ 1 2 Tomari Y. , Zamore PD Perspective: koneet RNAi:lle.  (englanti)  // Geenit ja kehitys. - 2005. - Voi. 19, ei. 5 . - s. 517-529. - doi : 10.1101/gad.1284105 . — PMID 15741316 .
11. ↑ 1 2 Adenot X. , Elmayan T. , Lauressergues D. , Boutet S. , Bouché N. , Gasciolli V. , Vaucheret H. DRB4-riippuvaiset TAS3-trans-aktiiviset siRNA:t kontrolloivat lehtien morfologiaa AGO7:n kautta.  (englanti)  // Nykyinen biologia : CB. - 2006. - Voi. 16, ei. 9 . - s. 927-932. - doi : 10.1016/j.cub.2006.03.035 . — PMID 16682354 .
12. ↑ Wu L. , Mao L. , Qi Y. Dicer-like ja argonaute proteiinien roolit TAS-peräisessä pienessä häiritsevässä RNA:n laukaisemassa DNA-metylaatiossa.  (englanniksi)  // Kasvien fysiologia. - 2012. - Vol. 160, ei. 2 . - s. 990-999. - doi : 10.1104/pp.112.200279 . — PMID 22846193 .
13. ↑ 1 2 Williams L. , Carles CC , Osmont KS , Fletcher JC Tietokanta-analyysimenetelmä tunnistaa endogeenisen trans-vaikuttavan lyhyesti häiritsevän RNA:n, joka kohdistuu Arabidopsis ARF2-, ARF3- ja ARF4-geeneihin.  (englanti)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America. - 2005. - Voi. 102, nro. 27 . - P. 9703-9708. - doi : 10.1073/pnas.0504029102 . — PMID 15980147 .
14. ↑ Heisel SE , Zhang Y. , Allen E. , Guo L. , Reynolds TL , Yang X. , Kovalic D. , Roberts JK . Riisinjyvän ainutlaatuisten pienten RNA-populaatioiden karakterisointi.  (englanti)  // Public Library of Science ONE. - 2008. - Voi. 3, ei. 8 . — P. e2871. - doi : 10.1371/journal.pone.0002871 . — PMID 18716673 .

Kirjallisuus

• Zhang C. , Li G. , Zhu S. , Zhang S. , Fang J. tasiRNAdb: ta-siRNA:n säätelyreittien tietokanta.  (englanti)  // Bioinformatiikka. - 2014. - Vol. 30, ei. 7 . - s. 1045-1046. - doi : 10.1093/bioinformatics/btt746 . — PMID 24371150 .
• Li F. , Orban R. , Baker B. SoMART: verkkopalvelin kasvien miRNA-, tasiRNA- ja kohdegeenianalyysiin.  (englanniksi)  // The Plant Journal: solu- ja molekyylibiologialle. - 2012. - Vol. 70, ei. 5 . - s. 891-901. - doi : 10.1111/j.1365-313X.2012.04922.x . — PMID 22268718 .
• Matsui A. , Mizunashi K. , Tanaka M. , Kaminuma E. , Nguyen AH , Nakajima M. , Kim JM , Nguyen DV , Toyoda T. , Seki M. tasiRNA-ARF-reitti maltillistaa kukka-arkkitehtuuria arabidopsis-kasveissa, jotka altistetaan kuivuudelle .  (englanti)  // BioMed-tutkimus kansainvälinen. - 2014. - Vol. 2014. - P. 303451. - doi : 10.1155/2014/303451 . — PMID 25243128 .
• Fahlgren N. , Montgomery TA , Howell MD , Allen E. , Dvorak SK , Alexander AL , Carrington JC . AUXIN RESPONSE FACTOR3:n säätely TAS3 ta-siRNA:lla vaikuttaa kehityksen ajoitukseen ja kuviointiin Arabidopsiksessa.  (englanti)  // Nykyinen biologia : CB. - 2006. - Voi. 16, ei. 9 . - s. 939-944. - doi : 10.1016/j.cub.2006.03.065 . — PMID 16682356 .

Linkit

• TasiRNA:n säätelyreittien tietokanta . (määrätön)