МАЛЫЕ РНК

1. МАЛЫЕ РНК аспирант Мильто И.В.

2. 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 ≈ 30000 длинных некодирующих и ≈ 25000 малых некодирующих.

3. 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.

4. 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 90-300 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.

5. Участие в процессинге пре-мРНК Сплайсинг Полиаденилирование

6. 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).

7. 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.

8. 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.

10. 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.

11. гРНК (gRNA), гидовые РНК Малые РНК, участвующие в редактировании пре-мРНК у трипаносом (30-100 н.). Первичная структура мРНК митохондрий трипаносом. Внизу – модель вторичной структуры гРНК. Структура мхДНК трипаносом (макро- и микрокольца)

12. Механизм редактирования гРНК

13. мцРНК (scRNA)Малые цитоплазматические РНК Различные по происхождению и функции малые РНК,размером от 20-200 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.

14. 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.

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

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

17. 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.

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

19. микроРНК в РНК интерференции и трансляционной репрессии

20. Р Р Р РНК-зависимое метилирование ДНК 1. Формирование гетерохроматина 2. Транскрипционный генный сайленсинг 3. Подавление миграции мобильных генетических элементов мяРНП (РНК 15-30 н.) DNMT DNMT компактизация гибридизация метилирование Фрагмент ДНК Гетеродуплекс Фосфорилированный участок ДНК

21. Функции мцРНК (общая схема)

22. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ