Кіріспе
Мультибелок кешені
РНК-мен шақырылған үнсіздеу кешені, немесе RISC – транскрипциялық және трансляциялық деңгейлерде әртүрлі жолдар арқылы генді үнсіздеуге қатысатын мультибелок кешені, нақтырақ айтқанда рибонуклеопротеин. МикроРНК (miRNA) сияқты бір жіпті РНК (ssRNA) фрагменттерін немесе екі жіпті кішкентай интерференциялық РНК (siRNA) қолдану арқылы, бұл кешен генді реттеудегі маңызды құрал ретінде жұмыс істейді. РНК-ның бір жіптік бөлігі RISC-ке комплементарлы хабаршы РНК (мРНК) транскриптісін тануға үлгі ретінде қызмет етеді. Осы транскрипт табылган кезде, RISC-дегі Argonaute ақуызы мРНК-ны белсендіріп, кесіп тастайды. Бұл процесс РНК-ның интерференциясы (RNAi) деп аталады және ол көптеген эукариоттарда кездеседі; ол вирустық инфекциялардан қорғанудың маңызды механизмі болып табылады, себебі ол қос жіпті РНК (dsRNA) болуымен іске қосылады. Бұл 1998 жылы Эндрю Файр мен Крейг Мелло РНК-ның интерференциясын ашқаннан кейін бірнеше жыл өткен соң болды, олар 2006 жылы физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығын бөлісті. Dicer де pre miRNA-ны өңдейді, ол dsRNA-ны имитациялайтын шаштық тізбек құрылымын қалыптастырады, бұл процесс ұқсас болып келеді. dsRNA фрагменттері RISC-ке жүктеледі, әр жіптің тағдыры асимметрия қағидасы құбылысына сәйкес әртүрлі болады, яғни термодинамикалық тұрақтылығына байланысты бір жіп екіншісіне қарағанда басшы жіп ретінде таңдалады. Жаңа түзілген miRNA немесе siRNA, RISC-тің мРНК-ны ыдырату үшін нысанаға алуына мүмкіндік беретін бір жіпті бағыттаушы тізбектер ретінде әрекет етеді. Термодинамикалық тұрақтылығы төмен 5'-ұшы бар жіп Argonaute ақуызымен таңдалып, RISC-ке енгізіледі. Бұл жіп басшы жіп деп аталады және мРНК-ны ыдыратуға бағыттайды. Ал екінші жіп, жолаушы жіп деп аталады, RISC-мен ыдырайды.
The RNA induced silencing complex, or RISC, is a multiprotein complex, specifically a ribonucleoprotein, which functions in gene silencing via a variety of pathways at the transcriptional and translational levels. Using single stranded RNA (ssRNA) fragments, such as microRNA (miRNA), or double stranded small interfering RNA (siRNA), the complex functions as a key tool in gene regulation. The single strand of RNA acts as a template for RISC to recognize complementary messenger RNA (mRNA) transcript. Once found, one of the proteins in RISC, Argonaute, activates and cleaves the mRNA. This process is called RNA interference (RNAi) and it is found in many eukaryotes; it is a key process in defense against viral infections, as it is triggered by the presence of double stranded RNA (dsRNA). This was only a couple of years after the discovery of RNA interference in 1998 by Andrew Fire and Craig Mello, who shared the 2006 Nobel Prize in Physiology or Medicine. Dicer also processes pre miRNA, which forms a hairpin loop structure to mimic dsRNA, in a similar fashion. dsRNA fragments are loaded into RISC with each strand having a different fate based on the asymmetry rule phenomenon, the selection of one strand as the guide strand over the other based on thermodynamic stability. The newly generated miRNA or siRNA act as single stranded guide sequences for RISC to target mRNA for degradation. The strand with the less thermodynamically stable 5' end is selected by the protein Argonaute and integrated into RISC. This strand is known as the guide strand and targets mRNA for degradation. The other strand, known as the passenger strand, is degraded by RISC.
Гетерохроматиннің түзілуі
Кейбір RISC-тер ген локусында гетерохроматинді қалыптастыру үшін гистон метилтрансферазаларын тартып, генді тыныштандыру арқылы генді тікелей нысаналай алады. Бұл RISC-тер РНК-мен шақырылған транскрипциялық үндеу кешені (RITS) түрінде болады. Ең жақсы зерттелген мысал – ашытқы RITS. RITS центромерлік қайталануларды тану арқылы центромерлерде гетерохроматин қалыптасуын бағыттайтыны дәлелденді. siRNA (бағыттаушы жіп) хроматин тізбектерімен базалық жұптасу арқылы гистонды өзгертетін ферменттерді тартуға мүмкіндік береді. Механизм толыққанды түсіндірілмеген, бірақ RITS жаңа пайда болған мРНК транскрипттерін ыдыратады. Бұл механизм "өзін-өзі күшейтетін кері байланыс циклы" ретінде жұмыс істейді деп саналады, себебі ыдыраған жаңа транскрипттер РНК-ға тәуелді РНК полимераза (RdRp) арқылы көбірек siRNA-ны жасау үшін қолданылады. Schizosaccharomyces pombe және Arabidopsis-та қос тізбекті РНК (dsRNA) нысандарын Dicer RNase-термен siRNA-ға өңдеу гетерохроматин қалыптасу арқылы генді үндеу жолын бастауы мүмкін. AGO4 деп аталатын аргонавт ақуызы гетерохроматикалық тізбектерді анықтайтын шағын РНК-мен өзара әрекеттеседі. H3K9 гистон метилтрансферазасы (HMT) гистон H3-ты метилирлейді және метилирлеу орындарына хромодоменді ақуыздарды тартады. ДНҚ метилирлеу генондардың үндеуін сақтайды, себебі гетерохроматин тізбектері орнатылып немесе таралуы мүмкін.
ДНҚ-ның жойылуы
RISC-тер өндіретін siRNA тетрахименалар тұқымдасының цилиаттарында соматикалық макронуклеус дамуы кезінде ДНК-ны ыдыратуда рөл атқарады. Бұл гетерохроматиннің қалыптасуын эпигенетикалық бақылауға ұқсас және жат генетикалық элементтерге қарсы қорғаныс ретінде қарастырылады. +1-кесте: RISC құрастыруы мен функциясына қатысы бар кешендер + Sontheimer (2005) кестесіне негізделген D. melanogaster S2 жасушалары Dcr2, R2D2 ~250 kDa dsRNA өңдеу, siRNA байланысу RLC (A) D. melanogaster ұрықтары Dcr2, R2D2 NR dsRNA өңдеу, siRNA байланысу, RISC алғысы Holo RISC D. melanogaster S2 жасушалары Ago2, Fmr1/Fxr, Tsn, Vig ~500 kDa Нысаналы РНК байланысу және кесу RISC D. melanogaster S2 жасушалары Ago2 ~140 kDa Нысаналы РНК байланысу және кесу Fmr1 байланысты кешені D. melanogaster S2 жасушалары L5, L11, 5S rRNA, Fmr1/Fxr, Ago2, Dmp68 NR Мүмкін нысаналы РНК байланысу және кесу Минималды RISC HeLa жасушалары eIF2C2 (ago2), Gemin3, Gemin4 ~550 kDa miRNA байланысу, нысаналы РНК байланысу және кесу
Ago, Аргонавт; Dcr, Дайсер; Dmp68, сүтқоректілердің p68 РНК ажыратушысының D. melanogaster аналогы; eIF2C1, эукариотикалық трансляцияны бастау факторы 2C1; eIF2C2, эукариотикалық трансляцияны бастау факторы 2C2; Fmr1/Fxr, нәзік Х хромосомасының ақылдық кемістігінің D. melanogaster аналогы; miRNP, miRNA ақуыздық кешені; NR, хабарланбаған; Tsn, Tudor стафилокок нуклеазасы; Vig, ваза интрондық гені. Дегенмен, Аргонавт ақуыздарының бар екені және олардың функциясы үшін маңызды екені анық. Сонымен қатар, RISC-тің өз функциясын орындауына мүмкіндік беретін кешендегі кейбір негізгі ақуыздар (Аргонавттан басқа) туралы түсініктер бар.
Ago, Argonaute; Dcr, Dicer; Dmp68, D. melanogaster orthologue of mammalian p68 RNA unwindase; eIF2C1, eukaryotic translation initiation factor 2C1; eIF2C2, eukaryotic translation initiation factor 2C2; Fmr1/Fxr, D. melanogaster orthologue of the fragile X mental retardation protein; miRNP, miRNA protein complex; NR, not reported; Tsn, Tudor staphylococcal nuclease; Vig, vasa intronic gene. Regardless, it is apparent that Argonaute proteins are present and are essential for function. Furthermore, there are insights into some of the key proteins (in addition to Argonaute) within the complex, which allow RISC to carry out its function.
Аргонавт ақуыздары
Аргонавт ақуыздары – прокариоттар мен эукариоттарда кездесетін ақуыздар тобы. Прокариоттардағы олардың функциясы белгісіз, бірақ эукариоттарда олар РНК-и (RNAi) процесіне жауапты. Адамдағы аргонавттардың сегіз түрі бар, олардың ішінде тек Аргонавт 2 ғана RISC кешенінде мақсатты РНК-ны тікелей кесуге қатысады.
RISC-ді жүктеу кешені
RISC жүктеу кешені (RLC) — мРНҚ-ны нысанаға алу үшін қос тізбекті РНҚ (dsRNA) фрагменттерін RISC-ге жүктеуге қажетті маңызды құрылым. RLC дисер, трансактивтеуші жауап РНҚ байланыстыратын ақуыз (TRBP) және Argonaute 2-ден тұрады. Дицер — РНҚi-ді қозғауға арналған қос тізбекті РНҚ фрагменттерін жасайтын RNase III эндонуклеазасы. TRBP — үш қос тізбекті РНҚ байланыстыратын [ақуыз домендері] бар ақуыз. Argonaute 2 — RNase және RISC-тің каталитикалық орталығы болып табылады. Дицер TRBP және Argonaute 2-ге байланысып, Дицер жасаған қос тізбекті РНҚ фрагменттерін Argonaute 2-ге беруді жеңілдетеді. Соңғы зерттеулер адам РНҚ геликазасы А RLC жұмысын жеңілдетуге көмектесетінін көрсетті.