Ugrás a tartalomhoz

Szerkesztő:Radics.barbara95/Kis RNS-ek

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A kis RNS-ek a nem kódoló RNS-ek (non-coding; ncRNS) egyik, mérettartomány szerint besorolt alcsoportja. Ide sorolhatók a 200 nukleotidnál rövidebb, nem kódoló RNS-ek. E gyűjtőfogalom alá azok a transzkriptumok tartoznak, amelyek nem kerülnek transzlációra, fehérjét nem kódolnak, inkább a génexpresszió több, különböző lépésében képesek hatásukat kifejteni, így támadáspontjuk lehet a kromatinstruktúra megváltoztatása, a DNS imprinting, transzkripció, illetve a transzláció szintjén történő egyéb változtatás, s mindenek előtt ezek szabályozása.[1]

Alosztályok

[szerkesztés]

Az utóbbi évek kutatásai rávilágítottak, hogy a kisRNS-ek funkciója messze meghaladja a hagyományos „háztartási” RNS-ek, mint mRNS: messenger/hírvivő RNS, tRNS: transzfer RNS, rRNS: riboszómális RNS, snRNS: small nuclear/kis magi RNS, snoRNS: small nucleolar/kis magvacskai RNS feladatait. A kisebb méretük, valamint szabályozó funkciójuk alapján a következő típusokat tudjuk elkülöníteni: piRNS: Piwi-RNS, rasiRNS: repeated associated small interfering RNS, siRNS: smallinterfering RNS, saRNS: small activating RNS, qiRNS, tmRNS, gRNS, stb.[1]

Közepes vagy nagyobb mérettartományba esnek a miRNS-ek: mikroRNS-ek, de gyakran önálló kategóriaként említik őket széleskörű és részletesebben feltérképezett feladataik miatt.[1]

miRNS

[szerkesztés]

Legmeghatározóbb funkciójuk az, hogy a megfelelő mRNS-ekhez kapcsoltan, képesek lehetnek azok degradációját kiváltani vagy a transzlációját gátolni, azaz „elcsendesíteni” őket (silencing). A lehetséges megoldások közé tartozik, ha a mRNS-t ketté hasítják, vagy a poli(A)-farkat destabilizálják. Az emberi miRNS-ek képesek felismerni a cél mRNS-t a saját, 5’ végükön elhelyezkedő 6-8 nukleotid alapján.[1]

Szerkezet

[szerkesztés]

Érett formájukban a miRNS-ek kb. 22 nukleotid hosszúságú, kettős szálú RNS-ek, amelyek processzálatlan elő alakjai önálló transzkripcionális egységekként kódoltak a túlnyomó részt a genom intergenikus szakaszain, azaz a genom nagy részét kitevő, fehérjekódoló génektől mentes régióiban. Szekvenciája konzervatív (lassan változik az evolúció során), viszonylag gyorsan lehet őket bioinformatikai módszerekkel azonosítani. Emberben eddig több mint 540 mikro-RNS-gént írtak le.[1]

Fájl:Microrns.JPG
miRNS érés

Érése

[szerkesztés]

A miRNS gének leggyakrabban az RNS polimeráz II (Pol II) által íródnak át. A polimeráz a DNS-hez közeli promóterhez kötődik, majd létrehoz egy kb. 80 nukleotid hosszúságú prekurzort, a primer miRNS-t (pri-miRNS-t), mely egy hajtű szerű kanyart képez. Ezt az ún. stem-loop-ot (törzshurok) egy heterodimer enzim, a DROSHA fogja leválasztani (celluláris RNáz III), amely a DGCR-8 kofaktorral működik együtt. A képződött kb. 60 nukleotid hosszú, kétszálú köztesterméket ekkor pre-miRNS-nek nevezzük.. A következő lépés a pre-miRNS kijuttatása a sejtmagból, amelyben az Exportin-5 és kofaktora, a Ran GTP-kötő formája vesz részt. Ezen prekurzor miRNS-eken belül a 22 nukleotid hosszúságú, érett mikroRNS tag a kb. 80 hosszú hajtűkanyaros szekvencia egyik karjának része. Egy másik RNáz III, a DICER és kofaktora a TRBP (Tar RNA binding protein) végzi a terminális hurok eltávolítását, és elősegíti a képződő RNS kettős szál RISC-hez való kapcsolódását. Ebben a komplexben a duplex szál szétválik és a 3’-5’ komplementer szál degradálódik. Az így képződő érett mikroRNS-ek kötődése a cél mRNS-ekhez a miRISC segítségével történik meg.[1][2]

A mikroRNS-ek interakciós lehetőségei

[szerkesztés]

A mikroRNS-ek interakciós lehetőségei a cél-mRNS-ben található kötőhelyek szerint megjelenhet a koordinált szabályozás, mely során egy miRNS több célpontja is lehet egyazon folyamatnak. Másik lehetőség a kompetició, ekkor több miRNS verseng az egymással átfedő kötőhelyekért. Előfordulhat koreguláció, ha több független kötőhely fordul elő ugyanazon mRNS 3’ UTR -jében (Untranslated Region). Differenciált szabályozásról pedig akkor beszélünk, ha a több miRNS bekötödési lehetősége miatt azok differenciált expressziójával finomhangolás érhető el. Bizonyos körülmények között a különböző adott kombinációban megjelenő miRNS-ekkel tehát lehetőség van a célgén kifejeződéseinek adott szintre történő beállítására (mintázat-differenciált szabályozás; pattern differential regulation).[1]

Géncsendesítés (gén-silencing) vagy RNS-interferencia

[szerkesztés]

RNS szakaszok közötti szekvencia-komplementaritáson alapuló kölcsönhatás, amellyel az élő sejtek génjeinek aktivitását specifikusan szabályozni tudják poszttranszkripcionális szinten.

Fájl:Géncsendesítés.JPG
Az RNS-interferencia elve; specifikus mRNS degradációja a sejtmagban természetes módon képződő (A.) és a sejtbe kívülről bejutott siRNS felhasználásával (B.)

Minden eukariota sejt magjában képződnek hajtűszerű kettősláncú RNS-molekulák. Ezek kijutnak a citoplazmába és specifikus endonukleáz enzim hatására 21-23 bázispár hosszúságú kettősláncú RNS-darabokra hasadnak pl. siRNS. Ezek fehérjékkel kapcsolódva ún. géncsillapító komplexet hoznak létre: az siRNS egyik lánca komplementer mRNS-szakaszhoz kapcsolódik és a komplex nukleázai az mRNS-t lebontják. A jelenség arra is használható, hogy a sejtekbe kívülről bevitt, a megcélzott mRNS-sel homológ siRNS segítségével meghatározott gén működését gátolják.[1][3]

siRNS

[szerkesztés]

Small interfering RNS a miRNS-ekhez hasonló méretű, 20-25 nukleotid hosszú, duplaszálú hosszabb RNS-ekből képződő kis RNS-osztály. Az ugráló genetikai elemek, a transzpozonok gátlásában, valamint vírusfertőzések során van jelentőségük, mikor is specifikusan csendesíthetik a megcélzott mRNS-eket.[1][2]

endo-siRNS

[szerkesztés]

Endogenous small interfering RNS/Endogén kis interferáló RNS-ek természetesen előforduló siRNS-ek. Az endosiRNS-ek nagyon változatos szerkezetű molekulák, sok ezer fajtájukat azonosították már. Jelenlegi ismereteink szerint a pszeudo-génekről képződnek, s a valódi gének működését szabályozzák.[1][2]

snRNS

[szerkesztés]

Small nuclear/kis magi RNS gének 60-360 nukleotidból állnak. Poszttranszkripciós folyamatokban fejtik ki hatásaikat. Típusai részt vesznek a splicingban U1, U2, U4, 05, U6 RNS-ekkel a spliceszzóma kialakításában, illetve a GU-AG intronok kivágódásában. Szerepet játszanak a hisztonok 3’-végének módosításában (U7 snRNS), illetve elongációs regulátorok (pol-II pTEFn).[1][2]

Fájl:SnoRNS.JPG
snoRNS funkciók

snoRNS

[szerkesztés]

Small nucleolar/kis magvacskai RNS gének 60-300 nukleotid nagyságúak. A sejtmagvacskában a rRNS-ek kémiai módosítását végzik: metiláció (C/D box), pszeudouridiláció (H/ACA box). Több mint 340 emberi snoRNS ismert. E molekulák túlnyomó többsége egyes gének intronjaiban kódolt, tehát a szintézisük a gazdagénekével kapcsolt. Lehetnek egy vagy több kópiaszámúak, s egy-egy kromoszóma bizonyos lokuszaiban koncentrálódnak. Néhány snoRNS sejt-specifikusan fejeződik ki, mások szinte minden sejtben expresszálódnak.[1][2]

scaRNS

[szerkesztés]

Small Cajal body/kis Cajal test RNS. A Cajal testek 0,3-1,0 µm átmérőjű gömb alakú testecskék, melyek az osztódó vagy egyéb aktivitást mutató sejtekben fordulnak elő (nincs membránjuk). A scaRNS-ek hasonlítanak a snoRNS-ekre, de a célpontjuk spliceoszómális snRNS-ek, melyek prekurzorain kémiai módosításokat hajtanak végre. Legalább 25 humán scaRNS ismert, melyek intronokban helyezkednek el.[1][2]

piRNS

[szerkesztés]

A legnagyobb csoportot képviseli a nem kódoló RNS-ek körében. A többi kis RNS-hez hasonlóan fontos szerepet játszik a géncsendesítésben, különösen az ugráló genetikai elemek, a retrotranszpozonok esetén, mely fontos lépés az embrió fejlődése során. De jelentősége van a csírasejtek fejlődésénél, különösen a spermatogenezis során.[1][2]

Szerkezet

[szerkesztés]

26-319 nukleotid hosszú, egyszálú RNS-ből képződnek, s egy PIWI nevű fehérjével (Argonautes család) kapcsolódnak, innen ered az elnevezésük. Konzervált alkotóelemekkel rendelkezik, de másodlagos szerkezete nem ismert. 5’ végén uridin található monofoszfát csoporttal, a 3’ módosítás egy 2’-O-metilációt tartalmaz, mely a szerkezet stabilitásáért felel.[1][2]

rasiRNS

[szerkesztés]

Repeated associated small interfering RNS/ ismétlődéshez kapcsolt kis interfering RNS-ek kulcsszerepet töltenek be számos géncsendesítés-folyamatban. Főszereplői a heterokromatin szerkezet létrehozásában és fenntartásában vesz részt, ezzel kontrollálja azokat a transzkriptumokat, melyekben ismétlődő szekvenciák bukkanak fel, s így elcsendesítik a transzpozonokat és retrotranszpozonokat. Ha ez nem valósul meg a csírasejtek DNS-t károsító retrotranszpozíción esnek át, végül pedig apoptózisra késztetik a sejtet.[1][2]

saRNS

[szerkesztés]

Small activating RNS segítségével géneket lehet „ki-és bekapcsolni”. Ha az adott gén azért van kikapcsolva, mert a promóterére gátlófehérje kapcsolódik, akkor az saRNS ezt a fehérjét fogja eltávolítani. A másik lehetőség, ha a sejt olyan RNS-t termel, amely magától, vagy fehérjetermékével gátolná az adott gén expreszzióját, az saRNS ezt a komponenst fogja csendesíteni.[1][2]

gRNS

[szerkesztés]

Guide RNS, mRNS editing során kijelöli, hogy hol történjen az uridin inszerció vagy deléció. Leginkább növényi mitkondriumban, protozoaban és kloroplasztban jellemző.[1][2]

tmRNS

[szerkesztés]

Bakteriális RNS, mely a mRNS és tRNS funkcióit egyesíti. Ha a transzláció során nincs STOP kodon, a riboszóma nem képes leválni, ezt képest felszabadítani, majd újraaktiválni. Illetve a félkész protein degradációját elősegíti proteolízis tag hozzáadásával.Továbbá a hibás mRNS lebontását segíti elő.[1][2]

qiRNS

[szerkesztés]

20-21 nukleotid hosszú, mely regulációba lépését DNS-károsodás indukálja. 5’ végén gyakori az uridin. A fehérje transzlációt gátolja, melyhez szükséges RNS függő RNS-polimeráz, DNS-helikáz és Dicer.[1][2]

Források

[szerkesztés]
  1. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t Molnár Viktor, Falus András: Kis RNS-molekulák nemcsak transzkripciós zaj – A génszabályozás új / http://eduvital.net/files/biol-hatteranyag/Molnar_Kis-RNS.pdf
  2. ↑ a b c d e f g h i j k l m David L. Nelson, Michael M. Cox: Lehninger Principles of Biochemistry, 5th Edition, W. H. Freeman and Company 2008.
  3. ↑ Prof. Dr. Szeberényi József: Molekuláris sejtbiológia, 3., átdolgozott kiadás, Dialóg Campus Kiadó, Budapest-Pécs, 2011.
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Szerkesztő:Radics.barbara95/Kis_RNS-ek&oldid=18880273”