انظر ما هو "RNA الصغير" في القواميس الأخرى. التعبير الجيني والحمض النووي الريبي الصغير في وظائف الأورام للـ RNAs الصغيرة

يشير الاستعارة الكامنة وراء اسم ظاهرة تداخل الحمض النووي الريبي إلى التجربة مع البطونية ، عندما لم تعمل جينات تركيبة الأصباغ الوردية والأرجوانية التي تم إدخالها بشكل مصطنع في النبات على زيادة كثافة اللون ، ولكن على العكس من ذلك ، قللت من كثافة اللون. وبالمثل ، في التداخل "العادي" ، يمكن أن يؤدي تراكب موجتين إلى "إخماد" متبادل.

في الخلية الحية ، لا يجف تدفق المعلومات بين النواة والسيتوبلازم أبدًا ، لكن فهم كل "تقلباتها" وفك تشفير المعلومات المشفرة فيها يعد مهمة هائلة حقًا. يمكن اعتبار اكتشاف المعلومات (أو النموذج) من جزيئات الحمض النووي الريبي (mRNA أو mRNA) أحد أهم الاختراقات في علم الأحياء في القرن الماضي ، والتي تعمل كوسطاء ينقلون "رسائل" المعلومات من النواة (من الكروموسومات) إلى السيتوبلازم. تم التنبؤ بالدور الحاسم للحمض النووي الريبي في تخليق البروتين في وقت مبكر من عام 1939 في عمل Torbjörn Caspersson و Jean Brachet و Jack Schultz ، وفي عام 1971 أطلق George Marbaix تخليق الهيموجلوبين في ضفادع البويضات عن طريق حقن أول RNA مرسال أرانب معزول يشفر هذا بروتين.

في 1956-57 في الاتحاد السوفيتي ، أثبت كل من A.N. Belozersky و A. S. RNA الريبوسوم - النوع الثاني "الرئيسي" من الحمض النووي الريبي الخلوي - يشكل "الهيكل العظمي" والمركز الوظيفي للريبوسومات في جميع الكائنات الحية ؛ إن الرنا الريباسي (وليس البروتينات) هو الذي ينظم المراحل الرئيسية لتخليق البروتين. في الوقت نفسه ، تم وصف ودراسة النوع الثالث "الرئيسي" من الحمض النووي الريبي ، الحمض النووي الريبي الناقل (الحمض النووي الريبي) ، والذي ، بالاقتران مع النوعين الآخرين ، الرنا المرسال والرنا الريباسي ، يشكلان مركبًا واحدًا لتخليق البروتين. وفقًا للفرضية الشائعة إلى حد ما حول "عالم الحمض النووي الريبي" ، كان هذا الحمض النووي هو الذي يكمن في أصول الحياة على الأرض.

نظرًا لحقيقة أن الحمض النووي الريبي هو ماء أكثر بكثير مقارنة بالحمض النووي (بسبب استبدال الديوكسيريبوز بالريبوز) ، فهو أكثر قابلية للتغير ويمكن أن يتحرك بحرية نسبيًا في الخلية ، وبالتالي يقدم نسخًا متماثلة قصيرة العمر من المعلومات الجينية (مرنا) إلى المكان الذي يوجد فيه تخليق البروتين. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى "الإزعاج" المرتبط بهذا - RNA غير مستقر للغاية. يتم تخزينه بشكل أسوأ بكثير من الحمض النووي (حتى داخل الخلية) ويتحلل عند أدنى تغيير في الظروف (درجة الحرارة ، درجة الحموضة). بالإضافة إلى عدم الاستقرار "الخاص بهم" ، تنتمي مساهمة كبيرة إلى الريبونوكلياز (أو RNases) - فئة من إنزيمات شطر الحمض النووي الريبي ، مستقرة جدًا و "منتشرة في كل مكان" - حتى جلد يدي المجرب يحتوي على ما يكفي من هذه الإنزيمات لشطبها التجربة بأكملها. وبسبب هذا ، فإن العمل مع الحمض النووي الريبي (RNA) أصعب بكثير من العمل مع البروتينات أو الحمض النووي - يمكن تخزين الأخير بشكل عام لمئات الآلاف من السنين مع ضرر ضئيل أو معدوم.

الدقة الرائعة أثناء العمل ، والقفازات المعقمة ، والأواني الزجاجية للمختبرات التي تستخدم لمرة واحدة - كل هذا ضروري لمنع تدهور الحمض النووي الريبي ، لكن الامتثال لهذه المعايير لم يكن ممكنًا دائمًا. لذلك ، لفترة طويلة ، تم ببساطة تجاهل "شظايا" قصيرة من الحمض النووي الريبي ، والتي كانت تلوث الحلول بشكل حتمي. ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، أصبح من الواضح أنه على الرغم من كل الجهود المبذولة للحفاظ على عقم منطقة العمل ، استمر اكتشاف "الحطام" بشكل طبيعي ، ثم اتضح أن هناك دائمًا الآلاف من الرنا القصير مزدوج الشريطة في السيتوبلازم تؤدي وظائف محددة وهي ضرورية للغاية للتطور الطبيعي للخلايا والكائنات الحية.

مبدأ تدخل الحمض النووي الريبي

اليوم ، تعد دراسة RNAs التنظيمية الصغيرة واحدة من أسرع المجالات تطورًا في البيولوجيا الجزيئية. وجد أن جميع الرنا القصير يؤدي وظائفهم على أساس ظاهرة تسمى تداخل الحمض النووي الريبي (جوهر هذه الظاهرة هو قمع التعبير الجيني في مرحلة النسخ أو الترجمة بمشاركة نشطة من جزيئات الحمض النووي الريبي الصغيرة). بشكل تخطيطي للغاية ، تظهر آلية تداخل الحمض النووي الريبي في الشكل 1:

أرز. 1. أساسيات رني
جزيئات الرنا المزدوج الشريطة (dsRNA) ليست من سمات الخلايا الطبيعية ، لكنها خطوة أساسية في دورة حياة العديد من الفيروسات. بروتين Dicer خاص ، بعد أن وجد dsRNA في الخلية ، "يقطعها" إلى أجزاء صغيرة. إن السلسلة المضادة للدلالة لمثل هذا الجزء ، والتي يمكن أن تسمى بالفعل RNA قصير التداخل (siRNA ، من siRNA - RNA صغير التداخل) ، مرتبطة بمركب بروتيني يسمى RISC (مجمع الإسكات الناجم عن RNA) ، العنصر المركزي فيه هو نوكلياز لعائلة أرغونوت. يؤدي الارتباط بـ siRNA إلى تنشيط RISC ويطلق البحث عن جزيئات DNA و RNA في الخلية التي تكون مكملة لـ "قالب" siRNA. يتم تدمير مصير هذه الجزيئات أو تعطيلها بواسطة مجمع RISC.

تلخيصًا ، فإن "التشذيب" القصير من الحمض النووي الريبي الأجنبي (بما في ذلك المُدخل عن قصد) يعمل بمثابة "قالب" للبحث على نطاق واسع وتدمير الرنا المرسال التكميلي (وهذا يعادل قمع التعبير عن الجين المقابل) ، ليس فقط في خلية واحدة ، ولكن أيضًا في خلية مجاورة. بالنسبة للعديد من الكائنات الحية - البروتوزوا ، الرخويات ، الديدان ، الحشرات ، النباتات - تعد هذه الظاهرة إحدى الطرق الرئيسية للدفاع المناعي ضد العدوى.

في عام 2006 ، حصل Andrew Fire و Craig Mello على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب "لاكتشافهما ظاهرة تداخل RNA - آلية إسكات الجينات بمشاركة dsRNA". على الرغم من وصف ظاهرة تداخل الحمض النووي الريبي نفسها قبل فترة طويلة (في أوائل الثمانينيات) ، إلا أنها كانت من عمل فاير وميلو في بعبارات عامةحدد الآلية التنظيمية للـ RNAs الصغيرة وحدد مجالًا غير معروف حتى الآن من البحث الجزيئي. فيما يلي النتائج الرئيسية لعملهم:

• في تداخل الرنا ، فإن الرنا المرسال (وليس غيره) هو المشقوق ؛
• يعمل الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة (يسبب الانقسام) بكفاءة أكبر بكثير من تأثير الحمض النووي الريبي المنفرد الذي تقطعت به السبل. تنبأت هاتان الملاحظتان بوجود نظام متخصص يتوسط في عمل الرنا المزدوج الجديلة (dsRNA) ؛
• الرنا المزدوج الجديلة ، مكمل لجزء من الرنا المرسال الناضج ، يسبب انقسام الأخير. يشير هذا إلى توطين السيتوبلازم للعملية ووجود نوكلياز داخلي محدد ؛
• كمية صغيرة من dsRNA (عدة جزيئات لكل خلية) كافية "لإيقاف" الجين المستهدف تمامًا ، مما يشير إلى وجود آلية تسلسلية للتحفيز و / أو التضخيم.

أرست هذه النتائج الأساس لمنطقة كاملة من البيولوجيا الجزيئية الحديثة - تدخل الحمض النووي الريبي - وحددت متجه عمل العديد من المجموعات البحثية حول العالم لأكثر من اثني عشر عامًا. حتى الآن ، تم اكتشاف ثلاث مجموعات كبيرة من RNAs الصغيرة التي تلعب في المجال الجزيئي لـ "فريق تداخل RNA". دعنا نتعرف عليهم بمزيد من التفصيل.

اللاعب رقم 1 - الحمض النووي الريبي قصير التداخل

يتم تحديد خصوصية تداخل الرنا بواسطة رنا قصير التداخل (siRNAs) - جزيئات RNA صغيرة مزدوجة الشريطة ذات بنية محددة جيدًا (انظر الشكل 2).

إن siRNAs هي الأقدم تطوريًا ، وهي منتشرة على نطاق واسع في النباتات والكائنات وحيدة الخلية واللافقاريات. في الفقاريات العادية ، لا توجد عمليًا siRNAs ، لأنها حلت محلها "نماذج" لاحقة من RNAs قصيرة (انظر أدناه).

siRNAs - "قوالب" للبحث في السيتوبلازم وتدمير جزيئات الرنا المرسال - لها طول 20-25 نيوكليوتيدات و "علامة خاصة": 2 نيوكليوتيدات غير متزاوجة في 3 نهايات و 5 نهايات فسفرة. إن siRNA المضاد للحس قادر (ليس من تلقاء نفسه بالطبع ، ولكن بمساعدة مركب RISC) على التعرف على mRNA والتسبب في تدهوره على وجه التحديد: يحدث قطع mRNA المستهدف دائمًا في مكان مكمل للنيوكليوتيدات 10 و 11 من حبلا سيرنا المضادة للمعنى.

أرز. 2. آلية "التداخل" بين mRNA و siRNA
يمكن لجزيئات RNA القصيرة "المتداخلة" أن تدخل الخلية من الخارج ، و "تقطع" بالفعل في مكانها من RNA أطول مزدوج الشريطة. البروتين الرئيسي المطلوب لـ "قطع" الحمض الريبي النووي النقال هو نوكلياز دايسر. يتم تنفيذ "إيقاف" الجين عن طريق آلية التداخل بواسطة siRNA جنبًا إلى جنب مع مركب بروتين RISC ، والذي يتكون من ثلاثة بروتينات - Ago2 endonuclease واثنين من البروتينات المساعدة PACT و TRBP. في وقت لاحق ، وجد أن مجمعات Dicer و RISC لا يمكن أن تستخدم فقط الرنا المزدوج الجديلة كبذرة ، ولكن أيضًا الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة مكونًا دبوس شعر مزدوج الجديلة ، بالإضافة إلى siRNA الجاهز (يتجاوز الأخير مرحلة "القطع" وعلى الفور يرتبط بـ RISC).

إن وظائف siRNAs في الخلايا اللافقارية متنوعة تمامًا. الأول والأهم هو الحماية المناعية. الجهاز المناعي "التقليدي" (الخلايا الليمفاوية + الكريات البيض + الضامة) موجود فقط في الكائنات المعقدة متعددة الخلايا. في الكائنات أحادية الخلية واللافقاريات والنباتات (التي إما لا تمتلك مثل هذا النظام ، أو أنها في مهدها) ، يتم بناء الدفاع المناعي على أساس تداخل الحمض النووي الريبي. لا تحتاج المناعة القائمة على تداخل الحمض النووي الريبي (RNA) إلى أعضاء معقدة من "تدريب" سلائف الخلايا المناعية (الطحال ، الغدة الصعترية) ؛ في الوقت نفسه ، يرتبط تنوع متواليات الحمض النووي الريبي القصيرة الممكنة نظريًا (421 متغيرًا) بعدد الأجسام المضادة البروتينية المحتملة في الحيوانات الأعلى. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تصنيع siRNAs على أساس RNA "المعادي" الذي أصاب الخلية ، مما يعني ، على عكس الأجسام المضادة ، "شحذ" على الفور لنوع معين من العدوى. وعلى الرغم من أن الحماية القائمة على تداخل الحمض النووي الريبي لا تعمل خارج الخلية (على الأقل ، لا توجد مثل هذه البيانات حتى الآن) ، فإنها توفر مناعة داخل الخلايا أكثر من مرضية.

بادئ ذي بدء ، تخلق siRNA مناعة مضادة للفيروسات عن طريق تدمير mRNA أو RNA الجينومي للكائنات المعدية (على سبيل المثال ، هذه هي الطريقة التي تم بها اكتشاف siRNA في النباتات). يتسبب إدخال الحمض النووي الريبي الفيروسي في تضخيم قوي لـ siRNAs محددة بناءً على جزيء بذرة - الحمض النووي الريبي الفيروسي نفسه. بالإضافة إلى ذلك ، تقوم siRNAs بقمع التعبير عن مختلف العناصر الوراثية المتنقلة (MGEs) ، مما يعني أنها توفر أيضًا الحماية ضد "العدوى" الذاتية. غالبًا ما تؤدي الطفرات في جينات مركب RISC إلى زيادة عدم استقرار الجينوم بسبب ارتفاع نشاط MGE ؛ يمكن أن يكون siRNA محددًا للتعبير عن جيناته ، مما يؤدي إلى استجابة لتعبيرها المفرط. يمكن أن يحدث تنظيم عمل الجينات ليس فقط على مستوى الترجمة ، ولكن أيضًا أثناء النسخ - من خلال مثيلة الجينات في هيستون H3.

في علم الأحياء التجريبي الحديث ، لا يمكن المبالغة في أهمية تداخل الحمض النووي الريبي والرنا القصير. تم تطوير تقنية "إيقاف" (أو هدم) الجينات الفردية في المختبر (في مزارع الخلايا) وفي الجسم الحي (على الأجنة) ، والتي أصبحت بالفعل المعيار الفعلي في دراسة أي جين. في بعض الأحيان ، حتى من أجل تحديد دور الجينات الفردية في عملية ما ، فإنها تقوم بشكل منهجي "بإيقاف" جميع الجينات بدورها.

أصبح الصيادلة مهتمين أيضًا بإمكانية استخدام siRNA ، لأن القدرة على التنظيم المباشر لعمل الجينات الفردية تعد بآفاق لم يسمع بها من قبل في علاج مجموعة من الأمراض. إن الحجم الصغير والنوعية العالية للعمل يعدان بكفاءة عالية وانخفاض سمية للأدوية القائمة على سيرنا ؛ ومع ذلك ، لم يكن من الممكن حتى الآن حل مشكلة توصيل siRNA إلى الخلايا المريضة في الجسم بسبب هشاشة وهشاشة هذه الجزيئات. وعلى الرغم من أن العشرات من الفرق تحاول الآن إيجاد طريقة لتوجيه هذه "الرصاصات السحرية" بالضبط نحو الهدف (داخل الأعضاء المريضة) ، إلا أنها لم تحقق نجاحًا ملحوظًا بعد. بالإضافة إلى ذلك ، هناك صعوبات أخرى. على سبيل المثال ، في حالة العلاج المضاد للفيروسات ، يمكن أن تكون الانتقائية العالية لعمل siRNA ضارًا - نظرًا لأن الفيروسات تتحول بسرعة ، فإن السلالة المعدلة ستفقد بسرعة الحساسية تجاه siRNA المختار في بداية العلاج: من المعروف أن يؤدي استبدال نيوكليوتيد واحد فقط في siRNA إلى انخفاض كبير في تأثير التداخل.

في هذه المرحلة ، يجدر بنا أن نتذكر مرة أخرى أن siRNAs وجدت فقط في النباتات واللافقاريات والكائنات وحيدة الخلية. على الرغم من وجود متماثلات البروتينات لتداخل الحمض النووي الريبي (Dicer ، مجمع RISC) أيضًا في الحيوانات الأعلى ، لم يتم اكتشاف siRNAs بالطرق التقليدية. يا لها من مفاجأة عندما تسببت نظائر siRNA الاصطناعية التي تم إدخالها بشكل مصطنع في تأثير قوي محدد يعتمد على الجرعة في مزارع خلايا الثدييات! وهذا يعني أنه في الخلايا الفقارية ، لم يتم استبدال تداخل الحمض النووي الريبي بأجهزة مناعية أكثر تعقيدًا ، ولكنه تطور جنبًا إلى جنب مع الكائنات الحية ، وتحول إلى شيء أكثر "تقدمًا". وبالتالي ، كان من الضروري في الثدييات البحث ليس عن نظائرها الدقيقة لـ siRNAs ، ولكن عن خلفائها التطوريين.

اللاعب رقم 2 - ميرنا

في الواقع ، على أساس الآلية التطورية بدلاً من القديمة لتدخل الحمض النووي الريبي ، طورت الكائنات الحية الأكثر تطورًا نظامين متخصصين للتحكم في عمل الجينات ، كل منهما يستخدم مجموعته الخاصة من الحمض النووي الريبي الصغير - microRNA (microRNA) و piRNA (piRNA ، Piwi- تفاعل الحمض النووي الريبي). ظهر كلا النظامين في الإسفنج والأمعاء وتطورا معًا ، مما أدى إلى إزاحة الحمض النووي الريبي siRNA وآلية تداخل الحمض النووي الريبي "العاري". دورها في توفير المناعة آخذ في التدهور ، حيث تم الاستيلاء على هذه الوظيفة من قبل آليات أكثر تقدمًا للمناعة الخلوية ، ولا سيما نظام الإنترفيرون. ومع ذلك ، فإن هذا النظام حساس جدًا لدرجة أنه يعمل أيضًا على siRNA نفسه: ظهور جزيئات صغيرة من الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة في خلية الثدييات يطلق "إشارة إنذار" (ينشط إفراز الإنترفيرون ويسبب التعبير عن الجينات المعتمدة على الإنترفيرون ، والتي يحظر جميع عمليات الترجمة تمامًا). في هذا الصدد ، يتم التوسط في آلية تدخل الحمض النووي الريبي (RNA) في الحيوانات العليا بشكل أساسي عن طريق microRNA و piRNA ، وهي جزيئات مفردة الجديلة ذات بنية محددة لم يتم اكتشافها بواسطة نظام الإنترفيرون.

عندما أصبح الجينوم أكثر تعقيدًا ، أصبحت miRNAs و piRNAs تشارك بشكل متزايد في تنظيم النسخ والترجمة. بمرور الوقت ، تطورت إلى نظام إضافي ودقيق ودقيق لتنظيم الجينوم. على عكس siRNAs ، فإن microRNAs و piRNAs (المكتشفة في عام 2001 ، انظر الشكل 3 ، A-B) لا يتم إنتاجها من جزيئات RNA أجنبية مزدوجة الشريطة ، ولكن يتم ترميزها في البداية في جينوم الكائن الحي المضيف.

يتم نسخ طليعة الرنا الميكروي من كلا خيوط الحمض النووي الجينومي بواسطة RNA polymerase II ، مما ينتج عنه شكل وسيط ، pri-miRNA ، يحمل ميزات mRNA التقليدي ، وغطاء m7G وذيل polyA. تشكل هذه السلائف حلقة مع "ذيول" أحادي الشريطة وعدة نيوكليوتيدات غير مقترنة في المركز (الشكل 3 أ). تخضع هذه الحلقة لمعالجة من مرحلتين (الشكل ب): أولاً ، تقطع نوكلياز دروشا "ذيول" الحمض النووي الريبي أحادي الجديلة من دبوس الشعر ، وبعد ذلك يتم تصدير دبوس الشعر (pre-microRNA) إلى السيتوبلازم ، حيث يكون تم التعرف عليه بواسطة Dicer ، والذي يقوم بعمل قطعتين أخريين (يتم قطع منطقة مزدوجة الجديلة). ، يشار إليها باللون في الشكل 3 أ). في هذا الشكل ، يتم تضمين ميرنا الناضج ، على غرار سيرنا ، في مجمع RISC.

تشبه آلية عمل العديد من miRNAs آلية عمل siRNAs: يرتبط الحمض النووي الريبي قصير المدى (21-25 نيوكليوتيدات) في مركب بروتين RISC بخصوصية عالية إلى موقع تكميلي في المنطقة غير المترجمة 3'من الرنا المرسال المستهدف . يؤدي الارتباط إلى انقسام الرنا المرسال بواسطة بروتين Ago. ومع ذلك ، فإن نشاط microRNAs (مقارنة بـ siRNAs) يكون أكثر تمايزًا بالفعل: إذا لم تكن التكاملية مطلقة ، فقد لا يتدهور mRNA الهدف ، ولكن يتم حظره بشكل عكسي فقط (لن يكون هناك ترجمة). يمكن أن يستخدم مجمع RISC نفسه أيضًا siRNAs التي تم إدخالها بشكل مصطنع. وهذا ما يفسر سبب نشاط siRNAs ، المصنوع بالقياس مع البروتوزوا ، أيضًا في الثدييات.

وبالتالي ، يمكننا أن نكمل توضيح آلية عمل تدخل الحمض النووي الريبي في الكائنات الحية الأعلى (المتناظرة ثنائية الجانب) من خلال الجمع في شكل واحد مخطط عمل miRNAs و siRNAs المقدمة تقنيًا (الشكل 3C).

أرز. 3 أ: هيكل جزيء سلائف ميرنا مزدوج الشريطة
الملامح الرئيسية: وجود تسلسلات محفوظة تشكل دبوس شعر ؛ وجود نسخة تكميلية (microRNA *) مع اثنين من النيوكليوتيدات "الإضافية" في النهاية 3’؛ تسلسل محدد (2-8 بي بي) يشكل موقع التعرف على نوكليازات داخلية. يتم تمييز ميرنا نفسه باللون الأحمر - وهذا ما يقطعه دايسر.

أرز. 3 ب: الآلية العامة لمعالجة ميرنا وإدراك نشاطها

أرز. 3 ب: مخطط معمم لعمل الجزيئات المجهرية الاصطناعية و siRNAs
يتم إدخال siRNAs الاصطناعية في الخلية باستخدام البلازميدات المتخصصة (استهداف ناقل siRNA).

وظائف ميرنا

تتنوع الوظائف الفسيولوجية لـ miRNAs بشكل كبير ؛ في الواقع ، تعمل كمنظمين رئيسيين غير بروتينيين لتطور الجنين. لا تلغي miRNAs المخطط "الكلاسيكي" لتنظيم الجينات (المحاثات ، والمثبطات ، وضغط الكروماتين ، وما إلى ذلك) ، ولكنها تكمله. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تنظيم تخليق الرنا الميكروي نفسه بطريقة معقدة (يمكن تشغيل تجمعات معينة من الرنا الميكروي عن طريق الإنترفيرون ، والإنترلوكينات ، وعامل نخر الورم α (TNF-α) ، والعديد من السيتوكينات الأخرى). نتيجة لذلك ، تظهر شبكة متعددة المستويات من إنشاء "أوركسترا" من آلاف الجينات ، مدهشة في تعقيدها ومرونتها ، ولكن هذا ليس نهاية الأمر.

تعتبر miRNAs أكثر "عالمية" من siRNAs: لا يجب أن تكون الجينات "وارد" مكملة بنسبة 100٪ - يتم إجراء التنظيم أيضًا بتفاعل جزئي. اليوم ، أحد أهم الموضوعات في علم الأحياء الجزيئي هو البحث عن microRNAs ، التي تعمل كمنظمين بديلين للعمليات الفسيولوجية المعروفة. على سبيل المثال ، تم بالفعل وصف miRNAs المشاركة في تنظيم دورة الخلية وموت الخلايا المبرمج في النباتات ، وذبابة الفاكهة والديدان الخيطية ؛ في البشر ، تنظم miRNAs الجهاز المناعي وتطور الخلايا الجذعية المكونة للدم. أظهر استخدام التقنيات القائمة على الرقائق الحيوية (فحص المصفوفة الدقيقة) أن مجموعات كاملة من الحمض النووي الريبي الصغير يتم تشغيله وإيقافه في مراحل مختلفة من حياة الخلية. بالنسبة للعمليات البيولوجية ، تم تحديد العشرات من microRNAs المحددة ، والتي يتغير مستوى التعبير عنها في ظل ظروف معينة آلاف المرات ، مما يؤكد القدرة الاستثنائية على التحكم في هذه العمليات.

حتى وقت قريب ، كان يُعتقد أن الجزيئات الدقيقة تقوم فقط بقمع - كليًا أو جزئيًا - عمل الجينات. ومع ذلك ، فقد اتضح مؤخرًا أن عمل الجزيئات الدقيقة يمكن أن يختلف اختلافًا جذريًا اعتمادًا على حالة الخلية! في خلية الانقسام النشط ، يرتبط microRNA بتسلسل تكميلي في موقع 3'من mRNA ويمنع تخليق البروتين (الترجمة). ومع ذلك ، في حالة الراحة أو الإجهاد (على سبيل المثال ، عند النمو على وسط فقير) ، يؤدي نفس الحدث إلى تأثير معاكس - زيادة في تخليق البروتين المستهدف!

تطور ميرنا

لم يتم بعد تحديد عدد أصناف الرنا الميكروي في الكائنات الحية الأعلى بشكل كامل - وفقًا لبعض البيانات ، فهو يتجاوز 1 ٪ من عدد جينات ترميز البروتين (في البشر ، على سبيل المثال ، يتحدثون عن 700 ميكرو آر إن إيه ، وهذا الرقم مستمر باستمرار متزايد). تنظم microRNAs نشاط حوالي 30٪ من جميع الجينات (الأهداف للعديد منها غير معروفة حتى الآن) ، وهناك جزيئات منتشرة في كل مكان وجزيئات خاصة بالأنسجة - على سبيل المثال ، ينظم أحد هذه المجموعات المهمة من microRNAs نضج خلايا الدم الجذعية .

يشير المظهر الجانبي العريض للتعبير في أنسجة مختلفة لكائنات مختلفة والوفرة البيولوجية للـ miRNAs إلى أصل تطوري قديم. لأول مرة ، تم العثور على miRNAs في الديدان الخيطية ، ولفترة طويلة كان يعتقد أن هذه الجزيئات تظهر فقط في الإسفنج والأمعاء. ومع ذلك ، تم اكتشافهم لاحقًا أيضًا في الطحالب وحيدة الخلية. ومن المثير للاهتمام ، أنه كلما أصبحت الكائنات الحية أكثر تعقيدًا ، يزداد أيضًا عدد وعدم تجانس تجمع الرنا الميكروي. يشير هذا بشكل غير مباشر إلى أن تعقيد هذه الكائنات يتم توفيره ، على وجه الخصوص ، من خلال عمل miRNAs. يظهر التطور المحتمل لـ miRNA في الشكل 4.

أرز. 4. تنوع الجزيئات الدقيقة في الكائنات الحية المختلفة
كلما زاد تنظيم الكائن الحي ، زاد عدد الجزيئات الدقيقة الموجودة فيه (الرقم بين قوسين). يتم تمييز الأنواع ذات الجزيئات المجهرية المفردة باللون الأحمر. وفق .

يمكن رسم علاقة تطورية واضحة بين siRNA و microRNA بناءً على الحقائق التالية:

• يكون عمل كلا النوعين قابلاً للتبادل وتتوسطه بروتينات متماثلة ؛
• يتم إدخال siRNAs في خلايا الثدييات على وجه التحديد "إيقاف" الجينات الضرورية (على الرغم من بعض التنشيط للحماية من مضاد للفيروسات) ؛
• تم العثور على miRNAs في المزيد والمزيد من الكائنات الحية القديمة.

تشير هذه البيانات وغيرها إلى أصل كلا النظامين من "سلف" مشترك. من المثير للاهتمام أيضًا أن نلاحظ أن مناعة "RNA" باعتبارها مقدمة مستقلة للأجسام المضادة البروتينية تؤكد نظرية أصل أشكال الحياة الأولى القائمة على RNA ، وليس البروتينات (تذكر أن هذه هي النظرية المفضلة للأكاديمي A. S. Spirin).

بينما لم يكن هناك سوى اثنين من "اللاعبين" في مجال البيولوجيا الجزيئية - siRNA و microRNA - إلا أن "الغرض" الرئيسي من تداخل الرنا بدا واضحًا تمامًا. في الواقع: تؤدي مجموعة من الرناوات القصيرة المتجانسة والبروتينات في كائنات مختلفة إجراءات مماثلة ؛ عندما تصبح الكائنات الحية أكثر تعقيدًا ، تزداد وظائفها أيضًا.

ومع ذلك ، في عملية التطور ، خلقت الطبيعة نظامًا آخر أحدث تطوريًا وعالي التخصص يعتمد على نفس المبدأ الناجح لتداخل الحمض النووي الريبي. نحن نتحدث عن بيرنا (بيرنا ، من بيوي-تفاعل الحمض النووي الريبي).

كلما كان الجينوم منظمًا أكثر تعقيدًا ، زاد تطور الكائن الحي وتكيفه (أو العكس؟ ؛-). ومع ذلك ، فإن الزيادة في تعقيد الجينوم لها جانب سلبي: يصبح النظام الجيني المعقد غير مستقر. يؤدي هذا إلى الحاجة إلى آليات مسؤولة عن الحفاظ على سلامة الجينوم - وإلا فإن "الخلط" التلقائي للحمض النووي سيعطله ببساطة. تعتبر العناصر الجينية المتنقلة (MGEs) ، أحد العوامل الرئيسية لعدم استقرار الجينوم ، مناطق قصيرة وغير مستقرة يمكنها نسخ الجينوم بشكل مستقل والهجرة عبر الجينوم. يؤدي تنشيط مثل هذه العناصر القابلة للتحويل إلى انكسارات الحمض النووي المتعددة في الكروموسومات ، والتي تكون محفوفة بالعواقب المميتة.

يزيد عدد MGEs بشكل غير خطي مع حجم الجينوم ، ويجب التحكم في نشاطها. للقيام بذلك ، تستخدم الحيوانات ، التي بدأت بالفعل مع تجاويف الأمعاء ، نفس ظاهرة تداخل الحمض النووي الريبي. يتم تنفيذ هذه الوظيفة أيضًا بواسطة RNAs قصيرة ، ولكن ليس تلك التي تمت مناقشتها بالفعل ، ولكن النوع الثالث ، piRNAs.

"صورة" من بيرنا

piRNAs عبارة عن جزيئات قصيرة طولها 24-30 نيوكليوتيد ، مشفرة في المناطق المركزية والتيلوميرية للكروموسوم. تسلسل العديد منها مكمل للعناصر الوراثية المتنقلة المعروفة ، ولكن هناك العديد من piRNAs الأخرى التي تتطابق مع مناطق الجينات العاملة أو مع أجزاء الجينوم التي لا تعرف وظائفها.

يتم ترميز piRNAs (وكذلك microRNAs) في كل من خيوط DNA الجينومي ؛ إنها متغيرة ومتنوعة للغاية (تصل إلى 500000 نوع (!) في كائن حي واحد). على عكس siRNAs و microRNAs ، يتم تشكيلها بواسطة حبلا واحد مع ميزة مميزة - uracil (U) في نهاية 5 ونهاية 3 ميثلة. دعوة لحجز رحلة اليوم:

• على عكس siRNAs و miRNAs ، فإنها لا تتطلب معالجة Dicer ؛
• تنشط جينات piRNA فقط في الخلايا الجرثومية (أثناء التطور الجنيني) والخلايا البطانية المحيطة ؛
• يختلف تكوين البروتين في نظام piRNA - فهذه هي نوكليازات من فئة Piwi (Piwi و Aub) ومجموعة متنوعة منفصلة من Argonaute - Ago3.

لا تزال معالجة ونشاط piRNAs غير مفهومة جيدًا ، ولكن من الواضح بالفعل أن آلية العمل مختلفة تمامًا عن RNAs القصيرة الأخرى - تم اليوم اقتراح نموذج ping-pong لعملهم (الشكل 5 أ ، ب).

آلية بينج بونج للتكوين الحيوي للبيرنا

أرز. 5A: الجزء السيتوبلازمي من معالجة piRNA
تتوسط عائلة Piwi endonuclease (Ago3 ، Aub ، Piwi) التكوُّن الحيوي لـ PiRNA والنشاط. يتم التوسط في نشاط piRNA بواسطة كل من جزيئات piRNA أحادية الشريطة ، والشعور والمضاد ، وكل منها يرتبط بنوكلياز Piwi محدد. يتعرف piRNA على المنطقة التكميلية لـ transposon mRNA (الشريط الأزرق) ويقطعها. لا يؤدي هذا إلى تعطيل الترانسبوزون فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى إنشاء piRNA جديد (مرتبط بـ Ago3 عبر مثيلة Hen1 methylase للنهاية 3). يتعرف هذا الحمض النووي الريبي ، بدوره ، على الرنا المرسال بنسخ من مجموعة طليعة البيرنا (الخيط الأحمر) - وبهذه الطريقة تغلق الدورة وينتج البيرنا المطلوب مرة أخرى.

أرز. 5 ب: بيرنا في النواة
بالإضافة إلى نوكلياز Aub ، يمكن للنوكلياز الداخلي Piwi أيضًا ربط الحمض النووي الريبي المضاد للحساسية. بعد الارتباط ، يهاجر المركب إلى النواة ، حيث يتسبب في تدهور النصوص التكميلية وإعادة ترتيب الكروماتين ، مما يتسبب في قمع نشاط الينقولات.

وظائف بيرنا

تتمثل الوظيفة الرئيسية للبيرنا في قمع نشاط MGE على مستوى النسخ والترجمة. يُعتقد أن piRNAs لا تنشط إلا أثناء مرحلة التطور الجنيني ، عندما يكون الخلط غير المتوقع للجينوم خطيرًا بشكل خاص ويمكن أن يؤدي إلى موت الجنين. هذا أمر منطقي - عندما لا يعمل الجهاز المناعي بعد ، تحتاج خلايا الجنين إلى بعض الحماية البسيطة والفعالة. من مسببات الأمراض الخارجية ، يتم حماية الجنين بشكل موثوق بواسطة المشيمة (أو قشرة البيضة). ولكن إلى جانب ذلك ، هناك حاجة أيضًا للدفاع من الفيروسات الداخلية (الداخلية) ، وخاصة MGE.

تم تأكيد دور piRNA من خلال التجربة - تؤدي الطفرات في جينات Ago3 أو Piwi أو Aub إلى اضطرابات تطورية خطيرة (وزيادة حادة في عدد الطفرات في جينوم مثل هذا الكائن الحي) ، وكذلك تسبب العقم بسبب ضعف نمو الخلايا الجرثومية.

توزيع وتطور بيرنا

تم العثور بالفعل على أول piRNAs في شقائق النعمان والإسفنج البحري. على ما يبدو ، ذهبت النباتات في الاتجاه الآخر - لم يتم العثور على بروتينات Piwi فيها ، ويتم تنفيذ دور "كمامة" الينقولات بواسطة نوكلياز Ago4 و siRNA.

في الحيوانات الأعلى ، بما في ذلك البشر ، يكون نظام الـ piRNA متطورًا بشكل جيد للغاية ، ولكن لا يمكن العثور عليه إلا في الخلايا الجنينية وفي البطانة التي يحيط بالجنين. لماذا يبقى توزيع piRNA في الجسم محدودًا للغاية. يمكن الافتراض أنه ، مثل أي سلاح قوي ، فإن piRNA مفيد فقط في ظروف محددة للغاية (أثناء نمو الجنين) ، وفي الكائن الحي البالغ ، فإن نشاطهم يضر أكثر مما ينفع. ومع ذلك ، فإن عدد piRNAs هو ترتيب من حيث الحجم أكبر من عدد البروتينات المعروفة ، ومن الصعب التنبؤ بالتأثيرات غير المحددة للـ piRNAs في الخلايا الناضجة.

جدول محوري. خصائص جميع الفئات الثلاث من الرنا القصير

	سيرنا	ميرنا	بيرنا
ينتشر	النباتات ذبابة الفاكهة, جيم الرجلين. غير موجود في الفقاريات	حقيقيات النواة	الخلايا الجنينية للحيوانات (بدءًا من تجاويف الأمعاء). ليس في البروتوزوا والنباتات
طول	21-22 نيوكليوتيدات	19-25 نيوكليوتيدات	24-30 نيوكليوتيدات
بنية	مزدوج الشريطة ، 19 نيوكليوتيدات تكميلية واثنين من النيوكليوتيدات غير المزاوجة في الطرف 3 '	هيكل معقد من حبلا واحدة	هيكل معقد واحد تقطعت به السبل. U at 5'-end، 2'- ا- ميثيل 3 'نهاية
يعالج	يعتمد على المقامر	يعتمد على المقامر	مقامر مستقل
نوكلياز	منذ 2	Ago1، Ago2	Ago3 ، Piwi ، Aub
نشاط	تدهور mRNAs التكميلية ، أستلة الحمض النووي الجيني	تدهور أو تثبيط ترجمة mRNA الهدف	تدهور ترميز mRNA MGE ، وتنظيم نسخ MGE
الدور البيولوجي	الدفاع المناعي المضاد للفيروسات ، قمع نشاط الجينات الخاصة	تنظيم نشاط الجينات	قمع نشاط MGE أثناء التطور الجنيني

استنتاج

في الختام ، أود أن أعطي جدولًا يوضح تطور جهاز البروتين المتضمن في تداخل الحمض النووي الريبي (الشكل 6). يمكن ملاحظة أن البروتوزوا لديها نظام siRNA الأكثر تطورًا (عائلات البروتين Ago ، Dicer) ، ومع تعقيد الكائنات الحية ، ينتقل التركيز إلى أنظمة أكثر تخصصًا: عدد الأشكال الإسوية البروتينية لـ microRNA (Drosha ، Pasha) و piRNA ( Piwi، Hen1) يزيد. في الوقت نفسه ، ينخفض ​​تنوع الإنزيمات التي تتوسط عمل siRNA.

أرز. 6. مجموعة متنوعة من البروتينات المشاركة في تداخل الحمض النووي الريبي و
تشير الأرقام إلى عدد البروتينات في كل مجموعة. يتم تمييز العناصر المميزة لـ siRNA و microRNA باللون الأزرق ، ويتم تمييز البروتينات المرتبطة بـ piRNA باللون الأحمر. وفق .

بدأت ظاهرة تداخل الحمض النووي الريبي في استخدامها من قبل الكائنات الحية البسيطة. بناءً على هذه الآلية ، خلقت الطبيعة نموذجًا أوليًا لجهاز المناعة ، ومع ازدياد تعقيد الكائنات الحية ، يصبح تدخل الحمض النووي الريبي منظمًا لا غنى عنه لنشاط الجينوم. آليتان مختلفتان بالإضافة إلى ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي القصير (انظر جدول الملخص) - ونتيجة لذلك ، نرى الآلاف من المنظمين الدقيقة لمختلف المسارات الأيضية والجينية. توضح هذه الصورة المذهلة التنوع والتكيف التطوري للجزيئات النظم البيولوجية. تثبت الرناوات القصيرة مرة أخرى أنه لا توجد "أشياء صغيرة" داخل الخلية - هناك فقط جزيئات صغيرة ، المغزى الكامل لدورها بدأنا للتو في فهمه.

صحيح أن مثل هذا التعقيد الرائع يتحدث بالأحرى عن حقيقة أن التطور "أعمى" ويعمل بدون "خطة رئيسية" معتمدة مسبقًا.

المؤلفات

1. جوردون جيه بي ، لين سي دي ، وودلاند إتش آر ، ماربيكس جي (1971). استخدام بيض الضفادع والبويضات لدراسة الحمض النووي الريبي المرسال وترجمته في الخلايا الحية. طبيعة 233 ، 177-182 ؛
2. سبرين أ.س (2001). التخليق الحيوي للبروتين وعالم الحمض النووي الريبي وأصل الحياة. نشرة الأكاديمية الروسية للعلوم 71، 320-328؛
3. العناصر: "يمكن الآن استخراج جينومات الميتوكوندريا الكاملة للحيوانات المنقرضة من الشعر" ؛
4. Fire A.، Xu S.، Montgomery M.K.، Kostas SA، Driver S.E.، Mello C.C. (1998). تدخل وراثي قوي ومحدد بواسطة الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة في أنواع معينة انيقة. طبيعة 391 ، 806-311 ؛
5. الجزيء الحيوي: "تم العثور على MicroRNA لأول مرة في كائن وحيد الخلية" ؛
6. كوفي س ، الكاف ن ، لانجارا أ ، تيرنر د. (1997). تكافح النباتات العدوى عن طريق إسكات الجينات. الطبيعة 385 ، 781-782 ؛
7. الجزيء الحيوي: "التعامل المزدوج الجزيئي: الجينات البشرية تعمل من أجل فيروس الإنفلونزا" ؛
8. رن ب. (2010). النسخ: المحسّنات تصنع الحمض النووي الريبي غير المشفر. الطبيعة 465 ، 173-174 ؛
9. تاغانوف ك ، بولدين إم بي ، تشانغ كي جي ، بالتيمور د. (2006). الحث المعتمد على NF-B لـ miR-146 microRNA ، وهو مثبط يستهدف إشارات البروتينات للاستجابات المناعية الفطرية. بروك. ناتل. أكاد. الخيال. الولايات المتحدة الأمريكية. 103 ، 12481-12486 ؛
10. O'Connell R.M. ، Rao D.S. ، Chaudhuri AA ، Boldin MP ، Taganov K.D. ، Nicoll J. ، Paquette R.L. ، Baltimore D. (2008). يؤدي التعبير المستمر عن microRNA-155 في الخلايا الجذعية المكونة للدم إلى اضطراب تكاثر النخاع. ياء إكسب. ميد. 205 ، 585-594 ؛
11. الجزيء الحيوي: "microRNA - كلما توغلنا في الغابة ، زاد عدد الحطب" ؛
12. العناصر: "ارتبط تعقيد الكائن الحي في الحيوانات القديمة بظهور جزيئات تنظيمية جديدة" ؛
13. Grimson A.، Srivastava M.، Fahey B.، Woodcroft BJ، Chiang HR، King N.، Degnan BM، Rokhsar DS، Bartel D.P. (2008). الأصول المبكرة وتطور الرنا الميكروي و الرنا المتفاعل مع بيوي في الحيوانات. الطبيعة 455 ، 1193-1197.
14. أرافين أ ، هانون جي ، برينيك ج. (2007). يوفر مسار Piwi-piRNA دفاعًا متكيفًا في سباق أسلحة Transposon. العلوم 318، 761-764؛
15. الجزيء الحيوي: "

يعتقد العلماء أن التعبير الخاطئ عن الحمض النووي الريبي الصغير هو أحد أسباب عدد من الأمراض التي تؤثر بشكل خطير على صحة العديد من الناس حول العالم. من بين هذه الأمراض أمراض القلب والأوعية الدموية 23 والأورام 24. أما بالنسبة للأخيرة ، فهذا ليس مفاجئًا: يشير السرطان إلى حالات شاذة في تطور الخلايا وفي مصيرها ، وتلعب الحمض النووي الريبي الصغير دورًا حاسمًا في العمليات المقابلة. فيما يلي أحد الأمثلة الأكثر كشفًا عن التأثير الهائل الذي تحدثه جزيئات الحمض النووي الريبي الصغيرة على الجسم في الإصابة بالسرطان. نحن نتحدث عن ورم خبيث يتميز بالتعبير غير الصحيح لتلك الجينات التي تعمل أثناء التطور الأولي للكائن الحي ، وليس في فترة ما بعد الولادة. هذا نوع من أورام المخ في مرحلة الطفولة والذي يظهر عادة قبل سن الثانية. للأسف ، هذا شكل عدواني جدًا من السرطان ، والتشخيص هنا غير مواتٍ حتى مع العلاج المكثف. تتطور عملية الأورام نتيجة لإعادة التوزيع غير السليم للمادة الوراثية في خلايا الدماغ. المحفز الذي يسبب عادة تعبيرًا قويًا عن أحد الجينات المشفرة للبروتين يخضع لإعادة التركيب مع مجموعة معينة من RNAs الصغيرة. بعد ذلك ، يتم تضخيم هذه المنطقة المعاد ترتيبها بالكامل: بمعنى آخر ، يتم إنشاء العديد من نسخها في الجينوم. وبالتالي ، فإن الحمض النووي الريبي الصغير الموجود في "المصب" من المحفز الذي تم نقله يتم التعبير عنه أكثر بكثير مما ينبغي. مستوى محتوى RNAs الصغيرة النشطة أعلى بحوالي 150-1000 مرة من القاعدة.

أرز. 18.3.يمكن أن ترتبط RNAs الصغيرة التي ينشطها الكحول بـ RNAs الرسول التي لا تؤثر على مقاومة الجسم للكحول. لكن هذه الرنا الصغيرة لا ترتبط بجزيئات الرنا المرسال التي تعزز هذه المقاومة. يؤدي هذا إلى غلبة نسبية لنسبة جزيئات الحمض النووي الريبي المرسال التي تشفر اختلافات البروتين المرتبطة بمقاومة الكحول.

يقوم هذا التجمع بترميز أكثر من 40 نوعًا مختلفًا من الحمض النووي الريبي. في الواقع ، هذا هو بشكل عام أكبر المجموعات التي تمتلكها الرئيسيات. عادة ما يتم التعبير عنه فقط في مرحلة مبكرة من التطور البشري ، في الأسابيع الثمانية الأولى من حياة الجنين. يؤدي تنشيطه القوي في دماغ الرضيع إلى تأثير كارثي على التعبير الجيني. إحدى النتائج هي التعبير عن البروتين اللاجيني الذي يضيف تعديلات على الحمض النووي. يؤدي هذا إلى تغييرات واسعة النطاق في نمط مثيلة الحمض النووي بالكامل ، وبالتالي إلى التعبير غير الطبيعي لجميع أنواع الجينات ، والتي يجب التعبير عن العديد منها فقط عندما تنقسم خلايا الدماغ غير الناضجة خلال المراحل المبكرة من نمو الكائن الحي. هذه هي الطريقة التي يتم بها إطلاق برنامج السرطان في خلايا الطفل 25.

يمكن أن يكون للتواصل المماثل بين RNAs الصغيرة وأجهزة الخلية اللاجينية تأثير كبير على المواقف الأخرى عندما تطور الخلايا استعدادًا للإصابة بالسرطان. ربما تؤدي هذه الآلية إلى حقيقة أن تأثير اضطراب تعبير الحمض النووي الريبي الصغير يتم تعزيزه عن طريق تغيير التعديلات اللاجينية التي تنتقل إلى الخلايا الوليدة من الأم. بهذه الطريقة ، يمكن تشكيل مخطط للتغييرات التي يحتمل أن تكون خطرة في طبيعة التعبير الجيني.

حتى الآن ، لم يكتشف العلماء جميع مراحل تفاعل الحمض النووي الريبي الصغير مع العمليات اللاجينية ، لكنهم ما زالوا قادرين على الحصول على بعض التلميحات حول ميزات ما يحدث. على سبيل المثال ، اتضح أن فئة معينة من RNAs الصغيرة التي تزيد من عدوانية سرطان الثدي تستهدف إنزيمات معينة في RNAs الرسول التي تزيل التعديلات الجينية الرئيسية. هذا يغير نمط التعديلات اللاجينية في الخلية السرطانية ويزيد من اضطراب التعبير الجيني 26.

يصعب تتبع العديد من أشكال السرطان لدى المريض. يمكن أن تحدث عمليات الأورام في أماكن يصعب الوصول إليها ، مما يعقد إجراءات أخذ العينات. في مثل هذه الحالات ، ليس من السهل على الطبيب مراقبة تطور عملية السرطان والاستجابة للعلاج. في كثير من الأحيان ، يضطر الأطباء إلى الاعتماد على القياسات غير المباشرة - على سبيل المثال ، على التصوير المقطعي للورم. يعتقد بعض الباحثين أن جزيئات RNA الصغيرة يمكن أن تساعد في إنشاء تقنية جديدة لمراقبة تطور الورم ، مما يجعل من الممكن أيضًا دراسة أصله. عندما تموت الخلايا السرطانية ، تترك RNAs الصغيرة الخلية عندما تتمزق. غالبًا ما تشكل جزيئات الخردة الصغيرة مجمعات بها البروتينات الخلويةأو ملفوفة في شظايا أغشية الخلايا. نتيجة لذلك ، فهي مستقرة جدًا في الوسائط السائلةالكائن الحي ، مما يعني أنه يمكن عزل هذا الحمض النووي الريبي وتحليله. نظرًا لأن أعدادهم صغيرة ، سيتعين على الباحثين استخدام طرق تحليل حساسة للغاية. ومع ذلك ، لا يوجد شيء مستحيل هنا: حساسية التسلسل احماض نوويةارتفاع مستمر 27. تم نشر بيانات تؤكد وعد هذا النهج فيما يتعلق بسرطان الثدي 28 وسرطان المبيض 29 وعدد من أمراض الأورام الأخرى. أظهر تحليل الحمض النووي الريبي المنتشر في مرضى سرطان الرئة أن هذه الحمض النووي الريبي تساعد في التمييز بين المرضى الذين يعانون من عقيدات الرئة الفردية (الذين لا يحتاجون إلى علاج) والمرضى الذين يصابون بالعقيدات الورمية الخبيثة (التي تتطلب العلاج).

صباحا. ديشمان ، SV زينوفييف ، إيه يو باريشنيكوف

التعبير الجيني والحمض النووي الريبي الصغير في علم الأورام

GU RONTS ايم. N.N Blokhina RAMS ، موسكو

ملخص

يعرض المقال دور RNAs الصغيرة التي تتحكم في معظم الوظائف الحيوية للخلية والجسم ، واتصالها المحتمل ، على وجه الخصوص ، بتكوين الورم والآليات الأخرى (بما في ذلك الافتراضية) داخل الخلايا للتعبير الجيني.

الكلمات الدالةالكلمات الرئيسية: الحمض النووي الريبي الصغير ، تداخل الحمض النووي الريبي (RNA) ، الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة (lncRNA) ، تحرير الحمض النووي الريبي ، التكوُّن الورمي.

صباحا. ديشمان، SV زينوفييف ، إيه يو باريشنيكوف.

التعبير الجيني و RNAS الصغيرة في علم الأورام

ن. Blokhin Russian Cancer Research Center RAMS ، موسكوآه

نبذة مختصرة

في الدور الورقي للـ RNAs الصغيرة التي تشرف على غالبية الوظائف الحيوية للخلية والكائن الحي وإمكانية ارتباطها على وجه الخصوص بتكوين الورم والآليات الأخرى (بما في ذلك الافتراضية) داخل الخلايا للتعبير الجينومي.

الكلمات الدالة: RNAs صغير ، RNAs تداخل (RNAi) ، RNAs مزدوج حبلا (dsRNAs) ، تحرير RNA ، تكون الأورام.

مقدمة

يتم تنظيم التعبير عن الجينات الفردية والجينومات حقيقية النواة بأكملها ، بما في ذلك المعالجة ، وأنواع مختلفة من النسخ ، والربط ، وإعادة الترتيب ، وتحرير الحمض النووي الريبي ، وإعادة التركيب ، والترجمة ، وتداخل الحمض النووي الريبي ، بواسطة بعض البروتينات (منتجات الجينات التنظيمية والهيكلية والمتجانسة وعوامل النسخ) والعناصر المتنقلة والحمض النووي الريبي ومؤثرات الوزن الجزيئي المنخفض. تشمل معالجة RNAs rRNA ، و tRNA ، و mRNA ، وبعض RNAs التنظيمية ، و RNAs الصغيرة.

حتى الآن ، من المعروف أن الحمض النووي الريبي الصغير لا يرمز للبروتين ، وغالبًا ما يكون عددها بالمئات لكل جينوم ، وتشارك في تنظيم التعبير عن مختلف الجينات حقيقية النواة (جسدية ، مناعية ، سلالة جرثومية ، خلايا جذعية). تحت السيطرة عمليات التمايز (تكون الدم ، تكون الأوعية الدموية ، تكون الشحم ، تكون العضل ، تكون الخلايا العصبية) ، التشكل (بما في ذلك المراحل الجنينية ، التطور / النمو ، التنظيم الفسيولوجي) ، الانتشار ، موت الخلايا المبرمج ، التسرطن ، الطفرات ، تكوين المناعة ، الشيخوخة (إطالة العمر) ، إسكات جيني لوحظت حالات التنظيم الأيضي (على سبيل المثال ، جليكوسفينجوليبيد). تم العثور على فئة أوسع من الحمض النووي الريبي غير المشفر من 20-300 / 500 نيوكليوتيدات و RNPs ليس فقط في النواة / النواة / السيتوبلازم ، ولكن أيضًا في الحمض النووي المحتوي على عضيات الخلية(الميتوكوندريا الحيوانية ؛ تم العثور على متواليات توافق الآراء الدقيقة والحمض النووي الريبي الصغير لنصوص البلاستيدات الخضراء في النباتات).

لإدارة وتنظيم V.N. العمليات من المهم: 1. أن RNAs الصغيرة الطبيعية / الاصطناعية (RNAs الصغيرة ، tRNAs ، إلخ) ومجمعاتها مع البروتينات (RNPs) قادرة على النقل الخلوي والميتوكوندريا عبر الغشاء. 2. أنه بعد انهيار الميتوكوندريا ، قد ينتهي المطاف بجزء من محتوياتها ، RNA و RNP ، في السيتوبلازم والنواة. من الواضح أن الخصائص المدرجة لـ RNAs الصغيرة (RNPs) ، التي يتزايد دورها الوظيفي المهم فقط في عملية الدراسة ، لها علاقة بعامل اليقظة فيما يتعلق بالسرطان والأمراض الوراثية الأخرى. في الوقت نفسه ، أصبحت الأهمية العالية للتعديلات اللاجينومية للكروماتين في تطور الأورام واضحة. سننظر فقط في عدد محدود جدًا من الحالات من بين العديد من الحالات المماثلة.

RNA صغير

تتمثل آلية عمل الحمض النووي الريبي الصغير في قدرتها على الارتباط بشكل مكمل تقريبًا بمناطق 3'-غير مترجمة (3'-UTRs) من mRNAs المستهدفة (والتي تحتوي أحيانًا على DNA / RNA ينقل عناصر MIR / LINE-2 ، بالإضافة إلى تكرارات Alu المحفوظة ).) والحث على تدخل الحمض النووي الريبي (RNAi = RNAi ؛ خاصة في الاستجابة المضادة للفيروسات). ومع ذلك ، فإن التعقيد هو أنه بالإضافة إلى الخلايا الخلوية ، هناك أيضًا رنا صغير مشفر بالفيروس (الهربس ، SV40 ، إلخ ؛ EBV ، على سبيل المثال ، يحتوي على 23 ، و KSHV - 12 miRNAs) ، يتفاعل مع نسخ من كل من الفيروس والمضيف. أكثر من 5000 mRNAs خلوية / فيروسية معروفة في 58 نوعًا. يبدأ RNAi إما التدهور (بمشاركة مجمع RISC ، مجمع الإسكات الناجم عن الحمض النووي الريبي) في شظايا نوكلياز الضعيفة من الحلزون المستمر لـ lncRNA (RNA مزدوج الشريطة مرنا ، وما إلى ذلك) ، أو تثبيط قابل للعكس جزئيًا للـ lncRNA الملفوف بشكل متقطع أثناء الترجمة من أهداف mRNA. تتشكل الحمض النووي الريبي الناضج الصغير (حوالي 15-28 نيوكليوتيدات) في السيتوبلازم من سلائفها بأطوال مختلفة (عشرات ومئات النيوكليوتيدات) في النواة. بالإضافة إلى ذلك ، تشارك الحمض النووي الريبي الصغير في تكوين بنية إسكات الكروماتين ، وتنظيم نسخ الجينات الفردية ، وقمع تعبير الترانسبوزون ، والحفاظ على الهيكل الوظيفي للأقسام الممتدة من الكروماتين المتغاير.

هناك عدة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبي الصغير. تعد MicroRNAs (miRNAs) و RNAs الصغيرة المتداخلة (siRNAs) هي الأكثر دراسة جيدًا. بالإضافة إلى ذلك ، من بين الحمض النووي الريبي الصغير ، تمت دراسة ما يلي: piRNAs النشطة في خلايا الخط الجرثومي. RNAs متداخلة صغيرة مرتبطة باللينقولات العكسية الداخلية وعناصر متكررة (مع تغاير اللون المحلي / العالمي - بدءًا من المراحل المبكرة من التطور الجنيني ؛ الحفاظ على مستوى التيلوميرات) ، ذبابة الفاكهة rasiRNAs ؛ غالبًا ما يتم ترميزها بواسطة إنترونات من جينات البروتين وهي مهمة وظيفيًا للترجمة والنسخ والربط (إزالة / مثيلة ، والتحلل الكاذب للأحماض النووية) النووية الصغيرة (snRNAs) والنووية (snoRNAs) RNAs ؛ مكمل لـ NRSE- (عنصر مخفف تقييد الخلايا العصبية) الزخارف الصغيرة RNAs ، smRNAs ، مع وظائف غير معروفة ؛ إجراء معاملات RNAs صغيرة متداخلة للنبات ، tasiRNAs ؛ RNAs قصيرة الشعر ، shRNAs ، توفر RNAi على المدى الطويل (إسكات الجينات المستمر) لهياكل lncRNA طويلة في الاستجابة المضادة للفيروسات في الحيوانات.

تتفاعل RNAs الصغيرة (miRNAs ، siRNAs ، وما إلى ذلك) مع النصوص المركبة حديثًا للنواة / السيتوبلازم (تنظيم التضفير ، ترجمة mRNA ؛ مثيلة / pseudouridylation من الرنا الريباسي ، إلخ) والكروماتين (مع تغاير الجسد الموضعي مؤقتًا والموروث جينيًا خلايا جرثومية). تغاير الصبغة ، على وجه الخصوص ، يكون مصحوبًا بنزع / مثيلة الحمض النووي ، بالإضافة إلى المثيلة ، والأستلة ، والفسفرة ، وانتشار الهيستونات في كل مكان (تعديل "كود هيستون").

كانت miRNAs للديدان الخيطية Caenorhabditis elegans (lin-4) ، وخصائصها وجيناتها أول ما تم اكتشافه ودراسته بين الحمض النووي الريبي الصغير ، وبعد ذلك إلى حد ما ، miRNAs من نبات Arabidopsis thaliana. حاليًا ، هم مرتبطون بالكائنات متعددة الخلايا ، على الرغم من ظهورهم في الطحالب أحادية الخلية Chlamydomonas reinhardtii ، ومسارات إسكات تشبه RNAi ، فيما يتعلق بالحماية المضادة للفيروسات / المماثلة التي تنطوي على ما يسمى. تمت مناقشة psiRNAs لدائيات النوى. تحتوي جينومات العديد من حقيقيات النوى (بما في ذلك ذبابة الفاكهة والبشر) على عدة مئات من جينات الرنا المرسال. غالبًا ما تكون هذه الجينات الخاصة بالمرحلة / الأنسجة (بالإضافة إلى مناطق mRNA المستهدفة المقابلة لها) متجانسة للغاية في الأنواع البعيدة نسبيًا ، ولكن بعضها خاص بالنسب. توجد miRNAs في exons (جينات ترميز البروتين ، RNA) ، والإنترونات (غالبًا ما قبل mRNA) ، والفواصل بين الجينات (بما في ذلك التكرارات) ، ولها طول يصل إلى 70-120 نيوكليوتيدات (أو أكثر) وتشكل دبوس شعر حلقي / ساق الهياكل. لتحديد جيناتهم ، لا يتم استخدام الأساليب الكيميائية الحيوية والوراثية فحسب ، بل يتم استخدام أساليب الكمبيوتر أيضًا.

أكثر طول مميز لـ "منطقة العمل" للميرنا الناضجة هو 21-22 نيوكليوتيدات. ربما تكون هذه هي الجينات الأكثر عددًا من الجينات غير المشفرة للبروتين. يمكن ترتيبها كنسخ منفصلة (في كثير من الأحيان) أو مجموعات تحتوي على العديد من جينات miRNAs المتشابهة أو المختلفة التي تم نسخها (ليس نادرًا من المروجون المستقلون) كسلائف أطول ، تتم معالجتها في عدة مراحل إلى miRNAs الفردية. من المفترض أن هناك شبكة ميرنا تنظيمية تتحكم في العديد من العمليات البيولوجية الأساسية (بما في ذلك تكوين الورم / ورم خبيث) ؛ ربما يتم تنظيم 30٪ على الأقل من الجينات التي يعبر عنها الإنسان بواسطة miRNAs.

تتضمن هذه العملية إنزيمات شبيهة بـ RNase-III الخاصة بـ lncRNA Drosha (نوكلياز نووي ؛ تبدأ معالجة intron pre-miRNAs بعد ربط النسخة الرئيسية) و Dicer ، والتي تعمل في السيتوبلازم وتشق / يتحلل ، على التوالي ، دبوس الشعر قبل- miRNAs (لتنضج miRNAs).) وهياكل miRNAs / mRNA الهجينة لاحقًا. RNAs صغيرة ، مع العديد من البروتينات (بما في ذلك h.p. RNases ، وبروتينات عائلة AGO ، و transethylases / acetylases ، وما إلى ذلك) وبمشاركة ما يسمى. يمكن للمجمعات الشبيهة بـ RISC و RITS (الثانية تحفز إسكات النسخ) ، على التوالي ، تحفيز RNAi / تدهور وإسكات الجين اللاحق عند مستويات RNA- (قبل / أثناء الترجمة) و DNA- (أثناء نسخ الكروماتين المتغاير).

يحتمل أن يتزاوج كل ميرنا مع أهداف متعددة ، ويتم التحكم في كل هدف من خلال عدد من الجزيئات الدقيقة (على غرار تحرير ما قبل الرنا المرسال بوساطة جرنا في الخلايا الحركية المثقبية). أظهر التحليل في المختبر أن تنظيم miRNAs (وكذلك تحرير RNA) هو معدل رئيسي لما بعد النسخ للتعبير الجيني. تتنافس miRNAs على نفس الهدف وهي محولات محتملة لتفاعلات RNA-RNA و RNA-protein.

في الحيوانات ، من الأفضل دراسة miRNAs للديدان الخيطية Caenorhabditis Elegans. تم وصف أكثر من 112 جينًا. تم العثور هنا أيضًا على الآلاف من siRNAs الذاتية (لا توجد جينات ؛ فهي مرتبطة ، على وجه الخصوص ، بنصوص و ترانسبوزونات بوساطة تكوين الحيوانات المنوية). يمكن إنشاء كل من الحمض النووي الريبي الصغير متعدد الخلايا بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي الذي يظهر نشاطًا (وليس تماثلًا) لـ RdRP-II (كما هو الحال بالنسبة لمعظم RNAs الأخرى) وأنواع RdRP-III. تتشابه RNAs الصغيرة الناضجة في التركيب (بما في ذلك الطرفية 5'-phosphates و 3'-OH) ، والطول (عادةً 21-22 نيوكليوتيدات) ، والوظيفة ، وقد تتنافس على نفس الهدف. ومع ذلك ، فإن تدهور الحمض النووي الريبي ، حتى عندما يكون الهدف مكملًا تمامًا ، غالبًا ما يرتبط بـ siRNAs ؛ قمع متعدية ، مع جزئية ، عادة 5-6 نيوكليوتيدات ، تكامل مع miRNAs ؛ والسلائف ، على التوالي ، خارجية / داخلية (مئات / آلاف النيوكليوتيدات) لـ siRNAs ، وعادة ما تكون داخلية (عشرات / مئات النيوكليوتيدات) لـ miRNAs ، وتكوينها الحيوي مختلف ؛ ومع ذلك ، في بعض الأنظمة يمكن عكس هذه الاختلافات.

RNAi بوساطة siRNAs- و miRNAs لها مجموعة متنوعة من الأدوار الطبيعية: من تنظيم التعبير الجيني و heterochromatin إلى حماية الجينوم ضد الينقولات والفيروسات. لكن siRNAs وبعض miRNAs لا يتم حفظها بين الأنواع. تحتوي النباتات (Arabidopsis thaliana) على: siRNAs المقابلة لكل من الجينات والمناطق الجينية (بما في ذلك الفواصل ، التكرارات) ؛ عدد كبير من مواقع الجينوم المحتملة لأنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي الصغير. الديدان الخيطية لها أيضًا ما يسمى. متغير معبرًا بشكل مستقل عن 21U-RNAs (dasRNAs) ؛ لديهم 5 "-Y- أحادي الفوسفات ، تشكل 21 نيوكليوتيد (20 منها متغيرة) ، وتقع بين أو داخل إنترونات الجينات المشفرة للبروتين في أكثر من 5700 موقع في منطقتين من الكروموسوم الرابع.

تلعب MiRNAs دورًا مهمًا في التعبير الجيني في الصحة والمرض ؛ لدى الشخص ما لا يقل عن 450-500 من هذه الجينات. من خلال الارتباط عادةً بالمناطق الثلاثة "UTR" من الرنا المرسال (أهداف أخرى) ، يمكنهم بشكل انتقائي وكمي (على وجه الخصوص ، عند إزالة منتجات الجينات منخفضة التعبير من الدورة الدموية) ، إعاقة عمل بعض الجينات ونشاط الجينات الأخرى. اتضح أن مجموعات الملامح للـ micro- RNAs المعبر عنها (وأهدافها) تتغير ديناميكيًا أثناء التكوُّن ، وتمايز الخلايا والأنسجة. هذه التغييرات محددة ، على وجه الخصوص ، أثناء تكوين القلب ، عملية تحسين حجم طول التشعبات وعدد نقاط الاشتباك العصبي للخلية العصبية (بمشاركة ميرنا -134 ، والحمض النووي الريبي الصغير الآخر) ، وتطور العديد من الأمراض (تكون الأورام ، ونقص المناعة ، والأمراض الوراثية ، والشلل الرعاش ، ومرض الزهايمر ، واضطرابات العيون (الورم الأرومي الشبكي ، وما إلى ذلك) المرتبطة بالعدوى ذات الطبيعة المختلفة) ينمو العدد الإجمالي للـ miRNAs المكتشفة بشكل أسرع بكثير من وصف دورها التنظيمي وارتباطها بأهداف محددة.

يتنبأ تحليل الكمبيوتر بالمئات من mRNAs المستهدفة للـ miRNAs الفردية وتنظيم mRNAs الفردية بواسطة miRNAs المتعددة. وبالتالي ، يمكن أن تخدم miRNAs غرض القضاء على نسخ الجينات المستهدفة أو ضبط تعبيرها على مستويات النسخ / الترجمة. تدعم الاعتبارات النظرية والنتائج التجريبية وجود أدوار متنوعة لـ miRNAs.

تنعكس في المراجعة قائمة أكثر اكتمالاً بالجوانب المتعلقة بالدور الأساسي للـ RNAs الصغيرة في حقيقيات النوى في عمليات النمو / التطور وفي بعض الأمراض (بما في ذلك علم الوراثة السرطاني).

الحمض النووي الريبي الصغير في علم الأورام

ويرافق العديد من عمليات نمو وتطور وتطور ورم خبيث للأورام التغيرات اللاجينيةتتطور إلى تغييرات وراثية نادرة بشكل مستمر. ومع ذلك ، يمكن أن تحمل الطفرات النادرة الكثير من الوزن (لفرد معين ، علم تصنيف الأمراض) ، لأن. فيما يتعلق بالجينات الفردية (على سبيل المثال ، APC ، K-ras ، p53) ، فإن ما يسمى. تأثير "القمع" المرتبط بالتطور / العواقب التي لا رجعة فيها لأمراض الأورام. خاص بالورم فيما يتعلق بملف تعبير الجينات المختلفة (البروتينات ، RNA ، RNA الصغير) يرجع عدم تجانس الخلايا السلفية إلى الاختلافات المترافقة في الهياكل اللاجينومية المعاد ترتيبها. يتم تعديل الإيبيجينوم عن طريق المثيلة ، والتعديلات / الاستبدالات اللاحقة للترجمة للهستونات (مع تلك غير المتعارف عليها) ، وإعادة تشكيل البنية النووية للجينات / الكروماتين (بما في ذلك البصمة الجينية ، أي الخلل الوظيفي في التعبير عن أليلات الجينات الأبوية و X الكروموسومات). كل هذا ، وبمشاركة RNAi الذي ينظمه RNAs صغير ، يؤدي إلى ظهور هياكل غير متجانسة معيبة (بما في ذلك السنتروميثلين).

قد يسبق تكوين الطفرات الخاصة بالجينات تراكم معروف لمئات الآلاف من الطفرات النسيليّة الجسدية في التكرارات البسيطة أو السواتل المكروية للمنطقة غير المشفرة (نادرًا ما تكون مشفرة) ، على الأقل في الأورام ذات النمط الظاهري للطفرات الساتلية الدقيقة (MMP) ؛ تشكل جزءًا كبيرًا من القولون والمستقيم ، بالإضافة إلى سرطانات الرئة والمعدة وبطانة الرحم وما إلى ذلك. الجينات التي تتحكم في التعبير عن الجينات (إنترونات ، بين الجينات) مقارنة بمناطق الترميز (exons) لجينوم أورام الأقمار الصناعية الدقيقة غير المستقرة ، MSI +. على الرغم من أن طبيعة مظهر وآليات توطين المناطق المستقرة / غير المستقرة لمرض التصلب العصبي المتعدد ليست واضحة تمامًا ، إلا أن تشكيل عدم استقرار التصلب المتعدد مرتبط بتكرار الطفرات في العديد من الجينات التي لم تتحور في وقت سابق في أورام MSI + وربما توجه المسارات من تقدمهم. علاوة على ذلك ، زاد معدل طفرة تكرار MSI في هذه الأورام بأكثر من درجتين من حيث الحجم. لم يتم تحليل جميع الجينات لوجود التكرارات ، ولكن درجة قابليتها للتغير في مناطق الترميز / غير المشفرة مختلفة ، ودقة طرق تحديد تواتر الطفرات نسبية. من المهم أن المناطق غير المشفرة لتكرارات MSI القابلة للتغيير غالبًا ما تكون ثنائية الاتجاه ، بينما تكون مناطق الترميز أحادية الموازي.

الانخفاض العالمي في الميثيل في الأورام هو سمة من سمات العناصر المتكرّرة القابلة للتحويل (MEs ؛ يزيد نسخها) ، والمروّجات ، ومواقع CpG لجينات miRNA القاتلة للورم ، ويرتبط بالنسخ المفرط للنقالات الرجعية في الخلايا السرطانية المتقدمة. عادةً ، ترتبط تقلبات "الميثيلوم" بـ "موجات مثيلة" الوالدية / المرحلة / الأنسجة الخاصة والمثلية القوية للمناطق الساتلية المركزية للكروماتين المغاير التي تنظمها RNAs الصغيرة. عندما يتم تقويض ميثيل الأقمار الصناعية ، يكون عدم استقرار الكروموسوم المتكون مصحوبًا بزيادة في إعادة التركيب ، ويمكن أن يؤدي انتهاك مثيلة ME إلى التعبير عنها. هذه العوامل تساعد على تطور النمط الظاهري للورم. يمكن أن يكون العلاج بالحمض النووي الريبي الصغير محددًا للغاية ولكن يجب التحكم فيه بسبب ذلك لا يمكن أن تكون الأهداف فردية فحسب ، بل يمكن أن تكون أيضًا العديد من جزيئات mRNA / RNA ، والحمض النووي الريبي المركب حديثًا لمناطق مختلفة (بما في ذلك التكرارات الجينية غير المشفرة) من الكروموسومات.

يتكون معظم الجينوم البشري من التكرارات و TEs. يحتوي Retrotransposon L1 (عنصر LINE) ، مثل الفيروسات القهقرية الداخلية ، والانعكاس (RTase) ، والنوكلياز الداخلي ، ويحتمل أن يكون قادرًا على حمل العناصر غير المستقلة (Alu ، SVA ، إلخ) ؛ يحدث إسكات L1 / العناصر المماثلة نتيجة المثيلة في مواقع CpG. لاحظ أنه من بين مواقع CpG للجينوم ، فإن جزر CpG الخاصة بمروجات الجينات تكون ميثلة بشكل ضعيف ، و 5-methylcytosine نفسه هو قاعدة مطفرة محتملة يتم نزع أمينها في الثايمين (كيميائيًا ، أو بمشاركة RNA / (DNA) التحرير ، DNA يصلح)؛ ومع ذلك ، فإن بعض جزر CpG تخضع لمثيلة شاذة مفرطة مصحوبة بقمع الجينات الكابتة وتطور السرطان. التالي: بروتين ربط الحمض النووي الريبي المشفر بواسطة L1 ، يتفاعل مع البروتينات AGO2 (من عائلة Argo-naute) و FMRP (التخلف العقلي الهش ، بروتين مركب RISC المستجيب) ، يعزز حركة عنصر L1 - مما يشير إلى تنظيم متبادل محتمل من أنظمة RNAi والرجوع إلى الوراء لعناصر LINE البشرية. من المهم ، على وجه الخصوص ، أن تكون عمليات تكرار Alu قادرة على الانتقال إلى منطقة فضاء الجينات intron / exon.

يمكن لهذه الآليات وما شابهها أن تعزز اللدونة المرضية لجينوم الخلية السرطانية. قمع RTase (المشفر ، مثل نوكلياز داخلي ، بواسطة عناصر L1 ؛ يتم ترميز RTase أيضًا بواسطة فيروسات قهقرية داخلية) بواسطة آلية RNAi ترافق مع انخفاض في الانتشار وزيادة في التمايز في عدد من خطوط الخلايا السرطانية. عند إدخال عنصر L1 في الجين الورمي الأولي أو الجين الكابت ، لوحظت فواصل الحمض النووي المزدوجة. في أنسجة الخط الجرثومي (الفئران / الإنسان) ، يزداد مستوى التعبير L1 ، وتعتمد المثيلة على نظام الإسكات المرتبط بـ piRNAs- (26-30-bp) ، حيث تكون بروتينات PIWI متغيرات من عائلة Argo الكبيرة -بروتينات لطيفة ، الطفرات التي تؤدي إلى إزالة الميثيل / إلغاء تثبيط L1 / العناصر المشابهة مع التكرارات الطرفية الطويلة. ترتبط مسارات إسكات rasiRNAs ببروتينات PIWI إلى حد أكبر من بروتينات Dicer-1/2 و Ago. يتم تحقيق مسارات الإسكات بوساطة piRNAs / siRNAs من خلال الأجسام داخل النواة التي تحتوي على مجمعات PcG كبيرة متعددة البروتينات محفوظة تطوريًا ، وغالبًا ما تتعطل وظائفها في الخلايا السرطانية. هذه المجمعات مسؤولة عن العمل بعيد المدى (من خلال أكثر من 10 كيلو بايت ، بين الكروموسومات) وتنظيم مجموعة جينات HOX المسؤولة عن خطة الجسم.

يمكن تطوير مبادئ جديدة للعلاج بمضادات المعنى مع الأخذ في الاعتبار معرفة العوامل المضادة للورم اللاجيني الأكثر تحديدًا (من مثبطات تعديل هيستون لمثبطات الحمض النووي / البروتين) ، والمبادئ الأساسية لإسكات الحمض النووي الريبي اللاجيني ، ودور الحمض النووي الريبي الصغير في التسرطن.

Micro-RNA في علم الأورام

من المعروف أن الزيادة في نمو الورم والورم الخبيث يمكن أن تكون مصحوبة بزيادة في بعضها وانخفاض في التعبير عن أفراد / مجموعات أخرى من miRNAs (الجدول 1). قد يكون لبعض منهم دور سببي في تكوين الأورام ؛ وحتى نفس الجزيئات المجهرية (مثل miR-21 / -24) في الخلايا السرطانية المختلفة يمكن أن تظهر خصائص سرطانية وخواص قمعية. يمكن تمييز كل نوع من الأورام الخبيثة البشرية بشكل واضح من خلال "بصمة ميرنا" ، ويمكن لبعض الجزيئات المجهرية أن تعمل كجينات مسرطنة ، ومثبطات للأورام ، ومحفزات هجرة الخلايا ، والغزو ، والورم الخبيث. في الأنسجة المعدلة مرضيًا ، غالبًا ما يوجد عدد أقل من الحمض الريبي النووي الريبي (miRNAs) الرئيسي ، والذي ربما يكون مدرجًا في أنظمة الدفاع المضادة للسرطان. شكلت miRNAs (miRs) المشاركة في تكوين الورم مفهوم ما يسمى. "oncomirax": أتاح تحليل التعبير عن أكثر من 200 miRNAs من أكثر من 1000 عينة من الأورام اللمفاوية والسرطانات الصلبة تصنيف الأورام بنجاح إلى أنواع فرعية وفقًا لأصلها ومرحلة التمايز. تمت دراسة وظائف ودور miRNAs بنجاح باستخدام: تعديل قليل النوكليوتيدات المضادة للمير (لزيادة العمر) في مجموعات 2'-O-methyl و 2'-O-methoxyethyl ؛ وكذلك أليغنوكليوتيدات LNA ، حيث يتم توصيل ذرات الأكسجين من الريبوز في الموضعين 2 "و 4" بواسطة جسر الميثيلين.

(الجدول 1)……………….

ورم	ميرناس
سرطان الرئة	17-92 , Let-7 , 124 أ ↓ , 126 ↓ , 143 ↓ , 145 ↓ , 155 , 191 , 205 , 210
سرطان الثدي	21 , 125 ب ↓ , 145 ↓ , 155
سرطان البروستات	15 أ ↓ , 16-1 ↓ , 21 , 143 ↓ ,145 ↓
سرطان الأمعاء	19 أ , 21 , 143 ↓ , 145 ↓
سرطان البنكرياس	21 , 103 , 107 , 155 الخامس
سرطان المبيض	210
سرطان الدم الليمفاوي المزمن	15 أ ↓ , 16-1 ↓ , 16-2 , 23 ب , 24-1 , 29 ↓ , 146 , 155 , 195 , 221 , 223 ↓

الجدول 1 .

miRNAs التي يزيد تعبيرها () أو ينقص ( ↓ ) في بعض الأورام الأكثر شيوعًا مقارنة بالأنسجة الطبيعية (انظر أيضًا).

يُعتقد أن الدور التنظيمي للتعبير والاختفاء والتضخيم لجينات ميرنا في الاستعداد لبدء ونمو وتطور معظم الأورام أمر مهم ، والطفرات في أزواج ميرنا / مرنا المستهدفة متزامنة. يمكن استخدام ملف تعبير miRNAs في التصنيف والتشخيص والتشخيص السريري في علم الأورام. التغييرات في التعبير عن miRNAs قد تؤثر على دورة الخلية ، برنامج بقاء الخلية. قد تساهم طفرات miRNAs في الخلايا الجذعية والجسدية (بالإضافة إلى اختيار متغيرات mRNA المستهدفة متعددة الأشكال) في نمو العديد من الأورام الخبيثة (إن لم يكن جميعها) أو حتى تلعب دورًا حاسمًا فيها. بمساعدة miRNAs ، يمكن تصحيح موت الخلايا المبرمج.

بالإضافة إلى جزيئات الحمض النووي الريبوزي (miRNA) الفردية ، تم العثور على مجموعاتها ، والتي تعمل كجينات سرطانية تثير تطور ، على وجه الخصوص ، سرطان الأنسجة المكونة للدم في الفئران التجريبية ؛ يمكن أن توجد جينات miRNAs ذات الخصائص السرطانية والمثبطة في نفس المجموعة. يتيح التحليل العنقودي لمحات التعبير ميرنا في الأورام إمكانية تحديد أصلها (الظهارة ، والأنسجة المكونة للدم ، وما إلى ذلك) وتصنيف الأورام المختلفة من نفس الأنسجة بآليات تحول غير متطابقة. يمكن إجراء التنميط التعبير miRNAs باستخدام nano- / microarrays ؛ دقة هذا التصنيف ، عندما يتم تطوير التكنولوجيا (وهذا ليس بالأمر السهل) ، تبين أنها أعلى من استخدام ملفات تعريف mRNA. تشارك بعض الجزيئات المجهرية الدقيقة في تمايز الخلايا المكونة للدم (فأر ، بشري) ، مما يؤدي إلى تطور الخلايا السرطانية. غالبًا ما توجد جينات ميرنا البشرية في ما يسمى ب. المواقع "الهشة" ، المناطق التي تسود فيها عمليات الحذف / الإدراج ، فواصل النقاط ، الانتقالات ، التبديلات ، مناطق الهيتروكروماتين القابلة للحذف والحد الأدنى المتضخمة المشاركة في تكوين الورم.

تولد الأوعية الدموية . من المحتمل أن يكون دور miRNAs في تكوين الأوعية مهمًا. كانت الزيادة في تكوين الأوعية في بعض الأورام الغدية البشرية التي يتم تنشيطها بواسطة Myc مصحوبة بتغيير في نمط التعبير لبعض miRNAs ، بينما أدت الضربة القاضية للجينات في miRNAs الأخرى إلى إضعاف وقمع نمو الورم. كان نمو الورم مصحوبًا بطفرات في جينات K-ras و Myc و TP53 ، وزيادة إنتاج عامل VEGF المنشأ الوعائي ودرجة الأوعية الدموية المرتبطة بـ Myc ؛ بينما تم قمع العوامل المضادة لتولد الأوعية Tsp1 و CTGF بواسطة miR-17-92 وغيرها من miRNAs المرتبطة بالعنقود. تم تعزيز تكوين الأوعية الدموية للورم وتكوين الأوعية الدموية (خاصة في الخلايا المستعمرة) عندما تم التعبير عن اثنين من الجينات الورمية بشكل مشترك إلى حد أكبر من واحد.

تحييد العامل المضاد لتولد الأوعية LATS2 ، وهو مثبط للكيناز المعتمد على السيلين الحيواني (CDK2 ؛ الإنسان / الفأر) ، باستخدام miRNAs-372/373 ("الجينات الورمية المحتملة") حفز نمو ورم الخصية دون الإضرار بجين p53.

المعدلات المحتملة لخصائص الأوعية الدموية (في المختبر / في الجسم الحي) هي miR-221/222 ، أهدافها ، مستقبلات c-Kit (أخرى) ، هي عوامل تكوين الأوعية لخلايا HUVEC الوريدية البطانية للحبل السري ، إلخ. كيت تتفاعل كجزء من دورة معقدة تتحكم في قدرة الخلايا البطانية على تكوين شعيرات دموية جديدة.

ابيضاض الدم الليمفاوي المزمن (CLL). في ابيضاض الدم الليمفاوي المزمن للخلايا البائية (CLL) ، لوحظ انخفاض مستوى التعبير عن جينات miR-15a / miR-16-1 (وغيرها) في منطقة 13q14 من الكروموسوم البشري - موقع أكثر الهياكل البنيوية شيوعًا الشذوذ (بما في ذلك حذف منطقة 30 كيلو بايت) ، على الرغم من أن الجينوم عبّر عن المئات من الجزيئات المجهرية الناضجة وما قبل الإنسان. احتوى كل من الحمض النووي الريبوزي المرسال (miRNAs) الذي يحتمل أن يكون فعالًا في علاج الورم على مناطق مضادة للاندماج من بروتين Bcl2 المضاد للاستماتة ، وقمع إفراطه في التعبير ، وحفز موت الخلايا المبرمج ، ولكنهما كانا غائبين تقريبًا / كليًا في ثلثي خلايا CLL الضالة. تم التعرف على الطفرات المتكررة لل miRNAs المتسلسلة في الخلايا الجذعية / الجسدية في 11 من 75 مريضًا (14.7٪) مع استعداد عائلي لـ CLL (وضع الوراثة غير معروف) ، ولكن ليس في 160 مريضًا سليمًا. تثير هذه الملاحظات اقتراح الوظيفة المباشرة للـ miRNAs في تكوين الدم. حاليًا ، لا يُعرف كل شيء عن العلاقة بين مستويات التعبير الجيني للـ miRNAs (ووظائفها) والجينات الأخرى في الخلايا الطبيعية / الورمية.

وثيقة

ملاءمة. يعد انتهاك وظيفة العصب الوجهي أثناء الجراحة على الغدة اللعابية النكفية واحدة من المشاكل الملحة ويتم تحديدها من خلال انتشار المرض وتواتره بشكل كبير.

كنيسة داوسون - العبقرية في جيناتك الطب اللاجيني وبيولوجيا النية الجديدة www e - Puzzle ru Library book www e - puzzle ru جدول المحتويات

الكتاب

علم الأورام الأخلاق الروحانية hiv p garyaev * ملخص enfi

وثيقة

تعكس هذه المقالة وجهة نظر جديدة حول مشكلة علم الأورام وعدوى فيروس نقص المناعة البشرية في ضوء علم الوراثة الموجة اللغوية (LVG) ونظرية الترميز الجوهر (ESC) على أساس الحقائق الروسية والاجتماعية والثقافية الأخرى.

مركز أبحاث الأورام و Anastasia Sergeevna Odintsova أنظمة جديدة من العلاج الكيميائي لسرطان عنق الرحم المتقدم والمتكرر 14 01 12 - علم الأورام

فرضية

4.4 تحديد الجين البولي يوريلوكورونيل ترانسفيراز الإنزيم (UGT1A1) في مصل الدم لمرضى سرطان عنق الرحم الذين تلقوا علاجًا كيميائيًا من الخط الأول مع إرينوتيكان بمشتقات البلاتين 105

RNAs الصغيرة أو RNAs قصيرة الشعر (shRNA قصير دبوس الشعر RNA ، RNA صغير دبوس الشعر) هي جزيئات RNA قصيرة التي تشكل دبابيس الشعر الكثيفة في البنية الثانوية. يمكن استخدام ShRNA لإيقاف التعبير ... ... ويكيبيديا

بوليميراز الحمض النووي الريبي- من خلية T. aquaticus في عملية التكاثر. تصبح بعض عناصر الإنزيم شفافة ، وتكون سلاسل الحمض النووي الريبي والحمض النووي أكثر وضوحًا. يقع أيون المغنيسيوم (الأصفر) في الموقع النشط للإنزيم. بوليميراز الحمض النووي الريبي هو إنزيم ينفذ ...... ويكيبيديا

تدخل الحمض النووي الريبي- توصيل رنا دبوس الشعر الصغير باستخدام ناقل الفيروسة البطيئة وآلية تدخل الحمض النووي الريبي في خلايا الثدييات تداخل الحمض النووي الريبي (أ ... ويكيبيديا

جين RNAالحمض النووي الريبي غير المشفر (ncRNA) عبارة عن جزيئات من الحمض النووي الريبي (RNA) لا تترجم إلى بروتينات. المرادف المستخدم سابقًا ، RNA الصغير (smRNA ، RNA الصغير) ، غير مستخدم حاليًا ، نظرًا لأن بعض RNAs غير المشفرة يمكن أن تكون شديدة جدًا ... ... ويكيبيديا

RNA نووي صغير- (snRNA ، snRNA) فئة من الحمض النووي الريبي الموجودة في نواة الخلايا حقيقية النواة. يتم نسخها بواسطة RNA polymerase II أو RNA polymerase III وتشارك في عمليات مهمة مثل الربط (إزالة الإنترونات من mRNA غير الناضج) والتنظيم ...

رنا نووي صغير- (snoRNA ، الإنجليزية snoRNA) فئة من الحمض النووي الريبي الصغيرة تشارك في التعديلات الكيميائية (مثيلة و pseudouridylation) من RNAs الريبوسوم ، وكذلك الحمض النووي الريبي و RNAs النووية الصغيرة. وفقًا لتصنيف MeSH ، تعتبر الحمض النووي الريبي النووي الصغير مجموعة فرعية ... ... ويكيبيديا

نووي صغير (منخفض الوزن الجزيئي) RNA- مجموعة واسعة (105106) من الحمض النووي الريبي النووي الصغير (100300 نيوكليوتيد) ، المرتبطة بالحمض النووي الريبي النووي غير المتجانس ، هي جزء من حبيبات بروتين نووي صغيرة في النواة ؛ M.n.RNA هي عنصر ضروري في نظام الربط ... ...

RNAs حشوية صغيرة- جزيئات RNA صغيرة (100-300 نيوكليوتيد) موضعية في السيتوبلازم ، تشبه الحمض النووي الريبي الصغير. [Arefiev V.A.، Lisovenko L.A. الإنجليزية الروسية قاموسمصطلحات وراثية 1995 407s.] موضوعات علم الوراثة EN scyrpssmall cytoplasmic ... ... دليل المترجم الفني

صنف RNA نووي صغير U- مجموعة من جزيئات RNA الصغيرة المرتبطة بالبروتين (من 60 إلى 400 نيوكليوتيد) والتي تشكل جزءًا مهمًا من محتويات الوصلة وتشارك في عملية استئصال الإنترونات ؛ في 4 من أصل 5 أنواع مدروسة جيدًا من Usn RNA U1 و U2 و U4 و U5 بمقدار 5 ... ... دليل المترجم الفني

المؤشرات الحيوية للحمض النووي الريبي- * المؤشرات الحيوية للـ RNA * المؤشرات الحيوية لـ RNA كمية كبيرةالنصوص البشرية التي لا ترمز لتخليق البروتين (nsbRNA أو npcRNA). في معظم الحالات ، تكون جزيئات الحمض النووي الريبي الصغيرة (miRNA ، و snoRNA) والطويلة (RNA المضاد للتردد ، و dsRNA ، وما إلى ذلك) ... علم الوراثة. قاموس موسوعي

كتب

• اشترِ 1877 غريفنا (أوكرانيا فقط)
• علم الوراثة السريرية. كتاب مدرسي (+ قرص مضغوط) ، بوشكوف نيكولاي بافلوفيتش ، بوزيريف فاليري بافلوفيتش ، سميرنيخينا سفيتلانا أناتوليفنا. تمت مراجعة جميع الفصول واستكمالها فيما يتعلق بتطوير العلوم والممارسات الطبية. الفصول الخاصة بالأمراض متعددة العوامل ، والوقاية ، وعلاج الأمراض الوراثية ، ...