Μεταμεταγραφική ρύθμιση: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
Ellenkouts (συζήτηση | συνεισφορές)
Χωρίς σύνοψη επεξεργασίας
Ellenkouts (συζήτηση | συνεισφορές)
Χωρίς σύνοψη επεξεργασίας
Γραμμή 1: Γραμμή 1:
'''ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ mRNA'''
'''ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ mRNA'''


Πρόσφατες επιστημονικές μελέτες έχουν δείξει ότι η σταθερότητα του mRNA είναι υψηλά ρυθμιζόμενη, ποικίλει κατά την ανάπτυξη και ανάλογα με τους περιβαλλοντικούς παράγοντες και ότι είναι δυνατό, συγκεκριμένα RNAsνα στοχευθούν για αποικοδόμηση (Cooperstocketal, 1997; Cairraoetal, 2005; Meyeretal, 2004; Newburryetal, 2004; Siagoetal, 2001; Tilletal, 1998). Η διαμόρφωση της σταθερότητας του mRNAπαίζει πολύ σημαντικό ρόλο στη γονιδιακή ρύθμιση.
Πρόσφατες επιστημονικές μελέτες έχουν δείξει ότι η σταθερότητα του mRNA είναι υψηλά ρυθμιζόμενη, ποικίλει κατά την ανάπτυξη και ανάλογα με τους περιβαλλοντικούς παράγοντες και ότι είναι δυνατό, συγκεκριμένα RNA να στοχευθούν για αποικοδόμηση (Cooperstock et al, 1997<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9642168|title=Control of mRNA stability and translation during Drosophila development|last=Cooperstock|first=null|last2=Lipshitz|first2=null|date=1997-12|journal=Seminars in Cell & Developmental Biology|issue=6|doi=10.1006/scdb.1997.0179|volume=8|pages=541–549|issn=1096-3634|pmid=9642168}}</ref>; Cairrao et al, 2005<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=cairrao+2005|title=Drosophila gene tazman, an orthologue of the yeast exosome component Rrp44p/Dis3, is differentially expressed during development|last=Cairrão|first=Fátima|last2=Arraiano|first2=Cecília|date=2005-3|journal=Developmental Dynamics: An Official Publication of the American Association of Anatomists|issue=3|doi=10.1002/dvdy.20269|volume=232|pages=733–737|issn=1058-8388|pmid=15704111|last3=Newbury|first3=Sarah}}</ref>; Meyer et al, 2004<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15596551|title=Messenger RNA turnover in eukaryotes: pathways and enzymes|last=Meyer|first=Sylke|last2=Temme|first2=Claudia|date=2004-7|journal=Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology|issue=4|doi=10.1080/10409230490513991|volume=39|pages=197–216|issn=1040-9238|pmid=15596551|last3=Wahle|first3=Elmar}}</ref>; Siago et al, 2001; Till et al, 1998<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10349620|title=Identification and developmental expression of a 5'-3' exoribonuclease from Drosophila melanogaster|last=Till|first=D. D.|last2=Linz|first2=B.|date=1998-12|journal=Mechanisms of Development|issue=1-2|volume=79|pages=51–55|issn=0925-4773|pmid=10349620|last3=Seago|first3=J. E.|last4=Elgar|first4=S. J.|last5=Marujo|first5=P. E.|last6=Elias|first6=M. L.|last7=Arraiano|first7=C. M.|last8=McClellan|first8=J. A.|last9=McCarthy|first9=J. E.}}</ref>). Η διαμόρφωση της σταθερότητας του mRNA παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στη γονιδιακή ρύθμιση.


Η σταθερότητα ενός mRNA μετάγραφου καθορίζεται από την ύπαρξη αλληλουχιών εντός του mRNA, γνωστών ως cis- στοιχεία, που μπορεί να έχουν προσκολλημένες trans- ενεργές RNA binding proteins για την αναστολή ή την ενίσχυση της αποσύνθεσης του mRNA.
Η σταθερότητα ενός mRNA μετάγραφου καθορίζεται από την ύπαρξη αλληλουχιών εντός του mRNA, γνωστών ως cis- στοιχεία, που μπορεί να έχουν προσκολλημένες trans- ενεργές RNA binding proteins για την αναστολή ή την ενίσχυση της αποσύνθεσης του mRNA.


Τα cis- στοιχεία είναι αλληλουχίες εντός του mRNA οι οποίες εμπλέκονται στον προσδιορισμό του βασικού χρόνου υποδιπλασιασμού ενός συγκεκριμένου mRNA, στη σταθεροποίηση ή μη του mRNA, ως ανταπόκριση σε πολυάριθμα ερεθίσματα, αλλά και στην τελική υποβάθμιση του mRNA. Βρίσκονται συνήθως στο 3’ UTR και αποτελούν στόχο για την πρόσδεση trans- ενεργών RNA- bindingproteinπαραγόντων (Hollams et al, 2002).
Τα cis- στοιχεία είναι αλληλουχίες εντός του mRNA οι οποίες εμπλέκονται στον προσδιορισμό του βασικού χρόνου υποδιπλασιασμού ενός συγκεκριμένου mRNA, στη σταθεροποίηση ή μη του mRNA, ως ανταπόκριση σε πολυάριθμα ερεθίσματα, αλλά και στην τελική υποβάθμιση του mRNA. Βρίσκονται συνήθως στο 3’ UTR και αποτελούν στόχο για την πρόσδεση trans- ενεργών RNA- binding protein παραγόντων (Hollams et al, 2002<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=hollams+2002|title=MRNA stability and the control of gene expression: implications for human disease|last=Hollams|first=Elysia M.|last2=Giles|first2=Keith M.|date=2002-10|journal=Neurochemical Research|issue=10|volume=27|pages=957–980|issn=0364-3190|pmid=12462398|last3=Thomson|first3=Andrew M.|last4=Leedman|first4=Peter J.}}</ref>).


''AUrichElements (AREs)''
''AU rich Elements (AREs)''


Δρουν ως αποσταθεροποιητές(Shaw&Kamen, 1986), είναι 50- 150 ntσε μήκος και αντιπροσωπεύουν ένα μεγάλο εύρος από AU- richαλληλουχίες (Chen&Shyu, 1995). Η αποσύνθεση του mRNAμέσω AREsείναι σημαντική για τη διατήρηση χαμηλών επιπέδων έκφρασης πολλών πρωτεϊνών.
Δρουν ως αποσταθεροποιητές (Shaw&Kamen, 1986<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22723638|title=Pillars article: a conserved AU sequence from the 3' untranslated region of GM-CSF mRNA mediates selective mRNA degradation. Cell. 1986. 46: 659-667|last=Shaw|first=Gray|last2=Kamen|first2=Robert|date=2012-07-01|journal=Journal of Immunology (Baltimore, Md.: 1950)|issue=1|volume=189|pages=5–13|issn=1550-6606|pmid=22723638}}</ref>), είναι 50- 150 ntσε μήκος και αντιπροσωπεύουν ένα μεγάλο εύρος από AU- richαλληλουχίες (Chen&Shyu, 1995<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8578590|title=AU-rich elements: characterization and importance in mRNA degradation|last=Chen|first=C. Y.|last2=Shyu|first2=A. B.|date=1995-11|journal=Trends in Biochemical Sciences|issue=11|volume=20|pages=465–470|issn=0968-0004|pmid=8578590}}</ref>). Η αποσύνθεση του mRNA μέσω AREs είναι σημαντική για τη διατήρηση χαμηλών επιπέδων έκφρασης πολλών πρωτεϊνών.


''IronResponseElements (IREs)''
''Iron Response Elements (IREs)''


Οσίδηρος συμμετέχει στη μετάφραση διαφόρων mRNAπροσδεόμενος σε 31 ή 51 δομές στελέχους- θηλιάς, τα Iron- responseElements (IREs). Τα mRNAsγια τον υποδοχέα της τρανσφερίνης, ελαφριές και βαριές αλυσίδες φεριτίνης, μια μορφή συνθετάσης ερυθρολυτικού αμινολεβουλινικού οξέος, καθώς και μια μορφή μιτοχονδριακής ακονιτάσης, ελέγχονται από IREsκαι μια πρωτεϊνη που προσδένεται σε αυτά (IREBP). ToIRE στοmRNA της φεριτίνης είναι στην 5’ πλευρική αλληλουχία και η μετάφραση του mRNAρυθμίζεται από την πρόσδεση της IREBP, της οποίας η δραστηριότητα εξαρτάται από τη συγκέντρωση σιδήρου στο κύτταρο. Αντιθέτως, το IREτου mRNAτης τρανσφερίνης βρίσκεται στην 3’ αλληλουχία και η πρόσδεση πρωτεϊνης IREBPσε αυτό ρυθμίζει την αποσύνθεση του mRNA. Επομένως, η πρόσδεση IREBPσε IREsφεριτίνης και τρανσφερίνης αυξάνει το βαθμό μετάφρασης του mRNAτρανσφερίνης και αναστέλλει τη μετάφραση mRNAφεριτίνης (Bhagavan&Ha, 2015). Τα IREsρυθμίζουν την αποσύνθεση ή τη μεταφραση του mRNA, ανάλογα με τη θέση τους (Wilkinso, 2000; Theil, 1998), έχουν μήκος 26-30 ntκαι δομή φουρκέτας.
Ο σίδηρος συμμετέχει στη μετάφραση διαφόρων mRNA, προσδεόμενος σε 31 ή 51 δομές στελέχους- θηλιάς, τα Iron- response Elements (IREs). Τα mRNA για τον υποδοχέα της τρανσφερίνης, ελαφριές και βαριές αλυσίδες φεριτίνης, μια μορφή συνθετάσης ερυθρολυτικού αμινολεβουλινικού οξέος, καθώς και μια μορφή μιτοχονδριακής ακονιτάσης, ελέγχονται από IREs και μια πρωτεϊνη που προσδένεται σε αυτά (IREBP). To IRE στο mRNA της φεριτίνης είναι στην 5’ πλευρική αλληλουχία και η μετάφραση του mRNA ρυθμίζεται από την πρόσδεση της IREBP, της οποίας η δραστηριότητα εξαρτάται από τη συγκέντρωση σιδήρου στο κύτταρο. Αντιθέτως, το IRE του mRNA της τρανσφερίνης βρίσκεται στην 3’ αλληλουχία και η πρόσδεση πρωτεϊνης IREBP σε αυτό ρυθμίζει την αποσύνθεση του mRNA. Επομένως, η πρόσδεση IREBP σε IREs φεριτίνης και τρανσφερίνης αυξάνει το βαθμό μετάφρασης του mRNA τρανσφερίνης και αναστέλλει τη μετάφραση mRNA φεριτίνης (Bhagavan&Ha, 2015). Τα IREs ρυθμίζουν την αποσύνθεση ή τη μετάφραση του mRNA, ανάλογα με τη θέση τους (Wilkinso, 2000; Theil, 1998<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9444765|title=The iron responsive element (IRE) family of mRNA regulators. Regulation of iron transport and uptake compared in animals, plants, and microorganisms|last=Theil|first=E. C.|date=1998|journal=Metal Ions in Biological Systems|volume=35|pages=403–434|issn=0161-5149|pmid=9444765}}</ref>), έχουν μήκος 26-30 nt και δομή φουρκέτας.


''Thyrotropin Releasing Hormone Receptor (TRH-R)''
''Thyrotropin Releasing Hormone Receptor (TRH-R)''


HTRHRπαράγεται στον υποθάλαμο και επηρεάζει πολυάριθμες ζωτικές λειτουργίες, όπως η σύνθεση της θυροτροπίνης (TSH), η ανάπτυξη των νευρικών κυττάρων, η γνωσιακή λειτουργία, η ανάπτυξη και η αντίληψη του πόνου. Δρα μέσω των συγγενικών υποδοχέων TRHR1 (delaPenaetal, 1992; Duthieetal, 1993) και TRHR2 (Caoetal, 1998). ΟTRHR1 εκφράζεται κυρίως στην υπόφυση (Straubetal, 1990), ενώ Ο TRHR2 στο νευρικό ιστό (Heueretal, 2000). Οι μηχανισμοί μεταμεταγραφικής τροποποίησης παίζουν καθοριστικό ρόλο στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης του TRHR1, σε επίπεδο αποσύνθεσης του RNA (Fujimotoetal, 1992).
H TRHR παράγεται στον υποθάλαμο και επηρεάζει πολυάριθμες ζωτικές λειτουργίες, όπως η σύνθεση της θυροτροπίνης (TSH), η ανάπτυξη των νευρικών κυττάρων, η γνωσιακή λειτουργία, η ανάπτυξη και η αντίληψη του πόνου. Δρα μέσω των συγγενικών υποδοχέων TRHR1 (de la Pena et al, 1992<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1334485|title=Two isoforms of the thyrotropin-releasing hormone receptor generated by alternative splicing have indistinguishable functional properties|last=de la Peña|first=P.|last2=Delgado|first2=L. M.|date=1992-12-25|journal=The Journal of Biological Chemistry|issue=36|volume=267|pages=25703–25708|issn=0021-9258|pmid=1334485|last3=del Camino|first3=D.|last4=Barros|first4=F.}}</ref>; Duthie et al, 1993<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=duthie+1993+trhr|title=Cloning and characterization of a cDNA encoding a novel subtype of rat thyrotropin-releasing hormone receptor|last=Cao|first=J.|last2=O'Donnell|first2=D.|date=1998-11-27|journal=The Journal of Biological Chemistry|issue=48|volume=273|pages=32281–32287|issn=0021-9258|pmid=9822707|last3=Vu|first3=H.|last4=Payza|first4=K.|last5=Pou|first5=C.|last6=Godbout|first6=C.|last7=Jakob|first7=A.|last8=Pelletier|first8=M.|last9=Lembo|first9=P.}}</ref>) και TRHR2 (Cao et al, 1998<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=cao+1998+trhr|title=Cloning and characterization of a cDNA encoding a novel subtype of rat thyrotropin-releasing hormone receptor|last=Cao|first=J.|last2=O'Donnell|first2=D.|date=1998-11-27|journal=The Journal of Biological Chemistry|issue=48|volume=273|pages=32281–32287|issn=0021-9258|pmid=9822707|last3=Vu|first3=H.|last4=Payza|first4=K.|last5=Pou|first5=C.|last6=Godbout|first6=C.|last7=Jakob|first7=A.|last8=Pelletier|first8=M.|last9=Lembo|first9=P.}}</ref>). Ο TRHR1 εκφράζεται κυρίως στην υπόφυση (Straub et al, 1990<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2175902|title=Expression cloning of a cDNA encoding the mouse pituitary thyrotropin-releasing hormone receptor|last=Straub|first=R. E.|last2=Frech|first2=G. C.|date=1990-12|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|issue=24|volume=87|pages=9514–9518|issn=0027-8424|pmid=2175902|last3=Joho|first3=R. H.|last4=Gershengorn|first4=M. C.}}</ref>), ενώ Ο TRHR2 στο νευρικό ιστό (Heuer et al, 2000<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11064370|title=Expression of thyrotropin-releasing hormone receptor 2 (TRH-R2) in the central nervous system of rats|last=Heuer|first=H.|last2=Schäfer|first2=M. K.|date=2000-12-11|journal=The Journal of Comparative Neurology|issue=2|volume=428|pages=319–336|issn=0021-9967|pmid=11064370|last3=O'Donnell|first3=D.|last4=Walker|first4=P.|last5=Bauer|first5=K.}}</ref>). Οι μηχανισμοί μεταμεταγραφικής τροποποίησης παίζουν καθοριστικό ρόλο στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης του TRHR1, σε επίπεδο αποσύνθεσης του RNA (Fujimoto et al, 1992<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1324930|title=Regulation by thyrotropin-releasing hormone (TRH) of TRH receptor mRNA degradation in rat pituitary GH3 cells|last=Narayanan|first=C. S.|last2=Fujimoto|first2=J.|date=1992-08-25|journal=The Journal of Biological Chemistry|issue=24|volume=267|pages=17296–17303|issn=0021-9258|pmid=1324930|last3=Geras-Raaka|first3=E.|last4=Gershengorn|first4=M. C.}}</ref>).


'''ΓΟΝΙΔΙΑΚΗ ΑΠΟΣΙΩΠΗΣΗ ΜΕ miRNA KAI siRNA'''
'''ΓΟΝΙΔΙΑΚΗ ΑΠΟΣΙΩΠΗΣΗ ΜΕ miRNA KAI siRNA'''
Γραμμή 27: Γραμμή 27:
Τα siRNA και τα miRNA προσδένονται σε πρωτεΐνες μέλη του κλάδου Ago της οικογένειας Argonaute, ενώ τα piRNA σε μέλη του κλάδου Piwi. Τα miRNA δρουν ως ρυθμιστές ενδογενών γονιδίων, ενώ τα siRNA ως υπερασπιστές της ακεραιότητας του γονιδιώματος, εναντίον ξένων νουκλεϊκών οξέων-εισβολέων.
Τα siRNA και τα miRNA προσδένονται σε πρωτεΐνες μέλη του κλάδου Ago της οικογένειας Argonaute, ενώ τα piRNA σε μέλη του κλάδου Piwi. Τα miRNA δρουν ως ρυθμιστές ενδογενών γονιδίων, ενώ τα siRNA ως υπερασπιστές της ακεραιότητας του γονιδιώματος, εναντίον ξένων νουκλεϊκών οξέων-εισβολέων.


Τα μονόκλωνα miRNA και siRNA σχετίζονται με το RNA induced silencing complex (RISC) (Hammond et al, 2000). Σε όλες τις περιπτώσεις, η ταυτότητα του γονιδίου που πρόκειται να σιγηθεί καθορίζεται από το μέρος του μικρού RNA που αναγνωρίζει το στόχο μέσω Watson-Crick base pairing. Έτσι, η σίγηση με miRNA και siRNA μπορεί εύκολα να επαναπρογραμματιστεί.
Τα μονόκλωνα miRNA και siRNA σχετίζονται με το Επαγόμενο από RNA σύμπλοκο αποσιώπησης, (RNA Induced Silencing Complex, RISC) (Hammond, 2000<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=hammond+2000+mirna|title=An overview of microRNAs|last=Hammond|first=Scott M.|date=2015-06-29|journal=Advanced Drug Delivery Reviews|doi=10.1016/j.addr.2015.05.001|volume=87|pages=3–14|issn=1872-8294|pmc=PMC4504744|pmid=25979468}}</ref>). Σε όλες τις περιπτώσεις, η ταυτότητα του γονιδίου που πρόκειται να σιγηθεί καθορίζεται από το μέρος του μικρού RNA που αναγνωρίζει το στόχο μέσω Watson-Crick base pairing. Έτσι, η σίγηση με miRNA και siRNA μπορεί εύκολα να επαναπρογραμματιστεί.


Τα miRNA αποτελούνται από έως και 25 αλληλουχίες RNA, μερικώς συμπληρωματικές των 3’ UTR του mRNA- στόχου. Τα primary miRNA (pri- miRNA) μετάγραφά τους διασπώνται αρχικά στον πυρήνα από την Drosha, ένα ένζυμο RNaseIII. Αργότερα μεταφέρονται στο κυτταρόπλασμα, με τη βοήθεια του μορίου exportin-5 και εκεί μετατρέπονται σε δίκλωνες αλυσίδες miRNA/miRNA, με την καταλυτική δράση του RNaseIII ενζύμου Dicer, το οποίο αφαιρεί τη θηλιά της δίκλωνης αλυσίδας. Η αλυσίδα miRNA, μαζί με την ενδονουκλεάση AGO2 και άλλες πρωτεϊνες, σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα ενζύμων, το RNA- inducedsilencingcomplex (RISC). Τα miRNA καθοδηγούν το RISC στο mRNA- στόχο, μέσω μερικώς συμπληρωματικών αλληλουχιών, για την καταστολή της γονιδιακής έκφρασης. Τα miRNA έχουν βρεθεί σε ευκαρυωτικούς φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς και κωδικοποιούνται από πλήθος γονιδίων.
Τα miRNA αποτελούνται από έως και 25 αλληλουχίες RNA, μερικώς συμπληρωματικές των 3’ UTR του mRNA- στόχου. Τα primary miRNA (pri- miRNA) μετάγραφά τους διασπώνται αρχικά στον πυρήνα από την Drosha, ένα ένζυμο RNaseIII. Αργότερα μεταφέρονται στο κυτταρόπλασμα, με τη βοήθεια του μορίου exportin-5 και εκεί μετατρέπονται σε δίκλωνες αλυσίδες miRNA/miRNA, με την καταλυτική δράση του RNaseIII ενζύμου Dicer, το οποίο αφαιρεί τη θηλιά της δίκλωνης αλυσίδας. Η αλυσίδα miRNA, μαζί με την ενδονουκλεάση AGO2 και άλλες πρωτεϊνες, σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα ενζύμων, το RNA- inducedsilencingcomplex (RISC). Τα miRNA καθοδηγούν το RISC στο mRNA- στόχο, μέσω μερικώς συμπληρωματικών αλληλουχιών, για την καταστολή της γονιδιακής έκφρασης. Τα miRNA έχουν βρεθεί σε ευκαρυωτικούς φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς και κωδικοποιούνται από πλήθος γονιδίων.
Γραμμή 33: Γραμμή 33:
Τα siRNA είναι δίκλωνα μόρια RNA, μήκους έως και 21 nt, επεξεργάζονται με τον ίδιο τρόπο από το Dicer, το οποίο οδηγεί στη δημιουργία δύο εξέχοντων νουκλεοτιδίων στα 3’ άκρα. Αυτά τα dsRNA εμπλέκονται στο RNAi μονοπάτι, σχηματίζοντας RISC με AGO2 και άλλες πρωτεϊνες και οδηγώντας το στην αλληλουχία mRNA- στόχο, αναστέλλοντας τη μετάφρασή της.
Τα siRNA είναι δίκλωνα μόρια RNA, μήκους έως και 21 nt, επεξεργάζονται με τον ίδιο τρόπο από το Dicer, το οποίο οδηγεί στη δημιουργία δύο εξέχοντων νουκλεοτιδίων στα 3’ άκρα. Αυτά τα dsRNA εμπλέκονται στο RNAi μονοπάτι, σχηματίζοντας RISC με AGO2 και άλλες πρωτεϊνες και οδηγώντας το στην αλληλουχία mRNA- στόχο, αναστέλλοντας τη μετάφρασή της.


Η λειτουργική εξειδίκευση μεταξύ miRNA και siRNA σίγησης είναι ξεκάθαρη στα φυτά, στις μύγες, στα σκουλήκια, ακόμη και μεταξύ μελών του ίδιου κλάδου (Yigit et al, 2006).
Η λειτουργική εξειδίκευση μεταξύ miRNA και siRNA σίγησης είναι ξεκάθαρη στα φυτά, στις μύγες, στα σκουλήκια, ακόμη και μεταξύ μελών του ίδιου κλάδου (Yigit et al, 2006<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17110334|title=Analysis of the C. elegans Argonaute family reveals that distinct Argonautes act sequentially during RNAi|last=Yigit|first=Erbay|last2=Batista|first2=Pedro J.|date=2006-11-17|journal=Cell|issue=4|doi=10.1016/j.cell.2006.09.033|volume=127|pages=747–757|issn=0092-8674|pmid=17110334|last3=Bei|first3=Yanxia|last4=Pang|first4=Ka Ming|last5=Chen|first5=Chun-Chieh G.|last6=Tolia|first6=Niraj H.|last7=Joshua-Tor|first7=Leemor|last8=Mitani|first8=Shohei|last9=Simard|first9=Martin J.}}</ref>).


Η κινητήρια δύναμη του RNAi είναι ένα μεγάλο γραμμικό και απόλυτα συζευγμένο δίκλωνο μόριο RNA, προερχόμενο από το περιβάλλον ή κατευθείαν από τον πυρήνα (Mello and Conte, 2004). Τα dsRNA μόρια αυτά επεξεργάζονται από την Dicer μέσα στα siRNA που ρυθμίζουν την γονιδιακή σίγηση.
Η κινητήρια δύναμη του RNAi είναι ένα μεγάλο γραμμικό και απόλυτα συζευγμένο δίκλωνο μόριο RNA, προερχόμενο από το περιβάλλον ή κατευθείαν από τον πυρήνα (Mello and Conte, 2004<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=mello+conte+2004|title=Revealing the world of RNA interference|last=Mello|first=Craig C.|last2=Conte|first2=Darryl|date=2004-09-16|journal=Nature|issue=7006|doi=10.1038/nature02872|volume=431|pages=338–342|issn=1476-4687|pmid=15372040}}</ref>). Τα dsRNA μόρια αυτά επεξεργάζονται από την Dicer μέσα στα siRNA που ρυθμίζουν την γονιδιακή σίγηση.


Τα siRNA δρουν για την άμυνα του γονιδιώματος και δεν είναι μόνο προϊόντα από ξένα νουκλεικά οξέα, αλλά προκύπτουν και από ενδογενείς γονιδιωματικούς τόπους. Διαφέρουν από τα ενδογενή siRNA στο ότι αυτά ή οι πρόδρομοί τους περνάνε υποχρεωτικά από μια πυρηνική φάση.
Τα siRNA δρουν για την άμυνα του γονιδιώματος και δεν είναι μόνο προϊόντα από ξένα νουκλεικά οξέα, αλλά προκύπτουν και από ενδογενείς γονιδιωματικούς τόπους. Διαφέρουν από τα ενδογενή siRNA στο ότι αυτά ή οι πρόδρομοί τους περνάνε υποχρεωτικά από μια πυρηνική φάση.


Η κυριότερη διαφορά των miRNA και siRNA εντοπίζεται στην ακρίβεια των άκρων τους. Τα microRNA συμπεριφέρονται ως παραδοσιακά πολυμερή προϊόντα της λειτουργίας των γονιδίων και συνεπώς τα περισσότερα είδη έχουν πολύ συγκεκριμένα άκρα με ελάχιστη διαφοροποίηση. Αντιθέτως τα siRNA είναι περισσότερο ετερογενή όσον αφορά τη σύσταση των άκρων τους. Επίσης, τα miRNA είναι κατάλοιπα RNA μήκους 21 nt, που προέρχονται από μεγαλύτερα RNA που περιέχουν ατελώς συζευγμένα τμήματα μεγέθους 70 nt με δομή φουρκέτας και αποτελούν τον πρόδρομο του ώριμου miRNA. Τα siRNA από την άλλη, ενώ έχουν παρόμοιο μήκος, προέρχονται από μεγαλύτερα τέλεια συζευγμένα δίκλωνα μόρια RNA ενδογενούς ή εξωγενούς προέλευσης (Ambros et al, 2003). Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η διάκριση των miRNA και siRNA βασίζεται αποκλειστικά στη διαφορετική τους προέλευση και βιογένεση και είναι ανεξάρτητη του βαθμού συμπληρωματικότητας του στόχου και της ικανότητας του 21 nt RNA να προωθήσει το ενδονουκλεολυτικό σχίσιμο του mRNA στόχου.
Η κυριότερη διαφορά των miRNA και siRNA εντοπίζεται στην ακρίβεια των άκρων τους. Τα microRNA συμπεριφέρονται ως παραδοσιακά πολυμερή προϊόντα της λειτουργίας των γονιδίων και συνεπώς τα περισσότερα είδη έχουν πολύ συγκεκριμένα άκρα με ελάχιστη διαφοροποίηση. Αντιθέτως τα siRNA είναι περισσότερο ετερογενή όσον αφορά τη σύσταση των άκρων τους. Επίσης, τα miRNA είναι κατάλοιπα RNA μήκους 21 nt, που προέρχονται από μεγαλύτερα RNA που περιέχουν ατελώς συζευγμένα τμήματα μεγέθους 70 nt με δομή φουρκέτας και αποτελούν τον πρόδρομο του ώριμου miRNA. Τα siRNA από την άλλη, ενώ έχουν παρόμοιο μήκος, προέρχονται από μεγαλύτερα τέλεια συζευγμένα δίκλωνα μόρια RNA ενδογενούς ή εξωγενούς προέλευσης (Ambros et al, 2003<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=ambros+2003+rnai|title=MicroRNAs and other tiny endogenous RNAs in C. elegans|last=Ambros|first=Victor|last2=Lee|first2=Rosalind C.|date=2003-05-13|journal=Current biology: CB|issue=10|volume=13|pages=807–818|issn=0960-9822|pmid=12747828|last3=Lavanway|first3=Ann|last4=Williams|first4=Peter T.|last5=Jewell|first5=David}}</ref>). Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η διάκριση των miRNA και siRNA βασίζεται αποκλειστικά στη διαφορετική τους προέλευση και βιογένεση και είναι ανεξάρτητη του βαθμού συμπληρωματικότητας του στόχου και της ικανότητας του 21 nt RNA να προωθήσει το ενδονουκλεολυτικό σχίσιμο του mRNA στόχου.


'''DICER'''
'''DICER'''


Μία τάξη μεγάλων RNase III ενζύμων χαρακτηρίζεται από διάφορους τομείς με συγκεκριμένη σειρά, από το αμινο- προς το καρβοξυ- τέρμα: έναν τομέα DEXD/H ATPase, έναν DUF283, έναν PAZ τομέα, δύο διαδοχικούς RNase III τομείς και έναν dsRNA-bnding τομέα (dsRBD). Ένας γενικός κανόνας προτείνει ότι οργανισμοί με πολλαπλές DICER παρουσιάζουν λειτουργική εξειδίκευση μεταξύ τους. Για παράδειγμα, στη Drosophila η Dicer 1 είναι απαραίτητη για τη βιογένεση του miRNA, ενώ η Dicer 2 χρειάζεται περισσότερο για το μονοπάτι του siRNA (Tomari and Zamore, 2005).
Μία τάξη μεγάλων RNase III ενζύμων χαρακτηρίζεται από διάφορους τομείς με συγκεκριμένη σειρά, από το αμινο- προς το καρβοξυ- τέρμα: έναν τομέα DEXD/H ATPase, έναν DUF283, έναν PAZ τομέα, δύο διαδοχικούς RNase III τομείς και έναν dsRNA-bnding τομέα (dsRBD). Ένας γενικός κανόνας προτείνει ότι οργανισμοί με πολλαπλές DICER παρουσιάζουν λειτουργική εξειδίκευση μεταξύ τους. Για παράδειγμα, στη Drosophila η Dicer 1 είναι απαραίτητη για τη βιογένεση του miRNA, ενώ η Dicer 2 χρειάζεται περισσότερο για το μονοπάτι του siRNA (Tomari and Zamore, 2005<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16271386|title=Passenger-strand cleavage facilitates assembly of siRNA into Ago2-containing RNAi enzyme complexes|last=Matranga|first=Christian|last2=Tomari|first2=Yukihide|date=2005-11-18|journal=Cell|issue=4|doi=10.1016/j.cell.2005.08.044|volume=123|pages=607–620|issn=0092-8674|pmid=16271386|last3=Shin|first3=Chanseok|last4=Bartel|first4=David P.|last5=Zamore|first5=Phillip D.}}</ref>).


Οι πρωτεϊνες Dicer σχίζουν τα δίκλωνα πρόδρομα RNA με τη βοήθεια δύο τομέων RNase ΙΙΙ. Η επεξεργασία γίνεται στα άκρα του dsRNA που σχετίζονται με τον PAZ τομέα, ο οποίος υπάρχει στις περισσότερες Dicer. Το υπόστρωμα τοποθετείται αργότερα στα ενεργά μέρη των RNase ΙΙΙ τομέων, που αποκόπτουν το miRNA/siNRA δίκλωνο μόριο, μήκους 20-30 nt, από τον πρόδρομό τους.
Οι πρωτεϊνες Dicer σχίζουν τα δίκλωνα πρόδρομα RNA με τη βοήθεια δύο τομέων RNase ΙΙΙ. Η επεξεργασία γίνεται στα άκρα του dsRNA που σχετίζονται με τον PAZ τομέα, ο οποίος υπάρχει στις περισσότερες Dicer. Το υπόστρωμα τοποθετείται αργότερα στα ενεργά μέρη των RNase ΙΙΙ τομέων, που αποκόπτουν το miRNA/siNRA δίκλωνο μόριο, μήκους 20-30 nt, από τον πρόδρομό τους.
Γραμμή 51: Γραμμή 51:
'''ARGONAUTE'''
'''ARGONAUTE'''


Η υπεροικογένεια των Argonaute χωρίζεται σε τρεις ξεχωριστές υποομάδες: την ομάδα PIWI (που προσδένεται σε piRNA), την ομάδα AGO (που προσδένεται σε miRNA και siRNA) και μια τρίτη ομάδα που έχει βρεθεί και μελετηθεί μόνο σε νηματώδεις (Yigit et al, 2006). Οι Argonaute είναι κεντρικοί, καθοριστικοί παράγοντες του RISC. Τα δίκλωνα προϊόντα της Dicer εισέρχονται σε ένα μονοπάτι του RISC, που περιλαμβάνει την εκτύλιξη του δίκλωνου μορίου, επιτρέποντας σε μία από τις δύο αλυσίδες να σχηματίσει σταθερή σύνδεση με την πρωτεΐνη Ago (Meister and Tuschl, 2004; Tomari and Zamore, 2005). Η αλυσίδα αυτή καθοδηγεί την αναγνώριση του στόχου μέσω Watson- Crick base pairing και η άλλη αλυσίδα απορρίπτεται.
Η υπεροικογένεια των Argonaute χωρίζεται σε τρεις ξεχωριστές υποομάδες: την ομάδα PIWI (που προσδένεται σε piRNA), την ομάδα AGO (που προσδένεται σε miRNA και siRNA) και μια τρίτη ομάδα που έχει βρεθεί και μελετηθεί μόνο σε νηματώδεις (Yigit et al, 2006). Οι Argonaute είναι κεντρικοί, καθοριστικοί παράγοντες του RISC. Τα δίκλωνα προϊόντα της Dicer εισέρχονται σε ένα μονοπάτι του RISC, που περιλαμβάνει την εκτύλιξη του δίκλωνου μορίου, επιτρέποντας σε μία από τις δύο αλυσίδες να σχηματίσει σταθερή σύνδεση με την πρωτεΐνη Ago (Meister and Tuschl, 2004<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15372041|title=Mechanisms of gene silencing by double-stranded RNA|last=Meister|first=Gunter|last2=Tuschl|first2=Thomas|date=2004-09-16|journal=Nature|issue=7006|doi=10.1038/nature02873|volume=431|pages=343–349|issn=1476-4687|pmid=15372041}}</ref>; Tomari and Zamore, 2005). Η αλυσίδα αυτή καθοδηγεί την αναγνώριση του στόχου μέσω Watson- Crick base pairing και η άλλη αλυσίδα απορρίπτεται.


Οι πρωτεΐνες Argonaute έχουν 4 σαφείς τομείς: τον τομέα PAZ (που υπάρχει και στις Dicer), τον PIWI, τον Ν και τον MID τομέα. Η δομή τους είναι δίλοβη, με τον έναν λοβό να αποτελείται από τον PAZ τομέα και τον άλλο από τον PIWI και τους γειτονικούς N και MID τομείς. Ο τομέας PIWI υιοθετεί μία RNase H- like αναδίπλωση, που σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να δράσει ως καταλύτης στο ενδονουκλεολυτικό σχίσιμο ενός στόχου με συζευγμένες βάσεις (Parker et al, 2004; Song et al, 2004).
Οι πρωτεΐνες Argonaute έχουν 4 σαφείς τομείς: τον τομέα PAZ (που υπάρχει και στις Dicer), τον PIWI, τον Ν και τον MID τομέα. Η δομή τους είναι δίλοβη, με τον έναν λοβό να αποτελείται από τον PAZ τομέα και τον άλλο από τον PIWI και τους γειτονικούς N και MID τομείς. Ο τομέας PIWI υιοθετεί μία RNase H- like αναδίπλωση, που σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να δράσει ως καταλύτης στο ενδονουκλεολυτικό σχίσιμο ενός στόχου με συζευγμένες βάσεις (Parker et al, 2004<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17043360|title=Interactions between the RNA interference effector protein Ago1 and 14-3-3 proteins: consequences for cell cycle progression|last=Stoica|first=Cezar|last2=Carmichael|first2=Jon B.|date=2006-12-08|journal=The Journal of Biological Chemistry|issue=49|doi=10.1074/jbc.M604476200|volume=281|pages=37646–37651|issn=0021-9258|pmid=17043360|last3=Parker|first3=Henry|last4=Pare|first4=Justin|last5=Hobman|first5=Tom C.}}</ref>; Song et al, 2004<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15284453|title=Crystal structure of Argonaute and its implications for RISC slicer activity|last=Song|first=Ji-Joon|last2=Smith|first2=Stephanie K.|date=2004-09-03|journal=Science (New York, N.Y.)|issue=5689|doi=10.1126/science.1102514|volume=305|pages=1434–1437|issn=1095-9203|pmid=15284453|last3=Hannon|first3=Gregory J.|last4=Joshua-Tor|first4=Leemor}}</ref>).


Παρόλο που τα μονόκλωνα siRNA μπορούν να συνδεθούν κατευθείαν με πρωτεΐνες Argonaute (Rivas et al, 2005), τα δίκλωνα siRNA που δημιουργούνται από την Dicer δεν μπορούν και βασίζονται σε μονοπάτια siRISC. Διαφορετικές κατηγορίες siRNA βασίζονται σε διαφορετικές πρωτεΐνες για να λειτουργήσουν και ως εκ τούτου έχουν διαφορετική βιογένεση και μονοπάτια RISC.
Παρόλο που τα μονόκλωνα siRNA μπορούν να συνδεθούν κατευθείαν με πρωτεΐνες Argonaute (Rivas et al, 2005<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16284623|title=A role for the P-body component GW182 in microRNA function|last=Liu|first=Jidong|last2=Rivas|first2=Fabiola V.|date=2005-12|journal=Nature Cell Biology|issue=12|doi=10.1038/ncb1333|volume=7|pages=1261–1266|issn=1465-7392|pmc=PMC1804202|pmid=16284623|last3=Wohlschlegel|first3=James|last4=Yates|first4=John R.|last5=Parker|first5=Roy|last6=Hannon|first6=Gregory J.}}</ref>), τα δίκλωνα siRNA που δημιουργούνται από την Dicer δεν μπορούν και βασίζονται σε μονοπάτια siRISC. Διαφορετικές κατηγορίες siRNA βασίζονται σε διαφορετικές πρωτεΐνες για να λειτουργήσουν και ως εκ τούτου έχουν διαφορετική βιογένεση και μονοπάτια RISC.


'''RISC'''
'''RISC'''


O μηχανισμός RISC είναι παρόμοιος για τα miRNA και τα siRNA και ξεκινάει με τη φόρτωση των δίκλωνων miRNA/miRNA* ή των siRNA στην Ago (duplex loading) (Κawamata et al., 2010). Αυτό οδηγεί στη δημιουργία ενός συμπλόκου που αποτελείται από την AGO και το δίκλωνο μικρό RNA, που ονομάζεται preRISC. Η διαδικασία αυτή είναι δυναμική και απαιτεί υδρόλυση της ATP. Ο κλώνος- επιβάτης προκαθορίζεται από την πόλωση της φόρτωσης στην AGO (Schwarz et al, 2003; Khvorova et al, 2003). Ο κλώνος- οδηγός είναι εκείνος που συνορεύει με το θερμοδυναμικά λιγότερο σταθερό base pairing, στο 5’ άκρο. Το δεύτερο στάδιο είναι το στάδιο της σφήνας (wedging), κατά το οποίο ο Ν τομέας της Ago στρέφεται προς τα έξω και λειτουργόντας σαν σφήνα χωρίζει τις συζευγμένες βάσεις στο 3’ άκρο. Το τρίτο και τελευταίο στάδιο του RISC ονομάζεται αποβολή του επιβάτη (passenger ejection). Τα δύο μικρά RNA διαχωρίζονται και ο κλώνος- επιβάτης απορρίπτεται από την Ago.
O μηχανισμός RISC είναι παρόμοιος για τα miRNA και τα siRNA και ξεκινάει με τη φόρτωση των δίκλωνων miRNA/miRNA* ή των siRNA στην Ago (duplex loading) (Κawamata et al., 2010<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20395147|title=Making RISC|last=Kawamata|first=Tomoko|last2=Tomari|first2=Yukihide|date=2010-7|journal=Trends in Biochemical Sciences|issue=7|doi=10.1016/j.tibs.2010.03.009|volume=35|pages=368–376|issn=0968-0004|pmid=20395147}}</ref>). Αυτό οδηγεί στη δημιουργία ενός συμπλόκου που αποτελείται από την AGO και το δίκλωνο μικρό RNA, που ονομάζεται preRISC. Η διαδικασία αυτή είναι δυναμική και απαιτεί υδρόλυση της ATP. Ο κλώνος- επιβάτης προκαθορίζεται από την πόλωση της φόρτωσης στην AGO (Schwarz et al, 2003<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=schwarz+2003+risc|title=Asymmetry in the assembly of the RNAi enzyme complex|last=Schwarz|first=Dianne S.|last2=Hutvágner|first2=György|date=2003-10-17|journal=Cell|issue=2|volume=115|pages=199–208|issn=0092-8674|pmid=14567917|last3=Du|first3=Tingting|last4=Xu|first4=Zuoshang|last5=Aronin|first5=Neil|last6=Zamore|first6=Phillip D.}}</ref>; Khvorova et al, 2003<ref>{{Cite journal|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14567918|title=Functional siRNAs and miRNAs exhibit strand bias|last=Khvorova|first=Anastasia|last2=Reynolds|first2=Angela|date=2003-10-17|journal=Cell|issue=2|volume=115|pages=209–216|issn=0092-8674|pmid=14567918|last3=Jayasena|first3=Sumedha D.}}</ref>). Ο κλώνος- οδηγός είναι εκείνος που συνορεύει με το θερμοδυναμικά λιγότερο σταθερό base pairing, στο 5’ άκρο. Το δεύτερο στάδιο είναι το στάδιο της σφήνας (wedging), κατά το οποίο ο Ν τομέας της Ago στρέφεται προς τα έξω και λειτουργόντας σαν σφήνα χωρίζει τις συζευγμένες βάσεις στο 3’ άκρο. Το τρίτο και τελευταίο στάδιο του RISC ονομάζεται αποβολή του επιβάτη (passenger ejection). Τα δύο μικρά RNA διαχωρίζονται και ο κλώνος- επιβάτης απορρίπτεται από την Ago.

Έκδοση από την 17:44, 25 Μαΐου 2018

ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ mRNA

Πρόσφατες επιστημονικές μελέτες έχουν δείξει ότι η σταθερότητα του mRNA είναι υψηλά ρυθμιζόμενη, ποικίλει κατά την ανάπτυξη και ανάλογα με τους περιβαλλοντικούς παράγοντες και ότι είναι δυνατό, συγκεκριμένα RNA να στοχευθούν για αποικοδόμηση (Cooperstock et al, 1997[1]; Cairrao et al, 2005[2]; Meyer et al, 2004[3]; Siago et al, 2001; Till et al, 1998[4]). Η διαμόρφωση της σταθερότητας του mRNA παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στη γονιδιακή ρύθμιση.

Η σταθερότητα ενός mRNA μετάγραφου καθορίζεται από την ύπαρξη αλληλουχιών εντός του mRNA, γνωστών ως cis- στοιχεία, που μπορεί να έχουν προσκολλημένες trans- ενεργές RNA binding proteins για την αναστολή ή την ενίσχυση της αποσύνθεσης του mRNA.

Τα cis- στοιχεία είναι αλληλουχίες εντός του mRNA οι οποίες εμπλέκονται στον προσδιορισμό του βασικού χρόνου υποδιπλασιασμού ενός συγκεκριμένου mRNA, στη σταθεροποίηση ή μη του mRNA, ως ανταπόκριση σε πολυάριθμα ερεθίσματα, αλλά και στην τελική υποβάθμιση του mRNA. Βρίσκονται συνήθως στο 3’ UTR και αποτελούν στόχο για την πρόσδεση trans- ενεργών RNA- binding protein παραγόντων (Hollams et al, 2002[5]).

AU rich Elements (AREs)

Δρουν ως αποσταθεροποιητές (Shaw&Kamen, 1986[6]), είναι 50- 150 ntσε μήκος και αντιπροσωπεύουν ένα μεγάλο εύρος από AU- richαλληλουχίες (Chen&Shyu, 1995[7]). Η αποσύνθεση του mRNA μέσω AREs είναι σημαντική για τη διατήρηση χαμηλών επιπέδων έκφρασης πολλών πρωτεϊνών.

Iron Response Elements (IREs)

Ο σίδηρος συμμετέχει στη μετάφραση διαφόρων mRNA, προσδεόμενος σε 31 ή 51 δομές στελέχους- θηλιάς, τα Iron- response Elements (IREs). Τα mRNA για τον υποδοχέα της τρανσφερίνης, ελαφριές και βαριές αλυσίδες φεριτίνης, μια μορφή συνθετάσης ερυθρολυτικού αμινολεβουλινικού οξέος, καθώς και μια μορφή μιτοχονδριακής ακονιτάσης, ελέγχονται από IREs και μια πρωτεϊνη που προσδένεται σε αυτά (IREBP). To IRE στο mRNA της φεριτίνης είναι στην 5’ πλευρική αλληλουχία και η μετάφραση του mRNA ρυθμίζεται από την πρόσδεση της IREBP, της οποίας η δραστηριότητα εξαρτάται από τη συγκέντρωση σιδήρου στο κύτταρο. Αντιθέτως, το IRE του mRNA της τρανσφερίνης βρίσκεται στην 3’ αλληλουχία και η πρόσδεση πρωτεϊνης IREBP σε αυτό ρυθμίζει την αποσύνθεση του mRNA. Επομένως, η πρόσδεση IREBP σε IREs φεριτίνης και τρανσφερίνης αυξάνει το βαθμό μετάφρασης του mRNA τρανσφερίνης και αναστέλλει τη μετάφραση mRNA φεριτίνης (Bhagavan&Ha, 2015). Τα IREs ρυθμίζουν την αποσύνθεση ή τη μετάφραση του mRNA, ανάλογα με τη θέση τους (Wilkinso, 2000; Theil, 1998[8]), έχουν μήκος 26-30 nt και δομή φουρκέτας.

Thyrotropin Releasing Hormone Receptor (TRH-R)

H TRHR παράγεται στον υποθάλαμο και επηρεάζει πολυάριθμες ζωτικές λειτουργίες, όπως η σύνθεση της θυροτροπίνης (TSH), η ανάπτυξη των νευρικών κυττάρων, η γνωσιακή λειτουργία, η ανάπτυξη και η αντίληψη του πόνου. Δρα μέσω των συγγενικών υποδοχέων TRHR1 (de la Pena et al, 1992[9]; Duthie et al, 1993[10]) και TRHR2 (Cao et al, 1998[11]). Ο TRHR1 εκφράζεται κυρίως στην υπόφυση (Straub et al, 1990[12]), ενώ Ο TRHR2 στο νευρικό ιστό (Heuer et al, 2000[13]). Οι μηχανισμοί μεταμεταγραφικής τροποποίησης παίζουν καθοριστικό ρόλο στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης του TRHR1, σε επίπεδο αποσύνθεσης του RNA (Fujimoto et al, 1992[14]).

ΓΟΝΙΔΙΑΚΗ ΑΠΟΣΙΩΠΗΣΗ ΜΕ miRNA KAI siRNA

Σημαντικό βήμα για την επιστήμη θεωρείται η ανακάλυψη μικρών (20-30 nt), μη κωδικών RNA, τα οποία ρυθμίζουν γονίδια και γονιδιώματα, σε επίπεδο μετγραφικό και μεταμεταγραφικό. Η δράση των μικρών RNA είναι γενικότερα ανασταλτική, και δρουν ως εξειδικευμένοι παράγοντες που καθοδηγούν προσδεμένες πρωτεΐνες, μέσω αλληλεπιδράσεων σύζευξης βάσεων. Ρυθμιστικά μονοπάτια που ελέγχονται από αυτά τα μικρά RNAs ονομάζονται γενικά RNA interference (RNAi), ή RNA silencing.

Υπάρχουν τρεις βασικές κατηγορίες μικρών μη κωδικών RNA: τα short interfering RNA (siRNA), τα microRNA (miRNA) και τα piwi interacting RNA (piRNA). Όλα χαρακτηρίζονται από τη δίκλωνη φύση των προδρόμων τους.

Τα siRNA και τα miRNA προσδένονται σε πρωτεΐνες μέλη του κλάδου Ago της οικογένειας Argonaute, ενώ τα piRNA σε μέλη του κλάδου Piwi. Τα miRNA δρουν ως ρυθμιστές ενδογενών γονιδίων, ενώ τα siRNA ως υπερασπιστές της ακεραιότητας του γονιδιώματος, εναντίον ξένων νουκλεϊκών οξέων-εισβολέων.

Τα μονόκλωνα miRNA και siRNA σχετίζονται με το Επαγόμενο από RNA σύμπλοκο αποσιώπησης, (RNA Induced Silencing Complex, RISC) (Hammond, 2000[15]). Σε όλες τις περιπτώσεις, η ταυτότητα του γονιδίου που πρόκειται να σιγηθεί καθορίζεται από το μέρος του μικρού RNA που αναγνωρίζει το στόχο μέσω Watson-Crick base pairing. Έτσι, η σίγηση με miRNA και siRNA μπορεί εύκολα να επαναπρογραμματιστεί.

Τα miRNA αποτελούνται από έως και 25 αλληλουχίες RNA, μερικώς συμπληρωματικές των 3’ UTR του mRNA- στόχου. Τα primary miRNA (pri- miRNA) μετάγραφά τους διασπώνται αρχικά στον πυρήνα από την Drosha, ένα ένζυμο RNaseIII. Αργότερα μεταφέρονται στο κυτταρόπλασμα, με τη βοήθεια του μορίου exportin-5 και εκεί μετατρέπονται σε δίκλωνες αλυσίδες miRNA/miRNA, με την καταλυτική δράση του RNaseIII ενζύμου Dicer, το οποίο αφαιρεί τη θηλιά της δίκλωνης αλυσίδας. Η αλυσίδα miRNA, μαζί με την ενδονουκλεάση AGO2 και άλλες πρωτεϊνες, σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα ενζύμων, το RNA- inducedsilencingcomplex (RISC). Τα miRNA καθοδηγούν το RISC στο mRNA- στόχο, μέσω μερικώς συμπληρωματικών αλληλουχιών, για την καταστολή της γονιδιακής έκφρασης. Τα miRNA έχουν βρεθεί σε ευκαρυωτικούς φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς και κωδικοποιούνται από πλήθος γονιδίων.

Τα siRNA είναι δίκλωνα μόρια RNA, μήκους έως και 21 nt, επεξεργάζονται με τον ίδιο τρόπο από το Dicer, το οποίο οδηγεί στη δημιουργία δύο εξέχοντων νουκλεοτιδίων στα 3’ άκρα. Αυτά τα dsRNA εμπλέκονται στο RNAi μονοπάτι, σχηματίζοντας RISC με AGO2 και άλλες πρωτεϊνες και οδηγώντας το στην αλληλουχία mRNA- στόχο, αναστέλλοντας τη μετάφρασή της.

Η λειτουργική εξειδίκευση μεταξύ miRNA και siRNA σίγησης είναι ξεκάθαρη στα φυτά, στις μύγες, στα σκουλήκια, ακόμη και μεταξύ μελών του ίδιου κλάδου (Yigit et al, 2006[16]).

Η κινητήρια δύναμη του RNAi είναι ένα μεγάλο γραμμικό και απόλυτα συζευγμένο δίκλωνο μόριο RNA, προερχόμενο από το περιβάλλον ή κατευθείαν από τον πυρήνα (Mello and Conte, 2004[17]). Τα dsRNA μόρια αυτά επεξεργάζονται από την Dicer μέσα στα siRNA που ρυθμίζουν την γονιδιακή σίγηση.

Τα siRNA δρουν για την άμυνα του γονιδιώματος και δεν είναι μόνο προϊόντα από ξένα νουκλεικά οξέα, αλλά προκύπτουν και από ενδογενείς γονιδιωματικούς τόπους. Διαφέρουν από τα ενδογενή siRNA στο ότι αυτά ή οι πρόδρομοί τους περνάνε υποχρεωτικά από μια πυρηνική φάση.

Η κυριότερη διαφορά των miRNA και siRNA εντοπίζεται στην ακρίβεια των άκρων τους. Τα microRNA συμπεριφέρονται ως παραδοσιακά πολυμερή προϊόντα της λειτουργίας των γονιδίων και συνεπώς τα περισσότερα είδη έχουν πολύ συγκεκριμένα άκρα με ελάχιστη διαφοροποίηση. Αντιθέτως τα siRNA είναι περισσότερο ετερογενή όσον αφορά τη σύσταση των άκρων τους. Επίσης, τα miRNA είναι κατάλοιπα RNA μήκους 21 nt, που προέρχονται από μεγαλύτερα RNA που περιέχουν ατελώς συζευγμένα τμήματα μεγέθους 70 nt με δομή φουρκέτας και αποτελούν τον πρόδρομο του ώριμου miRNA. Τα siRNA από την άλλη, ενώ έχουν παρόμοιο μήκος, προέρχονται από μεγαλύτερα τέλεια συζευγμένα δίκλωνα μόρια RNA ενδογενούς ή εξωγενούς προέλευσης (Ambros et al, 2003[18]). Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η διάκριση των miRNA και siRNA βασίζεται αποκλειστικά στη διαφορετική τους προέλευση και βιογένεση και είναι ανεξάρτητη του βαθμού συμπληρωματικότητας του στόχου και της ικανότητας του 21 nt RNA να προωθήσει το ενδονουκλεολυτικό σχίσιμο του mRNA στόχου.

DICER

Μία τάξη μεγάλων RNase III ενζύμων χαρακτηρίζεται από διάφορους τομείς με συγκεκριμένη σειρά, από το αμινο- προς το καρβοξυ- τέρμα: έναν τομέα DEXD/H ATPase, έναν DUF283, έναν PAZ τομέα, δύο διαδοχικούς RNase III τομείς και έναν dsRNA-bnding τομέα (dsRBD). Ένας γενικός κανόνας προτείνει ότι οργανισμοί με πολλαπλές DICER παρουσιάζουν λειτουργική εξειδίκευση μεταξύ τους. Για παράδειγμα, στη Drosophila η Dicer 1 είναι απαραίτητη για τη βιογένεση του miRNA, ενώ η Dicer 2 χρειάζεται περισσότερο για το μονοπάτι του siRNA (Tomari and Zamore, 2005[19]).

Οι πρωτεϊνες Dicer σχίζουν τα δίκλωνα πρόδρομα RNA με τη βοήθεια δύο τομέων RNase ΙΙΙ. Η επεξεργασία γίνεται στα άκρα του dsRNA που σχετίζονται με τον PAZ τομέα, ο οποίος υπάρχει στις περισσότερες Dicer. Το υπόστρωμα τοποθετείται αργότερα στα ενεργά μέρη των RNase ΙΙΙ τομέων, που αποκόπτουν το miRNA/siNRA δίκλωνο μόριο, μήκους 20-30 nt, από τον πρόδρομό τους.

Οι τομείς PAZ και RNase ΙΙΙ έχουν καθοριστικό ρόλο στην αποκοπή siRNA από τα άκρα δίκλωνων μορίων RNA. Οι τομείς PAZ υπάρχουν και στις πρωτεΐνες Argonaute και εξειδικεύονται στο να προσδένουν RNA άκρα, ειδικά διπλά άκρα με μικρές (2 nt) 3’ προεξοχές. Η ATP προωθεί την επεξεργασία του δίκλωνου RNA, μέσω της Dicer 2 της Drosophila και την Dicer 1 του C. elegans και μεταλλάξεις που προβλέπεται να καταστρέψουν τη δράση της ATPase στην Dicer 2 της Drosophila, καταργούν την επεξεργασία του dsRNA. Αντιθέτως, η ATP είναι περιττή για την επεξεργασία του dsRNA από ανθρώπινη Dicer και ένα μετάλλαγμα ελλειπές ως προς την ATPase δεν παρουσιάζει κανένα πρόβλημα (Tomari and Zamore, 2005).

ARGONAUTE

Η υπεροικογένεια των Argonaute χωρίζεται σε τρεις ξεχωριστές υποομάδες: την ομάδα PIWI (που προσδένεται σε piRNA), την ομάδα AGO (που προσδένεται σε miRNA και siRNA) και μια τρίτη ομάδα που έχει βρεθεί και μελετηθεί μόνο σε νηματώδεις (Yigit et al, 2006). Οι Argonaute είναι κεντρικοί, καθοριστικοί παράγοντες του RISC. Τα δίκλωνα προϊόντα της Dicer εισέρχονται σε ένα μονοπάτι του RISC, που περιλαμβάνει την εκτύλιξη του δίκλωνου μορίου, επιτρέποντας σε μία από τις δύο αλυσίδες να σχηματίσει σταθερή σύνδεση με την πρωτεΐνη Ago (Meister and Tuschl, 2004[20]; Tomari and Zamore, 2005). Η αλυσίδα αυτή καθοδηγεί την αναγνώριση του στόχου μέσω Watson- Crick base pairing και η άλλη αλυσίδα απορρίπτεται.

Οι πρωτεΐνες Argonaute έχουν 4 σαφείς τομείς: τον τομέα PAZ (που υπάρχει και στις Dicer), τον PIWI, τον Ν και τον MID τομέα. Η δομή τους είναι δίλοβη, με τον έναν λοβό να αποτελείται από τον PAZ τομέα και τον άλλο από τον PIWI και τους γειτονικούς N και MID τομείς. Ο τομέας PIWI υιοθετεί μία RNase H- like αναδίπλωση, που σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να δράσει ως καταλύτης στο ενδονουκλεολυτικό σχίσιμο ενός στόχου με συζευγμένες βάσεις (Parker et al, 2004[21]; Song et al, 2004[22]).

Παρόλο που τα μονόκλωνα siRNA μπορούν να συνδεθούν κατευθείαν με πρωτεΐνες Argonaute (Rivas et al, 2005[23]), τα δίκλωνα siRNA που δημιουργούνται από την Dicer δεν μπορούν και βασίζονται σε μονοπάτια siRISC. Διαφορετικές κατηγορίες siRNA βασίζονται σε διαφορετικές πρωτεΐνες για να λειτουργήσουν και ως εκ τούτου έχουν διαφορετική βιογένεση και μονοπάτια RISC.

RISC

O μηχανισμός RISC είναι παρόμοιος για τα miRNA και τα siRNA και ξεκινάει με τη φόρτωση των δίκλωνων miRNA/miRNA* ή των siRNA στην Ago (duplex loading) (Κawamata et al., 2010[24]). Αυτό οδηγεί στη δημιουργία ενός συμπλόκου που αποτελείται από την AGO και το δίκλωνο μικρό RNA, που ονομάζεται preRISC. Η διαδικασία αυτή είναι δυναμική και απαιτεί υδρόλυση της ATP. Ο κλώνος- επιβάτης προκαθορίζεται από την πόλωση της φόρτωσης στην AGO (Schwarz et al, 2003[25]; Khvorova et al, 2003[26]). Ο κλώνος- οδηγός είναι εκείνος που συνορεύει με το θερμοδυναμικά λιγότερο σταθερό base pairing, στο 5’ άκρο. Το δεύτερο στάδιο είναι το στάδιο της σφήνας (wedging), κατά το οποίο ο Ν τομέας της Ago στρέφεται προς τα έξω και λειτουργόντας σαν σφήνα χωρίζει τις συζευγμένες βάσεις στο 3’ άκρο. Το τρίτο και τελευταίο στάδιο του RISC ονομάζεται αποβολή του επιβάτη (passenger ejection). Τα δύο μικρά RNA διαχωρίζονται και ο κλώνος- επιβάτης απορρίπτεται από την Ago.

  1. Cooperstock, null; Lipshitz, null (1997-12). «Control of mRNA stability and translation during Drosophila development». Seminars in Cell & Developmental Biology 8 (6): 541–549. doi:10.1006/scdb.1997.0179. ISSN 1096-3634. PMID 9642168. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9642168. 
  2. Cairrão, Fátima; Arraiano, Cecília; Newbury, Sarah (2005-3). «Drosophila gene tazman, an orthologue of the yeast exosome component Rrp44p/Dis3, is differentially expressed during development». Developmental Dynamics: An Official Publication of the American Association of Anatomists 232 (3): 733–737. doi:10.1002/dvdy.20269. ISSN 1058-8388. PMID 15704111. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=cairrao+2005. 
  3. Meyer, Sylke; Temme, Claudia; Wahle, Elmar (2004-7). «Messenger RNA turnover in eukaryotes: pathways and enzymes». Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology 39 (4): 197–216. doi:10.1080/10409230490513991. ISSN 1040-9238. PMID 15596551. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15596551. 
  4. Till, D. D.; Linz, B.; Seago, J. E.; Elgar, S. J.; Marujo, P. E.; Elias, M. L.; Arraiano, C. M.; McClellan, J. A. και άλλοι. (1998-12). «Identification and developmental expression of a 5'-3' exoribonuclease from Drosophila melanogaster». Mechanisms of Development 79 (1-2): 51–55. ISSN 0925-4773. PMID 10349620. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10349620. 
  5. Hollams, Elysia M.; Giles, Keith M.; Thomson, Andrew M.; Leedman, Peter J. (2002-10). «MRNA stability and the control of gene expression: implications for human disease». Neurochemical Research 27 (10): 957–980. ISSN 0364-3190. PMID 12462398. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=hollams+2002. 
  6. Shaw, Gray; Kamen, Robert (2012-07-01). «Pillars article: a conserved AU sequence from the 3' untranslated region of GM-CSF mRNA mediates selective mRNA degradation. Cell. 1986. 46: 659-667». Journal of Immunology (Baltimore, Md.: 1950) 189 (1): 5–13. ISSN 1550-6606. PMID 22723638. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22723638. 
  7. Chen, C. Y.; Shyu, A. B. (1995-11). «AU-rich elements: characterization and importance in mRNA degradation». Trends in Biochemical Sciences 20 (11): 465–470. ISSN 0968-0004. PMID 8578590. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8578590. 
  8. Theil, E. C. (1998). «The iron responsive element (IRE) family of mRNA regulators. Regulation of iron transport and uptake compared in animals, plants, and microorganisms». Metal Ions in Biological Systems 35: 403–434. ISSN 0161-5149. PMID 9444765. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9444765. 
  9. de la Peña, P.; Delgado, L. M.; del Camino, D.; Barros, F. (1992-12-25). «Two isoforms of the thyrotropin-releasing hormone receptor generated by alternative splicing have indistinguishable functional properties». The Journal of Biological Chemistry 267 (36): 25703–25708. ISSN 0021-9258. PMID 1334485. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1334485. 
  10. Cao, J.; O'Donnell, D.; Vu, H.; Payza, K.; Pou, C.; Godbout, C.; Jakob, A.; Pelletier, M. και άλλοι. (1998-11-27). «Cloning and characterization of a cDNA encoding a novel subtype of rat thyrotropin-releasing hormone receptor». The Journal of Biological Chemistry 273 (48): 32281–32287. ISSN 0021-9258. PMID 9822707. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=duthie+1993+trhr. 
  11. Cao, J.; O'Donnell, D.; Vu, H.; Payza, K.; Pou, C.; Godbout, C.; Jakob, A.; Pelletier, M. και άλλοι. (1998-11-27). «Cloning and characterization of a cDNA encoding a novel subtype of rat thyrotropin-releasing hormone receptor». The Journal of Biological Chemistry 273 (48): 32281–32287. ISSN 0021-9258. PMID 9822707. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=cao+1998+trhr. 
  12. Straub, R. E.; Frech, G. C.; Joho, R. H.; Gershengorn, M. C. (1990-12). «Expression cloning of a cDNA encoding the mouse pituitary thyrotropin-releasing hormone receptor». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 87 (24): 9514–9518. ISSN 0027-8424. PMID 2175902. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2175902. 
  13. Heuer, H.; Schäfer, M. K.; O'Donnell, D.; Walker, P.; Bauer, K. (2000-12-11). «Expression of thyrotropin-releasing hormone receptor 2 (TRH-R2) in the central nervous system of rats». The Journal of Comparative Neurology 428 (2): 319–336. ISSN 0021-9967. PMID 11064370. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11064370. 
  14. Narayanan, C. S.; Fujimoto, J.; Geras-Raaka, E.; Gershengorn, M. C. (1992-08-25). «Regulation by thyrotropin-releasing hormone (TRH) of TRH receptor mRNA degradation in rat pituitary GH3 cells». The Journal of Biological Chemistry 267 (24): 17296–17303. ISSN 0021-9258. PMID 1324930. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1324930. 
  15. Hammond, Scott M. (2015-06-29). «An overview of microRNAs». Advanced Drug Delivery Reviews 87: 3–14. doi:10.1016/j.addr.2015.05.001. ISSN 1872-8294. PMID 25979468. PMC PMC4504744. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=hammond+2000+mirna. 
  16. Yigit, Erbay; Batista, Pedro J.; Bei, Yanxia; Pang, Ka Ming; Chen, Chun-Chieh G.; Tolia, Niraj H.; Joshua-Tor, Leemor; Mitani, Shohei και άλλοι. (2006-11-17). «Analysis of the C. elegans Argonaute family reveals that distinct Argonautes act sequentially during RNAi». Cell 127 (4): 747–757. doi:10.1016/j.cell.2006.09.033. ISSN 0092-8674. PMID 17110334. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17110334. 
  17. Mello, Craig C.; Conte, Darryl (2004-09-16). «Revealing the world of RNA interference». Nature 431 (7006): 338–342. doi:10.1038/nature02872. ISSN 1476-4687. PMID 15372040. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=mello+conte+2004. 
  18. Ambros, Victor; Lee, Rosalind C.; Lavanway, Ann; Williams, Peter T.; Jewell, David (2003-05-13). «MicroRNAs and other tiny endogenous RNAs in C. elegans». Current biology: CB 13 (10): 807–818. ISSN 0960-9822. PMID 12747828. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=ambros+2003+rnai. 
  19. Matranga, Christian; Tomari, Yukihide; Shin, Chanseok; Bartel, David P.; Zamore, Phillip D. (2005-11-18). «Passenger-strand cleavage facilitates assembly of siRNA into Ago2-containing RNAi enzyme complexes». Cell 123 (4): 607–620. doi:10.1016/j.cell.2005.08.044. ISSN 0092-8674. PMID 16271386. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16271386. 
  20. Meister, Gunter; Tuschl, Thomas (2004-09-16). «Mechanisms of gene silencing by double-stranded RNA». Nature 431 (7006): 343–349. doi:10.1038/nature02873. ISSN 1476-4687. PMID 15372041. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15372041. 
  21. Stoica, Cezar; Carmichael, Jon B.; Parker, Henry; Pare, Justin; Hobman, Tom C. (2006-12-08). «Interactions between the RNA interference effector protein Ago1 and 14-3-3 proteins: consequences for cell cycle progression». The Journal of Biological Chemistry 281 (49): 37646–37651. doi:10.1074/jbc.M604476200. ISSN 0021-9258. PMID 17043360. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17043360. 
  22. Song, Ji-Joon; Smith, Stephanie K.; Hannon, Gregory J.; Joshua-Tor, Leemor (2004-09-03). «Crystal structure of Argonaute and its implications for RISC slicer activity». Science (New York, N.Y.) 305 (5689): 1434–1437. doi:10.1126/science.1102514. ISSN 1095-9203. PMID 15284453. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15284453. 
  23. Liu, Jidong; Rivas, Fabiola V.; Wohlschlegel, James; Yates, John R.; Parker, Roy; Hannon, Gregory J. (2005-12). «A role for the P-body component GW182 in microRNA function». Nature Cell Biology 7 (12): 1261–1266. doi:10.1038/ncb1333. ISSN 1465-7392. PMID 16284623. PMC PMC1804202. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16284623. 
  24. Kawamata, Tomoko; Tomari, Yukihide (2010-7). «Making RISC». Trends in Biochemical Sciences 35 (7): 368–376. doi:10.1016/j.tibs.2010.03.009. ISSN 0968-0004. PMID 20395147. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20395147. 
  25. Schwarz, Dianne S.; Hutvágner, György; Du, Tingting; Xu, Zuoshang; Aronin, Neil; Zamore, Phillip D. (2003-10-17). «Asymmetry in the assembly of the RNAi enzyme complex». Cell 115 (2): 199–208. ISSN 0092-8674. PMID 14567917. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=schwarz+2003+risc. 
  26. Khvorova, Anastasia; Reynolds, Angela; Jayasena, Sumedha D. (2003-10-17). «Functional siRNAs and miRNAs exhibit strand bias». Cell 115 (2): 209–216. ISSN 0092-8674. PMID 14567918. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14567918.