5,3 miRNS által közvetített célok szabályozása
a RISC-n belül a miRNS bázispárosítás útján kölcsönhatásba lép a célgénekkel. A miRNS és a cél mRNS közötti kölcsönhatás a miRNS 5′ végére korlátozódik. A 2-8 nukleotidok közötti szekvenciakomplementaritás, más néven “magrégió”, létfontosságú a célszekvencia felismeréséhez, bár e szabály alóli kivételeket igazoltak . Leggyakrabban a miRNS-kötő helyek a cél mRNS-ek 3′ – nem lefordított régiójában (UTR) vannak jelen, általában több példányban . Azonban a miRNS-ekről is kimutatták, hogy az mRNS 5′ – UTR és kódoló régióit célozzák meg . Egy tanulmány szerint Tay et al. kimutatták, hogy a miRNS-hálózat képes kötődni egyetlen mRNS-cél kódolásán és 3′ – UTR-jén belül több helyhez, ami növeli a miRNS-közvetített célszabályozás összetettségét . A miRNS magterülete és a cél mRNS kötőhelye közötti komplementaritás mértéke határozza meg azt a mechanizmust, amellyel a miRNS szabályozza a célt . Ha a miRNS elegendő szekvencia komplementaritást mutat (közel tökéletes) a cél mRNS-hez, akkor a szabályozást az úgynevezett folyamat hajtja végre RNS interferencia, amelynek során a RISC a cél mRNS hasítására irányul . Ha nincs elegendő komplementaritás, ami általában az emlősöknél fordul elő, a Szabályozás az mRNS transzlációjának elnyomásával és/vagy destabilizálásával érhető el .
a RISC alapvető összetevői az Argonaute (Ago) fehérjecsalád, amelyek kulcsszerepet játszanak funkciójában . Mind a négy emlős ezelőtt fehérje (Ago1-Ago4) képes irányítani a cél mRNS transzlációs elnyomását, azonban csak az Ago2 rendelkezik “szeletelő” aktivitással, és felelős a cél mRNS hasításáért . A célgének miRNS által közvetített transzlációs elnyomásának pontos mechanizmusa(i) még mindig bizonytalan . Számos tanulmány bizonyította, hogy a transzlációs elnyomás a fordítás megkezdése előtt történik . Más tanulmányok azonban azt sugallják, hogy az elnyomás a fordítás megkezdése után következik be . Kezdetben azt gondolták, hogy a célgének miRNS által közvetített elnyomása túlnyomórészt a fehérje szintjén tükröződik, az mRNS-szintre nincs vagy minimális hatással van. Most azonban bebizonyosodott, hogy a célgének miRNS által közvetített elnyomása gyakran társul az mRNS destabilizációjához, bár nem ismert, hogy ez a transzlációs elnyomás másodlagos hatása. az mRNS célpontok miRNS által közvetített lebomlása magában foglalja a deadenilezést (a Poly a farok eltávolítását), majd a dekappolást és az exonukleolitikus emésztést . Ezenkívül a feldolgozó testek (P-testek), az mRNS tárolásában és lebontásában részt vevő citoplazmatikus struktúrák szintén szerepet játszanak a miRNS szabályozásában . úgy gondolják, hogy a miRNS irányítja a cél mRNS-t és a kapcsolódó RISC-fehérjéket ezekhez a tárolószerkezetekhez, amelyek dúsulnak az mRNS degradációjához és a transzlációs elnyomási tényezőkhöz . Jelenleg nem ismertek azok a mechanizmusok, amelyek meghatározzák, hogy egy cél mRNS követi-e a degradációs vagy transzlációs elnyomási utat. A miRNS által közvetített szabályozás összetettségét növeli az a legújabb felfedezés, hogy különböző stressz körülmények között a miRNS által kiváltott célpontok elnyomása visszafordítható, és hogy a miRNS aktiválhatja a cél mRNS transzlációját .
a miRNS által közvetített szabályozás rendkívül dinamikus folyamatnak tűnik, összetettségét növeli az a tény, hogy a szabályozáshoz nincs szükség a célhoz való tökéletes kiegészítésre. Ez azt jelzi, hogy egyetlen miRNS képes több célgént szabályozni. Ezenkívül a miRNS-hálózat egyidejűleg működhet egyetlen mRNS szabályozására. Ez végső soron megnehezíti a célgének in silico azonosítását és a miRNS funkció tisztázását.
a magrégiót, amely a 2-7 .pozícióban helyezkedik el a miRNS 5′ végétől, a RISC nukleációs jelként alkalmazza a cél mRNS felismerésére. Az mRNS-en a megfelelő helyeket “maghelyeknek”nevezzük. Számos szigorúság kapcsolódik a cél vetőmag helyének felismeréséhez és kötéséhez . A szigorú vetőmaghely tökéletes Watson-Crick kötéssel rendelkezik, és négy “vetőmag” típusra osztható: 8mer, 7mer-m8, 7mer-A1 és 6mer . Mindegyik típus különbözik az 1. pozíció nukleotidjának kombinációjától és a 8.pozíció párosításától függően. A 8mernek mind az adeninje van az mRNS célhelyének 1. pozíciójában, mind a bázispárosítás a 8.pozícióban. A miRNS 1. pozíciójának megfelelő célhelyen lévő adeninről ismert, hogy növeli a célfelismerés hatékonyságát . A 7mer-A1 adeninje csak az 1.pozícióban van, míg a 7mer-m8 bázispárosítása csak a 8. pozícióban van. Ezzel szemben a 6mernek nincs sem adeninje az 1. pozícióban, sem bázispárosítása a 8 .pozícióban.
a szigorú vetőmag-felismerés mellett mérsékelten szigorú felismerés is lehetséges, mivel a RISC képes tolerálni a vetőmag-régión belüli kis eltéréseket vagy ingadozó párosítást. A hullámzó párosítás (például G:U) termodinamikai stabilitása összehasonlítható a Watson–Crick párosítás .
Watson–Crick párosítás a miRNS molekula 3′ részében ismert, hogy fokozza a helyfelismerés hatékonyságát a magpárosítással rendelkező miRNS célpontokban . A 3′ – es rész előnyös nukleotidszáma eltér a szigorú magpárosítással rendelkező helytől a közepesen szigorú magpárosítással rendelkező helytől . A szigorú magok 3-4 mérkőzést igényelnek a 13-16. pozícióban, míg a közepesen szigorú magok 4-5 mérkőzést igényelnek a 13-19.pozícióban. A további 3′ párosítással rendelkező helyeket 3-Kiegészítő és 3′ kompenzációs helyeknek nevezzük .
széles körben kimutatták, hogy a miRNS célfelismerő szekvenciák túlnyomó többsége a célgén 3′-UTR-jében található, annak ellenére, hogy a miRNS-sel töltött RISC elméletileg képes megkötni az mRNS bármely szegmensét. A célgének általában hosszabb 3′ UTR-vel rendelkeznek, míg bizonyos mindenütt jelenlévő gének, például a házvezető gének, általában rövid 3′ UTR-vel rendelkeznek, potenciálisan annak elkerülése érdekében, hogy a miRNS szabályozza őket . A célhelyek nincsenek egyenletesen elosztva a 3 ‘ UTR – rel. A hosszú 3’ UTR (általában 2000 NT) mindkét vége közelében helyezkednek el. Rövidebb 3 ‘ UTR esetén a célhelyek általában ~15-20 nt távolságra vannak a stop kodontól .
míg általánosan úgy vélik, hogy a funkcionális miRNS-helyek előnyösen a 3′ UTR-ben helyezkednek el, a kódoló szekvenciában lévő vetőmaghelyek és az 5′ UTR-régiók szintén elősegíthetik az mRNS lefelé történő szabályozását . A preferenciális miRNS kötés alapja a 3 ‘ UTR – ben számos magyarázattal szolgálhat. Például a RISC-nek versenyeznie kell más fehérjekomplexekkel, például riboszómákkal, kötődve a kódoló szekvenciához és a transzlációs iniciációs komplexekhez az 5’ UTR-ben. Mint ilyen, a 3 ‘ UTR egyszerűen hozzáférhetőbb lehet a hosszú távú kötéshez, mint a másik két helyszín .