5.3 miRNA-gemedieerde regulatie van Targets
binnen het RISC interageert miRNA met doelgenen via base-pairing. De interactie tussen miRNA en zijn doel mRNA is beperkt tot het einde 5′ van miRNA. De complementariteit van de sequentie tussen nucleotiden 2-8, ook bekend als het “zaadgebied”, is essentieel voor de herkenning van de doelopeenvolging , hoewel uitzonderingen op deze regel zijn aangetoond . Meestal, miRNA bindende plaatsen zijn aanwezig in het 3 ‘ – onvertaalde gebied (UTR) van doel mRNAs, gewoonlijk in veelvoudige exemplaren . Nochtans, is miRNA ook aangetoond om de 5′-UTR en codagegebieden van mRNA te richten . Een studie van Tay et al. aangetoond dat een netwerk van miRNA aan veelvoudige plaatsen binnen de codage en 3’-UTR van één enkel mRNA-doel kan binden, toevoegend aan de complexiteit van miRNA-bemiddelde doelverordening . De mate van complementariteit tussen het zaadgebied van miRNA en de bindende plaats in het doel mRNA bepaalt het mechanisme waardoor miRNA het doel regelt . Als miRNA voldoende opeenvolging complementariteit (dichtbij perfect) aan doel mRNA bares, dan wordt de verordening uitgevoerd door een proces genoemd interferentie van RNA, waarbij RISC wordt geleid om doel mRNA te splijten . Als er onvoldoende complementariteit is, wat in het algemeen het geval is bij zoogdieren , wordt regulering bereikt door onderdrukking van de vertaling en/of destabilisatie van het mRNA .
de kerncomponenten van het RISC zijn de Argonaute (Ago) – familie van eiwitten, die een sleutelrol spelen in zijn functie . Alle vier zoogdierproteã nen (Ago1–Ago4) kunnen de Vertalende repressie van een doelmrna leiden, nochtans, bezit slechts Ago2 “snijmachine” activiteit, en is de oorzaak van het splijten doelmrna . Het exacte mechanisme (s) van miRNA-bemiddelde translationele onderdrukking van doelgenen is nog onzeker . Verschillende studies hebben aangetoond dat translationele repressie plaatsvindt vóór het begin van de vertaling . Andere studies suggereren echter dat repressie plaatsvindt na het begin van de vertaling . Men dacht aanvankelijk dat miRNA-bemiddelde repressie van doelgenen hoofdzakelijk op het eiwitniveau, met geen of minimaal effect op mRNA-niveaus werd weerspiegeld. Nochtans, is het nu aangetoond dat miRNA-bemiddelde onderdrukking van doelgenen vaak met destabilisatie van mRNA wordt geassocieerd, hoewel het niet gekend is als dit een secundair effect van translationele onderdrukking is. miRNA-bemiddelde degradatie van mRNA-doelstellingen impliceert deadenylation (verwijdering van de poly een staart), door het decapping en exonucleolytic spijsvertering wordt gevolgd . Bovendien worden de verwerkingsorganen( p-organismen), cytoplasmic structuren betrokken bij de opslag en degradatie van mRNA, ook verondersteld om een rol in miRNA-verordening te spelen . miRNA wordt verondersteld om doel mRNA en geassocieerde RISC proteã nen aan deze opslagstructuren te leiden, die voor mRNA degradatie en translational onderdrukkingsfactoren worden verrijkt . De mechanismen die dicteren of een doel mRNA de degradatie of translationele onderdrukkingsweg volgt zijn momenteel onbekend. Het toevoegen aan de complexiteit van miRNA-bemiddelde regelgeving zijn de recente ontdekkingen die onder verschillende spanningsvoorwaarden miRNA-veroorzaakte onderdrukking van doelstellingen kan worden omgekeerd en dat miRNA vertaling van doel mRNA kan activeren .
miRNA-gemedieerde regulering lijkt een uiterst dynamisch proces te zijn, de complexiteit wordt nog vergroot door het feit dat perfecte compliance aan het doel niet vereist is voor regulering. Dit wijst erop dat één enkele miRNA het potentieel heeft om veelvoudige doelgenen te regelen. Bovendien kan een netwerk van miRNA tegelijkertijd functioneren om één enkele mRNA te regelen. Dit maakt uiteindelijk in silico identificatie van doelgenen en de opheldering van miRNA functie veel moeilijker.
het zaadgebied, gelegen op posities 2-7 vanaf het 5 ‘ – einde van de miRNA, wordt door het RISC gebruikt als nucleatiesignaal voor het herkennen van mRNA. Op het mRNA worden de overeenkomstige plaatsen aangeduid als”zaadplaatsen”. Er zijn een aantal stringencies geassocieerd met doel zaad site erkenning en binding . Een strenge zaad site heeft perfecte Watson-Crick binding en kan worden onderverdeeld in vier “zaad” types: 8mer, 7mer-m8, 7mer-A1, en 6mer . Elk van deze types verschilt afhankelijk van de combinatie van nucleotide van positie 1 en het in paren rangschikken bij positie 8. 8mer heeft zowel adenine bij positie 1 van de mRNA-doelplaats als base-pairing bij positie 8. Adenine op de doelplaats die aan positie 1 van miRNA overeenstemmen is gekend om efficiency van doelherkenning te verhogen . 7mer-A1 heeft alleen een adenine op positie 1, terwijl 7mer-m8 alleen base-pairing op positie 8 heeft. 6mer daarentegen heeft noch een adenine op positie 1 noch base-pairing op positie 8 .
naast strikte zaadherkenning is ook een matig strenge erkenning mogelijk, omdat het RISC kleine mismatches of wiebelende pairing binnen het zaadgebied kan verdragen. De thermodynamische stabiliteit van een wobble pairing (zoals G:U) is vergelijkbaar met die van een Watson–Crick pairing .
het in paren rangschikken van Watson–Crick in het 3′ deel van het Mirna molecuul is gekend om de doeltreffendheid van de plaatsherkenning in miRNA-doelstellingen te verbeteren die zaad het in paren rangschikken hebben . De voorkeur nucleotide aantal wedstrijden in de 3 ‘ deel verschilt tussen de site die strenge-zaad paren en degene die matig-strenge-zaad paren heeft . Strenge zaden vereisen 3-4 wedstrijden in de posities 13-16, terwijl matige-strenge-zaden vereisen 4-5 wedstrijden in posities 13-19. Locaties met deze extra 3 ‘koppeling worden 3-aanvullende en 3’ compenserende locaties genoemd .
er is uitgebreid aangetoond dat de overgrote meerderheid van miRNA-doelherkenningssequenties in de 3′-UTR van het doelgen worden gevonden, hoewel miRNA-geladen RISC in theorie om het even welk segment van mRNA kan binden. Doelgenen hebben over het algemeen langer 3′ UTR, terwijl bepaalde alomtegenwoordige genen, zoals huis-houdende genen, geneigd zijn om korte 3′ UTR te hebben, potentieel om te vermijden wordt geregeld door miRNA . Doelplaatsen zijn niet gelijkmatig verdeeld met 3 ‘ UTR. Ze bevinden zich in de buurt van beide uiteinden op lange 3 ‘ UTR (over het algemeen ≥2000 nt). Voor kortere 3 ‘ UTR, hebben doelplaatsen de neiging om ~15-20 nt vanaf het stopcodon te zijn .
hoewel algemeen wordt aangenomen dat functionele miRNA-sites bij voorkeur in 3′ UTR liggen, kunnen zaadlocaties in de coderingssequentie en 5′ UTR-regio ‘ s ook mRNA-downregulatie bevorderen . De basis voor preferentiële miRNA bindend in de 3 ‘ UTR kan een aantal verklaringen hebben. Bijvoorbeeld, kan RISC met andere eiwitcomplexen, zoals ribosomen moeten concurreren, die aan de codageopeenvolging en de complexen van de vertaalinitiatie in 5’ UTR binden. Als zodanig kan de 3 ‘ UTR gewoon toegankelijker zijn voor lange termijn binding dan de andere twee sites .