Transaktiverende små interfererende RNA'er , tasiRNA'er , TAS RNA'er [1] ( eng. trans-acting siRNA ) er en gruppe af små ikke-kodende RNA'er fra terrestriske planter , der undertrykker genekspression ved post - translationel silencing [2] [3] [ 4] . TasiRNA'er transskriberes i genomet som dobbeltstrengede polyadenylerede RNA'er , som bearbejdes yderligere og omdannes til 21 nukleotider lange RNA-fragmenter [2] . Disse fragmenter er inkluderet i det RNA-inducerede gennedlukningskompleks (RISC). tasiRNA'er omtales ofte som små interfererende RNA'er (siRNA'er) på grund af det faktum, at begge disse grupper af små RNA'er transskriberes som dobbeltstrengede RNA'er og gennemgår lignende behandling. Imidlertid adskiller tasiRNA'er sig fra andre siRNA'er ved, at de binder deres målsekvenser med mindre specificitet [3] . I dette er deres mekanisme mere lig den for miRNA'er , da de ikke behøver fuldstændig sekvenskomplementaritet med deres mål for at styre dets henfald [5] .
Eksistensen af tasiRNA blev først etableret i 2004 af to grupper af videnskabsmænd, der arbejder med Arabidopsis . Begge artikler blev publiceret i oktober samme år med få dages mellemrum. Den første gruppe (Peragine et al.) studerede ZIPPY -proteinet (ZIP) fra Argonaute -gruppen , mens den anden gruppe (Vazquez et al.) forsøgte at finde specifikke siRNA'er. Selvom grupperne startede fra forskellige udgangspunkter, fokuserede begge på den plantespecifikke proteingen-suppressor 3 (SGS3) og enzymet RNA-afhængig RNA-polymerase 6 (RDR6). Begge grupper konkluderede, at disse proteiner spiller en vigtig rolle i dannelsen af specifikke siRNA'er - tasiRNA'er [2] [3] .
På grund af de vigtigste forskelle, der adskiller tasiRNA'er fra andre grupper af ikke-kodende RNA'er, var tasiRNA'er en nyopdaget gruppe af RNA'er, selvom de deler fælles træk med siRNA'er og miRNA'er. I modsætning til miRNA'er er tasiRNA'er dannet af lange dobbeltstrengede RNA'er, og deres dannelse er afhængig af RDR6. TasiRNA'er adskiller sig fra siRNA'er ved, at de forstyrrer transkripter med forskellige sekvenser. I denne henseende ligner tasiRNA'er miRNA'er, men deres behandlingsmekanisme bringer dem tættere på siRNA'er [5] .
TasiRNA'er dannes ud fra lange ikke-kodende transkripter ved at skære dem med Argonaute-proteiner rettet af miRNA'er. Denne vej involverer omdannelsen af et enkeltstrenget spaltet transkript til et dobbeltstrenget ved hjælp af RDR6 og SGS3 [6] . Det resulterende dobbeltstrengede RNA spaltes af Dicer-lignende enzym 4 (DCL4) ( en dyrehomolog af Dicer [1] ) for at danne korte RNA-fragmenter på 21 nukleotider lange, som bliver til tasiRNA [7] [8] .
Arabidopsis thaliana har 4 loci og grupper af loci , der koder for tasiRNA. Forarbejdning af TAS1-, TAS2- og TAS4-genprodukter kræver et mikroRNA-bindingssted, mens forarbejdning af TAS3-produkter kræver to mikroRNA-bindingssteder [9] . TAS-gener i forskellige planter er ikke ortologer , det vil sige, TAS1 -genfamilien i mos har ikke et fælles forfadergen med Arabidopsis TAS1. Blandt TAS1, TAS1a, TAS1b og TAS1c skelnes, disse tre loci er paraloger og har en vis lighed med TAS2, så tilsyneladende er alle fire loci paraloger. Det faktum, at transskriptionerne af disse gener sandsynligvis ikke koder for et protein, indikeres af, at disse transkripter ikke har udvidede åbne læserammer og kan kode for peptider , der ikke er længere end 50 aminosyrerester [1] .
Alle tasiRNA- gener har to exoner , og i tilfælde af TAS1 og TAS2 er mikroRNA-spaltningsstedet placeret i intronen , så usplejsede prækursorer behandles af RDR6 . Selvom næsten alle fundne tasiRNA'er svarer til fragmenter af precursor-transkriptet, blev der fundet mindst ét tasiRNA svarende til minusstrengen for hver af dem. Tilsyneladende kan sådanne tasiRNA'er regulere indholdet af deres egen precursor i cellen [1] .
TAS1/2-transkripter gennemgår primær behandling i form af en AGO1-medieret 5'-spaltning styret af miR173. Derefter oversætter RDR6 transkriptet til en dobbeltstrenget form, som behandles yderligere af DCL4 til dannelse af tasiRNA 21 nukleotider langt. Disse tasiRNA'er binder til mål-mRNA'er via to overhæng i 3'-enden og fungerer således som trans - regulatoriske elementer [9] .
De indledende trin af TAS4-transkriptbehandling ligner dem i TAS1/2. Først gennemgår de AGO1-medieret spaltning styret af miR828, efterfulgt af dannelsen af dobbeltstrengede RNA'er og bearbejdning af DCL4 [9] .
I modsætning til TAS1/2 og TAS4 kræver TAS3-behandling to mikroRNA-bindingssteder (miR390). Transkriptet skæres først ved 3'-bindingsstedet med AGO7. Yderligere, som i tilfældet med TAS1/2 og TAS4, syntetiserer RDR6 den anden streng af RNA, og det resulterende dobbeltstrengede RNA behandles yderligere af DCL4 [9] .
Endogene tasiRNA'er virker gennem heterosilencing, dvs. de målgener, som tasiRNA'er undertrykker, har ikke signifikant lighed med de gener, hvorfra disse tasiRNA'er er transskriberet. Denne omstændighed adskiller tasiRNA'er fra siRNA'er, som autotilfælde og undertrykke ekspressionen af gener, der har sekvenser, der er identiske eller meget lig dem i de gener, hvorfra siRNA'er er afledt. Forud for opdagelsen af tasiRNA troede man, at kun mikroRNA'er var i stand til at heterosilencere [2] . Ligesom siRNA'er er tasiRNA'er inkorporeret i RISC-komplekset, hvor de dirigerer komplekset til at spalte mål-mRNA'et i midten af det komplementære bindingssted og derved undertrykke translation [2] [3] [10] .
Proteiner fra Argonaute-gruppen er inkluderet i de komplekser, der udfører gendæmpning gennem RNA, herunder RISC, som katalyserer ødelæggelsen af mRNA [10] [11] . Især AGO7/ZIPPY er involveret i tasiRNA-styret regulering i Arabidopsis, og tasiRNA'er transskriberes fra TAS3. AGO7/ZIPPY binder til tasiRNA'er afledt af TAS3 og fortsætter med at ødelægge målene. Tilsyneladende interagerer AGO7/ZIPPY ikke med tasiRNA'er transskriberet fra TAS1 og TAS2, så forskellige tasiRNA-familier virker lidt forskelligt i Arabidopsis [11] . I Arabidopsis kan tasiRNA'er binde ikke kun til AGO7, men også til AGO1 og også styre nedbrydningen af mål-mRNA'et [12] .
TasiRNA'er er ikke kun fundet i Arabidopsis [8] , men også i mosen Physcomitrella patens [6] , majs [13] og ris [14] . Et eksempel på tasiRNA fundet ikke kun i Arabidopsis, men også i alle de ovennævnte planter er tasi-RNA auxin responsfaktor (tasiR-ARF) (TAS3 gruppe). TasiR-ARF er involveret i auxin - fytohormonsignaleringsveje , hvilket forårsager ødelæggelse af mål-mRNA'er, der koder for flere auxin-responsfaktorer (ARF'er) [13] : ARF2 , ARF3 og ARF4 [1] . Det har vist sig, at forstyrrelse af dannelsen af disse tasiRNA'er fører til fænotypiske lidelser. Andre tasiRNA'er målretter mod flere gener med en uidentificeret funktion [1] .
Det er blevet vist, at TAS1a- og TAS2-transkripter ikke kun giver 21 nt RNA, men også adskillige 24 nt tasiRNA'er. De nøjagtige mål for disse RNA'er er ikke blevet fastlagt, men små RNA'er af denne længde vides at være involveret i transkriptionel silencing i planter. Det ser ud til, at der bruges en alternativ vej til dannelsen af tasiRNA'er på 24 nt i længden: deres behandling kræver ikke deltagelse af mikroRNA'er og kræver en anden dyre-Dicer-homolog, DCL3 [1] .
| Typer af RNA | |
|---|---|
| Protein biosyntese | |
| RNA-behandling |
|
| Regulering af genekspression |
|
| cis-regulerende elementer | |
| Parasitiske elementer | |
| Andet |
|
| Nukleinsyretyper _ | ||||
|---|---|---|---|---|
| Nitrogenholdige baser | ||||
| Nukleosider | ||||
| Nukleotider | ||||
| RNA | ||||
| DNA | ||||
| Analoger | ||||
| Vektortyper _ |
| |||
| ||||