MicroRNA í nýrnaþroska og sjúkdómum Ⅰ

Kynning

MíkróRNA (miRNA) eru innræn lítil ókóðun RNA sem eru venjulega 19–22 núkleótíð að lengd. Erfðamengi mannsins inniheldur 1917 merkta hárnálaforvera og 2654 þroskuð miRNA (1), sem stjórna yfir 60% af próteinkóða genum manna (2). MiRNAs stjórna tjáningu gena á eftirritunarstigi, með bæði þýðingarbælingu og mRNA óstöðugleika (3-5). Frá uppgötvun á virkni fyrsta auðkennda miRNA, sem sýnt var að stjórna ákvörðunum um frumuætt í þráðormunni Caenorhabditis elegans, árið 1993 (6, 7), hefur verið sýnt fram á að miRNA stýrir fjölbreyttum líffræðilegum ferlum, þ.m.t.formgerð nýrna. Vanstjórnun á tjáningu miRNAtruflar snemma nýrnaþroskaog hefur verið bendlaður við meingerð þroskanýrnasjúkdóma. Í þessari endurskoðun tökum við saman núverandi þekkingu á lífveru, virkni og miðun miRNA. Við einblínum síðan á hlutverk miRNAs í nýrnamyndun ogþroska nýrnasjúkdóma, þar á meðalmeðfædd frávikafnýru og þvagfærum(CAKUT) ogWilms æxli. Fleiri áhugaverðar rannsóknir, þar á meðal hlutverk miR NAs í ýmsum öðrum nýrnasjúkdómum, eins og bráðum nýrnaskaða (8–10), fjölblöðrunýrnasjúkdómi (11) og nýrnaígræðslu (10), hefur verið fjallað ítarlega í aðrar nýlegar umsagnir. Að lokum lýkur við með því að ræða notagildi miRNA sem hugsanlega ný lífmerki og meðferðarefni.

HVERSU LANGAN ÞAÐ ÞAÐ ÞAÐ ÞAÐ ÞAÐ CISTANCHE AÐ VIRKA HJÁ NÝRASJÚKKA Sjúklingum?

lífmyndun og virkni miRNA

Líffræðileg tilurð miRNAs hefst í kjarnanum, þar sem RNA pólýmerasi II umritar miRNA-kóða gen í lokuð og pólýadenýleruð hárnálaafrit, nefnd frummiRNA eða pri-miRNA (mynd 1) (12, 13). Það fer eftir erfðafræðilegri staðsetningu þeirra, er hægt að flokka miRNA-kóða gen sem innangenic (staðsett innan innra hýsilgena; tilvísun 14) eða intergenic (umrituð óháð hýsilgeni og hafa umritunarstýrandi þætti þeirra; tilvísun 15). Að auki eru sum miRNA til í klösum og eru umrituð sem fjölsímrit (16).

Eftir umritun er pri-miRNA klofið af ríbónúkleasa III-líka ensíminu DROSHA ásamt örgjörva flóknu undireiningunni DGRC8 í 70-núkleótíðhárnálabyggingu, sem kallast pre-miRNA (17–20). Exportin 5/GTP-bindandi kjarnaprótein RAN flytur pre-miRNA til umfrymis (21, 22), þar sem pre-miRNA gengst undir klofningu á endalykkju sinni með RNase III DICER og TRBP (eða TARBP2) til að framleiða { {14}}núkleótíð miRNA tvíhliða sem samanstendur af leiðar- og farþegaþráðum (miRNA:miRNA*, í sömu röð). Í næsta skrefi er miRNA tvíhliða hlaðið á argonaut (AGO) prótein til að mynda RISC (23). Í kjölfar þess að strengur er valinn og afslöppun, losnar farþegastrengurinn og brotnar niður (24), á meðan stýristrengurinn er áfram í RISC og knýr mark-mRNA-þekkingu í gegnum Watson-Crick basapörun

Mynd 1. Líffræðileg tilurð miRNA. Gen sem kóða MiRNA eru umrituð af RNA pólýmerasa II í frum miRNA (pri-miRNA). Því næst klýfur flókið sem myndast af RNA-bindandi próteininu DGRC8 og RNase III ensíminu Drosha pri-miRNA og myndar forvera miRNA (pre-miRNA), sem er flutt út í umfrymið í gegnum útflutningsefni 5. Þegar komið er í umfrymið, er Dicer /TRBP flókið klýfur pre-miRNA og losar þroskað miRNA. Að lokum er þroskað miRNA hlaðið á RISC, sem knýr mark-mRNA-þekkingu í gegnum Watson-Crick basapörun, sem nær hámarki í genaþöggun með þýðingarbælingu eða mRNA niðurbroti. DGRC8, DiGeorge heilkenni mikilvægt svæði 8; RISC, RNA-induced silencing complex; TRBP, TAR RNA bindandi prótein. Búið til með BioRender.com.

Flestar rannsóknir sýna að lénið í 5′ enda miRNAs (kallað fræröð, sem nær frá núkleótíðstöðum 2 til 7) hefur samskipti við ákveðið svæði á 3′ óþýtt svæði (3′UTR) mark-mRNA þeirra til að örva þýðingarbæling og/eða mRNA deadenylation og rotnun (3-5). Hins vegar hafa miRNA bindistaðir einnig verið auðkenndir á öðrum svæðum, þar á meðal 5'UTR (25, 26), kóðaraðir (27) og genahvatar (28-30). Þó miRNA tengist fyrst og fremst genabælingu, getur uppstýring eftir umritun með miRNA einnig átt sér stað við ákveðnar aðstæður (28, 31-33).

Það eru nokkrir einstakir eiginleikar tengdir miRNA-miðluðum genastjórnun (34, 35). Í fyrsta lagi getur eitt miRNA miðað og bælt hundruð mRNA, þó venjulega í tiltölulega vægum mæli fyrir hvert mark. Þannig er talið að miRNA virki til að fínstilla tjáningu gena. Hins vegar, þar sem hvert mRNA getur falið í sér marga bindistaði fyrir sömu eða mismunandi miRNA, eru sameinuð áhrifin sem myndast öflugri (36–38). Þar að auki er hægt að stýra mörgum þáttum innan ákveðinnar boðleiðar með einstökum miRNA eða miRNA þyrpingum (39, 40). Í öðru lagi, miRNA-miðluð bæling á sér stað tiltölulega hratt, þar sem miRNA blokkar próteinmyndun á ríbósómstigi (41). Í þriðja lagi er hægt að einbeita miRNA í sérstökum undirfrumuhólfum til að stjórna staðbundinni próteinþýðingu (42, 43). Að lokum, lítill undirmengi miRNAs drottnar yfir heildar miRNA hópnum í ýmsum frumugerðum, sem bendir til þess að þær geti virkað sem master miRNAs (44). Í samræmi við þessa hugmynd, virðast nokkur af algengustu miRNAs innihalda meirihluta stjórnunar eftir umritun sem miðlað er af AGO próteinum í mörgum frumugerðum (44, 45). Til dæmis, í ódauðlegri nýrnafrumulínu úr mönnum (HEK293T), sýndu miRNA sem voru birt undir 100-1000 lestum á milljón ekki bælandi virkni með því að nota miRNA skynjarasafn með miklum afköstum (45).

Líffræðileg tilurð miRNA er undir ströngu staðbundnu og tímabundnu eftirliti til að tryggja viðeigandi tjáningu miRNA sem svar við ýmsum frumumerkjum. Stýring á lífmyndun miRNA á sér stað á mörgum stigum, þar á meðal bindingu umritunarþáttar við eykur og/eða hvata miRNA gena, DROSHA vinnsla á pri-miRNA, DICER vinnsla á pre-miRNA, RNA metýlering, breyting á miRNA forverum, adenýlering, uridylering, RNA rotnun og margar aðrar leiðir. Fyrir ítarlega umfjöllun, vinsamlegast vísa til Ha og Kim (46). Nýlega hafa ofur-enhancers einnig komið fram sem nýr flokkur stjórnunarþátta sem stjórna lífmyndun miRNA með því að efla bæði umritun og DROSHA/DGCR8-miðlaða pri-miRNA vinnslu. Í samsetningu með breiðri H3K4me3 undirskrift, mótar ofur-aukandi virkni vefjasértæka miRNA tjáningarmynstur og virkni (47).