Хотя этот процесс был тщательно изучен в течение последнего десятилетия, молекулярная основа микропроцессора все еще плохо изучена, поскольку структуры белков еще недостаточно изучены. Ученые, работающие в Центре исследований РНК IBS в Южной Корее, находятся в авангарде открытия и картирования сложных структур, участвующих в этом процессе биогенеза при-миРНК.
Команда под руководством В. Нарри Кима впервые прояснила трехмерное изображение DROSHA, одной из частей микропроцессорного комплекса. До сих пор никому не удавалось получить кристаллическую структуру DROSHA.Этим открытием команда IBS смогла подтвердить свои предыдущие выводы (Cell Nguyen et al., 2015), которые раскрыли состав и подробный механизм действия микропроцессорного комплекса. Эта работа показала, что DROSHA имеет два сайта связывания DGCR8, что дает четкое представление о том, как собирается микропроцессор.
Поняв его структуру, они смогли определить, как DROSHA вместе с DGCR8 взаимодействуют вместе, чтобы определить сайты расщепления в pri-miRNA. Ранее они наблюдали, что микропроцессорный комплекс разрезает область среднего стебля pri-miRNA на расстоянии 11 пар оснований от базального соединения. Текущее исследование помогло им определить, что форма DROSHA обладает уникальными физическими характеристиками, в том числе «выпуклостью», которая может идеально вмещать при-миРНК.
Этот выступ может служить ориентиром для измерения и указывает расстояние из 11 пар оснований, на которое DROSHA должен расщепить.Когда они посмотрели на DROSHA, они заметили, что он имеет поразительное структурное сходство с ферментом Dicer, несмотря на то, что Dicer существует и функционирует отдельно от DROSHA. Они предположили, что DROSHA, возможно, произошла от гомолога Дайсера.
Попытки очистить сверхэкспрессированный белок DROSHA для исследования ранее были невозможны и сдерживались техническими трудностями. Без особого ухода DROSHA легко агрегируется в процессе очистки белка, что приводит к неудачной кристаллизации. Чтобы сохранить его структурную целостность, команда коэкспрессировала 23 аминокислоты из DGCR8, который связывает и покрывает гидрофобную поверхность DROSHA, сохраняя DROSHA нетронутым.
По словам исследователя IBS Джэ-Сон Ву, «без этого гидрофобного взаимодействия белки DROSHA будут аномально сворачиваться и агрегироваться», что делает их бесполезными. Поскольку белки сохранялись, команда смогла выполнить рентгеновскую кристаллографию и получить первое четкое изображение их структуры.
Понимание структуры DROSHA — еще один важный шаг в процессе понимания биогенеза микроРНК. Использование этих знаний является основой для разработки новых способов регулирования и контроля экспрессии генов, которые имеют ряд применений, включая создание новых противогрибковых средств и остановку роста опухолей.
Возможность более точного контроля РНКи может быть на переднем крае борьбы с неизлечимыми бактериальными инфекциями по мере роста устойчивости к антибиотикам. Достижение этого прорыва в области визуализации открывает дверь для лучшего понимания и новых интересных приложений в воспроизводстве клеток. «В будущем, — говорит исследователь Сунг Чул Квон, — мы планируем решить структуру микропроцессорного комплекса, связанного с pri-miRNA».Словарь терминов
Дайсер: фермент, который расщепляет пре-миРНК и длинную двухцепочечную РНК на зрелую миРНК и короткую интерферирующую РНК соответственно.DGCR8: (Критическая область 8 синдрома ДиДжорджи) Два из этих ферментов образуют микропроцессорный комплекс с одним DROSHA, расположенным в ядре клетки, расщепляющим / обрабатывающим при-миРНК до пре-миРНК.
ДРОША: Фермент, который образует микропроцессорный комплекс с DGCR8, расположенный в ядре клетки, действует как измерительный ориентир для расщепления / обработки при-миРНК до пре-миРНК.мРНК: информационная РНК, одноцепочечная РНК, которая транслируется рибосомой, процессом, который производит белки в цитоплазме.Микропроцессорный комплекс: ферментативный комплекс из одного DROSHA и двух DGCR8, который расщепляет / обрабатывает при-миРНК до пре-миРНК.miRNA: небольшая некодирующая молекула РНК, которая участвует в подавлении РНК и посттранскрипционной регуляции экспрессии генов.
пре-миРНК: предшественник микроРНК, незрелая миРНК, которая будет обрабатываться Дайсером.pri-miRNA: первичная микроРНК, короткая двухцепочечная «шпилька» РНК с апикальной петлей и базальными хвостами, которая будет обрабатываться микропроцессором.RISC: РНК-индуцированный комплекс сайленсинга, расщепляет мРНК или ингибирует ее трансляцию в процессе, называемом РНК-интерференцией, и играет важную роль в подавлении гена.
РНКи: РНК-интерференция, процесс ингибирования экспрессии генов РНК.Рентгеновская кристаллография: метод, используемый для идентификации структуры биологических молекул с использованием сфокусированного пучка рентгеновских лучей, приводящий к дифракционной картине объекта.
