МикроРНК циркулируют вне клеток в комплексе с miRISC/AGO2

Американские ученые исследовали циркулирующие микроРНК в плазме и спинномозговой жидкости здоровых людей, людей с повышенным внутричерепным давлением и с боковым амиотрофическим склерозом (БАС). В норме внеклеточные микроРНК находятся в комплексе с miRISC/AGO2 — теми самыми белками, который отвечают за их регуляторные функции внутри клетки, а при патологиях эта связь может нарушаться.

Изображение:

Циркулирующие микроРНК (красные линии) в плазме и спинномозговой жидкости взаимодействуют с комплексом miRISC/AGO2. Их можно отделить от свободных микроРНК с помощью антител к AGO2.

Credit:

PNAS, 2020, 202008323; DOI:  10.1073/pnas.2008323117 | CC BY-NC-ND 4.0

Главная функция микроРНК — регуляция экспрессии генов за счет комплементарного связывания с мРНК внутри клетки. При этом сам сайленсинг (выключение гена) обеспечивается за счет образования комплекса RISC «вокруг» микроРНК; главный каталитический компонент RISK — белок Argonaut. Гораздо меньшие концентрации микроРНК присутствуют во внеклеточных средах — в спинномозговой жидкости и плазме крови. Для того, чтобы оставаться стабильными, такие циркулирующие микроРНК связываются с макромолекулярными комплексами: внеклеточными везикулами, липопротеинами высокой плотности и, опять же, белками из группы Argonaut (в частности, AGO2). Каким образом и для чего образуются такие комплексы, как и то, могут ли они обеспечить связь микроРНК с целевой мРНК, до сих пор не вполне понятно. Авторы новой статьи, опубликованной в PNAS, детально изучили ассоциацию циркулирующих микроРНК с комплексом miRISC/AGO2 в норме и при патологиях.

Используя иммунопреципитацию AGO2 с последующей количественной ПЦР-РВ и секвенированием малых РНК, авторы обнаружили, что практически все циркулирующие микроРНК активно образуют комплекс с miRISC/AGO2 (и при этом не заключены в мембранные пузырьки, поскольку белки остаются доступными для антител). Так, в пяти пробах плазмы 114 из 130 различных микроРНК находились в таком комплексе более чем наполовину по количеству, и только 11 — менее чем наполовину (для оставшихся пяти результат не был статистически значимым). Авторы предположили, что эти микроРНК-«исключения», могут находиться в комплексе с другими белками-аргонавтами, или же, возможно, они связаны с miRISC/AGO2, но участки связывания антител экранированы другими белками (см. рисунок).

У пациентов с повышенным внутричерепным давлением и БАС количество таких невключенных в комплекс микроРНК было больше. Это важное наблюдение: циркулирующие микроРНК были исследованы как потенциальные диагностические маркеры для многих заболеваний, включая рак и нейродегенеративные расстройства, однако ассоциации между их комплексами с белками и заболеваниями до сих пор не изучались.

На примере двух семейств микроРНК было показано, что циркулирующие микроРНК могут связываться с целевыми РНК на основе комплементарности первых нескольких нуклеотидов («seed region», нуклеотиды с 2-го по 8-й). Это стало понятно, после того, как ученые проанализировали различные микроРНК с одинаковым «началом». Они также продемонстрировали, что связанный с мишенью AGO2 может быть извлечен из плазмы крови в соотношении 1:1 с соответствующей микроРНК. Данные результаты оказались значительнее для семейства микроРНК miR-16, чем для семейства let-7.

Тот факт, что циркулирующие микроРНК способны связываться со своими мишенями, означает, что они могут вносить вклад в клеточную посттранскрипционную регуляцию генов, попадая в клетки. Поглощение естественных внеклеточных miRISC может быть опосредовано белками клеточной поверхности, способными связывать AGO2. С другой стороны, их концентрация, вероятно, слишком мала для значительного эффекта.

Примечательно, что связь микроРНК с макромолекулярными комплексами делала их устойчивее к изменениям условий в эксперименте (циклам «замораживание-оттаивание» и др.).

Результаты показывают, что циркулирующие микроРНК в нормальных физиологических условиях в основном входят в состав комплексов miRISC/AGO2. Однако включение определенных внеклеточных микроРНК в комплексы miRISC/AGO2 может зависеть от патологических состояний, например БАС. Авторы призывают продолжить исследования комплексов внеклеточных РНК с белками в норме и патологии.

Источник

Hirosha Geekiyanage, et al. // Extracellular microRNAs in human circulation are associated with miRISC complexes that are accessible to anti-AGO2 antibody and can bind target mimic oligonucleotides. // PNAS, Sep 2020, 202008323; DOI:  10.1073/pnas.2008323117

Добавить в избранное

Вам будет интересно