Ученые описали механизм возникновения изоформ микроРНК

Процессинг микроРНК состоит из двух основных этапов. Транскрипт-предшественник микроРНК (при-микроРНК) сворачивается в шпильку, которую обрезает так называмый «микропроцессор» — белковый комплекс, в состав которого входят рибонуклеаза Drosha и РНК-связывающий белок Pasha. Затем получившиеся укороченные шпильки — пре-микроРНК — процессирует фермент Dicer, в результате чего образуется дуплекс микроРНК, впоследствии распадающийся на одноцепочечные молекулы. Российские исследователи с факультета биологии и биотехнологии Высшей школы экономики показали, что в действительности из одной и той же при-микроРНК может получиться несколько изоформ микроРНК, специфичных к различным генам-мишеням.

Авторы работы проанализировали данные секвенирования микроРНК в клетках 31 вида рака, полученные в проекте TCGA. В каждом случае ученые выявили изоформы, происходящие из одной и той же при-микроРНК (авторы обозначают изоформы как isomiRs). Для каждой исходной микроРНК в случае каждого вида рака были выявлены изоформы, различающиеся процессингом 3’- и 5’-конца.

Ученые показали, что в клетках всех видов в ключевых участках при-микроРНК рака Drosha и Dicer вносили разрыв примерно в одних и тех же местах. Иными словами, все, за несколькими исключениями, изоформы микроРНК имеют одинаковый 5’-конец. Оказалось также, что представленность микроРНК той или иной изоформой (только одной изоформой или двумя изоформами в разных соотношениях) не зависит от вида рака: четкой связи между видом рака и гомо- или гетерогенностью микроРНК найти не удалось.

Ученые выяснили, как связана локальная структура предшественника микроРНК с сайтами внесения разрезов белками Drosha и Dicer. Они проанализировали 8 нуклеотидов, окружающих сайты разрезания при-микроРНК, которые дают начало 5’- и 3’-концам изоформ. Оказалось, что микроРНК, которые Dicer разрезал в одном и том же месте, имели мотив AG**U рядом с местом внесения разреза. Для второго сайта внесения разреза Dicer четкого мотива выявить не удалось. В случае белка Drosha рядом с одним из сайтов разрезания чаще всего присутствовал мотив CU*U, а для второго сайта связывания, как и в случае с Dicer, явный мотив, указывающий на место внесения разрыва, выявить не удалось.

Авторы заключают, что вариабельность, лежащая в основе появления разных изоформ микроРНК, как правило, связана с процессингом 3’-концов. Процессинг 5’-концов вносит свой вклад в появление новых изоформ примерно в 28% случаев.