Двухцепочечная РНК
Двухцепочечная РНК (дсРНК) — это РНК с двумя комплементарными цепями, обнаруженными в клетках. Он похож на ДНК , но с заменой тимина на урацил и добавлением одного атома кислорода. [1] Несмотря на структурное сходство, о дцРНК известно гораздо меньше. [2]
Они образуют генетический материал некоторых вирусов ( вирусов с двухцепочечной РНК ). дцРНК, такая как вирусная РНК или миРНК , может вызывать интерференцию РНК у эукариот , а также интерфероновую реакцию у позвоночных . [3] [4] [5] У эукариот дцРНК играет роль в активации врожденной иммунной системы против вирусных инфекций. [1]
История открытия
[ редактировать ]Уотсон и Крик ранее заметили, что 2'-гидроксильная группа на каждом нуклеотиде РНК будет препятствовать образованию РНК двойной спирали, подобной той, которую они описали для ДНК. [6]
В 1995 году Александр Рич и Дэвид Р. Дэвис впервые предложили структуру двойной спирали РНК. [7]
Структура
[ редактировать ]Высокомолекулярная РНК в форме «А» называется дцРНК и обладает следующими характеристиками:
- Кооперативный тип профилей температурного перехода со значениями Tm, зависящими от ионной силы;
- Коэффициенты седиментации (s 20,w ) выше 8–9 S;
- Базовый состав, ожидаемый для дуплекса РНК, состоящего из двух комплементарных антипараллельных цепей, стабилизированных водородными связями и гидрофобными взаимодействиями ;
- Молярное поглощение (на фосфодиэфирную группу) ниже, чем у одноцепочечной РНК (оцРНК) .
- Абсолютная гипохромность значительно выше, чем у оцРНК; [8]
Эти характеристики обнаружены в геномах различных организмов, а также в двухцепочечной РНК, которую раньше называли «репликативной формой» и которую впоследствии считали побочным продуктом репликации фаговой РНК. Альтернативно, они обнаруживаются в искусственных высокомолекулярных двухцепочечных полирибонуклеотидных комплексах, таких как комплексы поли(А) · поли(U) или поли(I) · поли(С).
Широко известные кислые формы полиаденилата и полицитидилата могут быть введены в эти канонические виды двухцепочечной РНК. Поскольку основания этих полирибонуклеотидов протонируются при значениях pH ниже, чем значения pK аденина и цитозина, они принимают хорошо охарактеризованную [и особенно стабильную для поли(А)] двухцепочечную структуру при кислых уровнях pH.
Более или менее многочисленные самокомплементарные последовательности, обнаруженные во всех других формах РНК, включая рРНК, мРНК, тРНК, одноцепочечную вирусную РНК и вироидную РНК, также могут образовывать двухспиральные вторичные структуры, хотя и неполные и/или нерегулярные. [8]
Источники
[ редактировать ]Эндогенные ретровирусы, естественные пары смысловых и антисмысловых транскриптов, митохондриальные транскрипты и повторяющиеся ядерные последовательности, включая короткие и длинные вкрапляющиеся элементы ( SINE и LINE ), являются одними из основных источников эндогенной дцРНК. [9]
Характеристики
[ редактировать ]В целом дцРНК имеют некоторые общие характеристики:
- Они демонстрируют замечательную устойчивость к РНКазе А. [8]
- Они не транскрибируются с ДНК генома хозяина.
- Большинство из них постоянно присутствуют в организме хозяина в низкой концентрации.
- Похоже, они не оказывают заметного влияния на фенотип своего хозяина.
- Они эффективно передаются следующему поколению.
Размер дцРНК варьируется от 1,5 до 20 т.п.н. Меньшие дцРНК (<2,0 т.п.н.) часто связаны с вирусоподобными частицами , и некоторые из этих дцРНК уже идентифицированы как вирусы, принадлежащие к семейству Partitiviridae . Обычно они имеют два отдельных линейных сегмента дцРНК, каждый длиной примерно 2,0 т.п.н. Сегменты размером более 10 т.п.н. вряд ли будут связаны с конкретными вирусоподобными частицами, поскольку в образцах, приготовленных с использованием различных методов очистки, не было обнаружено уникальных вирусоподобных частиц. По этой причине эти большие дцРНК ранее назывались загадочными дцРНК, эндогенными дцРНК или РНК-плазмидами. [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Уайтхед К.А., Дальман Дж.Э., Лангер Р.С., Андерсон Д.Г. (15 июля 2011 г.). «Замалчивание или стимуляция? Доставка миРНК и иммунная система». Ежегодный обзор химической и биомолекулярной инженерии . 2 (1): 77–96. doi : 10.1146/annurev-chembioeng-061010-114133 . ПМИД 22432611 .
- ^ Липферт Дж., Скиннер Г.М., Кигстра Дж.М., Хенсгенс Т., Джагер Т., Дулин Д. и др. (октябрь 2014 г.). «Двухцепочечная РНК под действием силы и крутящего момента: сходство и разительные отличия от двухцепочечной ДНК» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 111 (43): 15408–15413. Бибкод : 2014PNAS..11115408L . дои : 10.1073/pnas.1407197111 . ПМЦ 4217419 . ПМИД 25313077 .
- ^ Шульц У., Касперс Б., Стаэхели П. (май 2004 г.). «Система интерферона позвоночных немлекопитающих». Развивающая и сравнительная иммунология . 28 (5): 499–508. дои : 10.1016/j.dci.2003.09.009 . ПМИД 15062646 .
- ^ Вебер Ф., Вагнер В., Расмуссен С.Б., Хартманн Р., Палудан С.Р. (май 2006 г.). «Двухцепочечная РНК продуцируется РНК-вирусами с положительной цепью и ДНК-вирусами, но не в обнаруживаемых количествах РНК-вирусами с отрицательной цепью» . Журнал вирусологии . 80 (10): 5059–5064. doi : 10.1128/JVI.80.10.5059-5064.2006 . ПМК 1472073 . ПМИД 16641297 .
- ^ Яна С., Чакраборти С., Нанди С., Деб Дж. К. (ноябрь 2004 г.). «РНК-интерференция: потенциальные терапевтические мишени». Прикладная микробиология и биотехнология . 65 (6): 649–657. дои : 10.1007/s00253-004-1732-1 . ПМИД 15372214 .
- ^ Салазар М., Федоров О.Ю., Миллер Дж.М., Рибейро Н.С., Рид Б.Р. (апрель 1993 г.). «Нидь ДНК в гибридных дуплексах ДНК.РНК не является ни B-формой, ни A-формой в растворе». Биохимия . 32 (16): 4207–4215. дои : 10.1021/bi00067a007 . ПМИД 7682844 .
- ^ Чжан С., Виттиг Б. (июнь 2015 г.). «Александр Рич 1924-2015». Природная биотехнология . 33 (6): 593–598. дои : 10.1038/nbt.3262 . ПМИД 26057974 .
- ^ Jump up to: а б с Либонати М, Соррентино С (2001). «Деградация двухцепочечной РНК рибонуклеазами панкреатического типа млекопитающих». Методы энзимологии . Том. 341. Эльзевир. стр. 234–248. дои : 10.1016/s0076-6879(01)41155-4 . ISBN 978-0-12-182242-2 . ПМИД 11582780 . Проверено 7 июня 2024 г.
- ^ Садек С., Аль-Хашими С., Кьюсак С.М., Вернер А. (февраль 2021 г.). «Эндогенная двухцепочечная РНК» . Некодирующая РНК . 7 (1): 15. дои : 10.3390/ncrna7010015 . ПМЦ 7930956 . ПМИД 33669629 .
- ^ Фукухара Т., Морияма Х. (2008). «Эндорнавирус». В Mahy BW, Van Regenmortel MH (ред.). Энциклопедия вирусологии (3-е изд.). Амстердам: Elsevier/Academic Press. ISBN 978-0-12-374410-4 .