Editiranje RNK

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Dio članaka o
Genetici
 
Ključne komponente
Historija i teme
Istraživanje
Personalizovana medicina
Personalizovana medicina

Editiranje RNK ili modifikacija RNK je molekulsk proces putem kojeg neke ćelije mogu izvršiti diskretne promjene u određenim nukleotidnim sekvencama unutar molekule RNK, nakon što ih generira RNK-polimeraza. Javlja se u svim živim organizmima i jedno je od evolucijski najkonzerviranijih svojstava RNK.[1][2][3] Može uključivati insercija, delecija i supstitucija nukleotidnih baza unutar molekule RNK. Editiranje RNK je relativno rijetko, s uobičajenim oblicima obrade RNK (npr. prerada, 5 '- ograničavanje i 3' - poliadenilacija), koji se obično ne smatraju editiranjem . Može uticati na aktivnost, lokalizaciju kao i na stabilnost RNK, a povezano je s ljudskim bolestima.[1][2][3][4]

Editiranje RNK uočeno je u nekim molekulama tRNK, rRNK, iRNK ili miRNK eukariota i njihovih virusa, archaea i prokariota.[5] Događa se u jedru i citosolu, kao i unutar mitohondrija i plastida. U kičmenjaka je rijetko i obično se sastoji od malog broja promjena u sekvenci pogođenih molekula. U drugim organizmima, poput lignji ,[6] može doći do opsežnog editiranja (pan-editiiranje); u nekim slučajevima većina nukleotida u sekvenci iRNK može nastati ovim putem. Do sada je opisano više od 160 tipova modifikacija RNK.[7]

Procesi editiranja RNK pokazuju veliku molekulsku raznolikost, a čini se da su neke nedavne evolucijske akvizicije nastale nezavisno. Raznolikost fenomena editiranja RNK uključuje nukleobaze modifikacije, kao što su citidin (C) do uridina (U) i adenozin (A) do inozina (I) deaminacija, kao i dodaci i insercije nukleotida bez predloška. Editiranje RNK u iRNK efektivno mijenja aminokiselinsku sekvencu kodiranog proteina tako da se razlikuje od one predviđene genomskom sekvencom DNK.[8]

Editosomski kompleks

Porijeklo i evolucija RNA editiranja[uredi | uredi izvor]

Sistem za editiranje RNK koji se vidi kod životinja možda je evoluirao od mononukleotidnih deaminaza, što je dovelo do većih porodica gena koji uključuju gene apobec-1 i adar. Ovi geni dijele bliski identitet s bakterijskim deaminazama uključenim u metabolizam nukleotida. Adenozin deaminaza iz E. coli ne može deaminirati nukleozid u RNK; džep reakcije enzima je premali da bi se na njega mogao vezati lanac RNK. Međutim, ovo aktivno mjesto prošireno je promjenama aminokiselina u odgovarajućim ljudskim analognim genima, APOBEC1 i ADAR, omogućavajući deaminaciju.[9][10]

Pan-editiranje posredovano gRNK u mitohondrijama tripanozoma, uključujući šablonsku inserciju U ostataka, potpuno je drugačija biohemijska reakcija. U drugim istraživanjima pokazalo se da su uključeni enzimi regrutovani i prilagođeni iz različitih izvora.[11] Ali specifičnost insercija nukleotida interakcijom između gRNK i iRNK slična je procesima editiranja tRNK na životinjskim i akantamebinim mitohondrijama.[12] Metilacija eukariotske riboze rRNK prajmerskim molekulama RNK, sličan je oblik modifikacije.[13]

Tako je editiranje RNK evoluiralo više puta. Predloženo je nekoliko prilagodljivih obrazloženja.[14] Editiranje se često opisuje kao mehanizam korekcije ili popravka kako bi se nadoknadili nedostaci u sekvencama gena. Međutim, u slučaju editiranja posredovanog putem gRNK, ovo objašnjenje ne čini se mogućim, jer ako se prvo dogodi defekt, ne postoji način da se generira regija koja kodira gRNK bez grešaka, a koja vjerojatno nastaje duplikacijom originalne genske regije. Ovo razmišljanje dovodi do prijedloga u teoriji evolucije, zvanog "konstruktivna neutralna evolucija" u kojem se redoslijed koraka preokreće, s neopravdanim kapacitetom za editiranje koji prethodi "nedostatku".[15] 31

Terapijsko editiranje iRNK[uredi | uredi izvor]

Usmjeravanje editiranja radi ispravljanja mutiranih sekvenci, prvi put predloženo je i demonstrirano 19955.[16] U ovom početnom radu, korišteni su sintetski RNK antisens oligonukleotidi komplementarni prezreloj mutaciji stop kodona u sekvenci distrofina kako bi se aktiviralo A-do-I editiranje stop kodona u čitav kodon u modelu ćelijskog sistema ksenopusa. Iako je ovo također dovelo do obližnjih nehotičnih prijelaza A-u-I, prijelazi A u I (čitaj kao G) mogu ispraviti sva tri stop kodona, ali ne mogu stvoriti stop kodon. Zato su promjene dovele do >25% korekcije ciljanog stop kodona s očitanjem do niza reporter luciferaza. Nastavak rada postigao je editiraanje mutirane sekvence iRNK u sisarskoj kulturi ćelija, usmjeravanjem oligonukleotida vezanog za citidin-deaminazu, kako bi se korigirala mutirana sekvenca cistaste fibroze.[17] U novije vrijeme korišten je CRISPR-Cas13 spojen sa deaminazama za usmjeravanje editovanja iRNK.[18]

Poređenje sa editiranjem DNK[uredi | uredi izvor]

Za razliku od editiranja DNK, koje je trajno, efekti kod RNK, uključujući potencijalne neciljane mutacije u RNK – su prolazni i ne nasljeđuju se. Stoga se smatra da je editiranje RNK manje rizično. Nadalje, možda će joj trebati samo prajmer RNK, upotrebom proteina ADAR koji se već nalazi kod ljudi i mnogih drugih eukariota, umjesto da treba unositi strani protein u tijelo.[19]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ a b Li S, Mason CE (2013). "The pivotal regulatory landscape of RNA modifications". Annual Review of Genomics and Human Genetics. 15: 127–50. doi:10.1146/annurev-genom-090413-025405. PMID 24898039.
  2. ^ a b Song CX, Yi C, He C (novembar 2012). "Mapping recently identified nucleotide variants in the genome and transcriptome". Nature Biotechnology. 30 (11): 1107–16. doi:10.1038/nbt.2398. PMC 3537840. PMID 23138310.
  3. ^ a b Meyer KD, Jaffrey SR (maj 2014). "The dynamic epitranscriptome: N6-methyladenosine and gene expression control". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 15 (5): 313–26. doi:10.1038/nrm3785. PMC 4393108. PMID 24713629.
  4. ^ Sun WJ, Li JH, Liu S, Wu J, Zhou H, Qu LH, Yang JH (januar 2016). "RMBase: a resource for decoding the landscape of RNA modifications from high-throughput sequencing data". Nucleic Acids Research. 44 (D1): D259-65. doi:10.1093/nar/gkv1036. PMC 4702777. PMID 26464443.
  5. ^ Su AA, Randau L (august 2011). "A-to-I and C-to-U editing within transfer RNAs". Biochemistry. Biokhimiia. 76 (8): 932–7. doi:10.1134/S0006297911080098. PMID 22022967. S2CID 11283810.
  6. ^ "New genetic editing powers discovered in squid". phys.org (jezik: engleski). Pristupljeno 5. 4. 2020.
  7. ^ Boccaletto P, Machnicka MA, Purta E, Piatkowski P, Baginski B, Wirecki TK, de Crécy-Lagard V, Ross R, Limbach PA, Kotter A, Helm M, Bujnicki JM (januar 2018). "MODOMICS: a database of RNA modification pathways. 2017 update". Nucleic Acids Research. 46 (D1): D303–D307. doi:10.1093/nar/gkx1030. PMC 5753262. PMID 29106616.
  8. ^ Brennicke A, Marchfelder A, Binder S (juni 1999). "RNA editing". FEMS Microbiology Reviews. 23 (3): 297–316. doi:10.1111/j.1574-6976.1999.tb00401.x. PMID 10371035.
  9. ^ Carter CW (1998). "Nucleoside deaminases for cytidine and adenosine: comparisons with deaminases acting on RNA". u Grosjean H, Benne R (ured.). Modification and Editing of RNA. Washington, DC: ASM Press. str. 363–376.
  10. ^ Navaratnam N, Fujino T, Bayliss J, Jarmuz A, How A, Richardson N, Somasekaram A, Bhattacharya S, Carter C, Scott J (januar 1998). "Escherichia coli cytidine deaminase provides a molecular model for ApoB RNA editing and a mechanism for RNA substrate recognition". Journal of Molecular Biology. 275 (4): 695–714. doi:10.1006/jmbi.1997.1506. PMID 9466941.
  11. ^ Covello PS, Gray MW (Aug 1993). "On the evolution of RNA editing". Trends in Genetics. 9 (8): 265–8. doi:10.1016/0168-9525(93)90011-6. PMID 8379005.
  12. ^ Lonergan KM, Gray MW (septembar 1993). "Predicted editing of additional transfer RNAs in Acanthamoeba castellanii mitochondria". Nucleic Acids Research. 21 (18): 4402. doi:10.1093/nar/21.18.4402. PMC 310088. PMID 8415006.
  13. ^ Bachellerie JP, Cavaille J (1998). "Small nucleolar RNAs guide the ribose methylations of eukaryotic rRNAs". u Grosjean H, Benne R (ured.). Modification and Editing of RNA. Washington, DC: ASM Press. str. 255–272.
  14. ^ Speijer D (maj 2011). "Does constructive neutral evolution play an important role in the origin of cellular complexity? Making sense of the origins and uses of biological complexity". BioEssays. 33 (5): 344–9. doi:10.1002/bies.201100010. PMID 21381061. S2CID 205470421.
  15. ^ Stoltzfus A (august 1999). "On the possibility of constructive neutral evolution". Journal of Molecular Evolution. 49 (2): 169–81. Bibcode:1999JMolE..49..169S. CiteSeerX 10.1.1.466.5042. doi:10.1007/PL00006540. PMID 10441669. S2CID 1743092.
  16. ^ Woolf TM, Chase JM, Stinchcomb DT (august 1995). "Toward the therapeutic editing of mutated RNA sequences". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92 (18): 8298–302. Bibcode:1995PNAS...92.8298W. doi:10.1073/pnas.92.18.8298. PMC 41144. PMID 7545300.
  17. ^ Montiel-Gonzalez MF, Vallecillo-Viejo I, Yudowski GA, Rosenthal JJ (novembar 2013). "Correction of mutations within the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator by site-directed RNA editing". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (45): 18285–90. Bibcode:2013PNAS..11018285M. doi:10.1073/pnas.1306243110. PMC 3831439. PMID 24108353.
  18. ^ Cox DB, Gootenberg JS, Abudayyeh OO, Franklin B, Kellner MJ, Joung J, Zhang F (novembar 2017). "RNA editing with CRISPR-Cas13". Science. 358 (6366): 1019–1027. Bibcode:2017Sci...358.1019C. doi:10.1126/science.aaq0180. PMC 5793859. PMID 29070703.
  19. ^ "Watch out, CRISPR. The RNA editing race is on". Chemical & Engineering News (jezik: engleski). Pristupljeno 30. 9. 2020.

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]

Šablon:Posttranscripcijska modifikacija

Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=Editiranje_RNK&oldid=3535486"