DOI: https://doi.org/10.26641/1997-9665.2020.3.186-191

Некодуючі РНК: біологічні властивості та шляхи використання.

I. S. Khripkov, A. G. Dudlya

Анотація


РНК – одна з чотирьох основних макромолекул клітини, тому беззаперечно є предметом багатьох досліджень, спрямованих на визначення її ролі в метаболічних процесах клітини за участю молекулярних механізмів. Протягом багатьох років вважалося, що основна функція РНК полягає у виконанні ролі посередника в процесі зчитування амінокіслотної послідовності з кодуючого гена. Тому однією з найбільших несподіванок у сучасній біології стало відкриття, що кодуючі білок послідовності складають менше 2% від усього генома; потім було встановлено, що принаймні 90% генома людини активно транскрибуються. В огляді обговорюються біологічні властивості, засоби доставки та механізми впливу на клітину некодуючих РНК. Некодуючі РНК виконують важливу біологічну функцію в розвитку організмів, їх фізіології та патології. В родині некодуючих РНК виділяють декілька груп РНК, що відрізняються походженням та ступенем гомології до таргетних мРНК, мають властивість інактивувати одночасно декілька різноманітних мРНК, є високоспецифічними інгібіторами синтезу білка. МікроРНК регулюють активність ефекторних молекул та відіграють ключову роль в регуляції генної експресії та модуляції процесу трансляції. Доведена участь мікроРНК в регуляції таких важливих клітинних процесах як диференціація, проліферація, апоптоз та реакція на стрес. Найчастіше під контролем певної мікроРНК знаходяться відразу кілька регуляторних шляхів, що відповідають за певний стан клітини, тому порушення експресії мікроРНК призводить до дисрегуляції цілої сигнальної мережі і розладів функціонування клітини. Встановлено, що порушення функціонування певних мікроРНК пов’язане з пухлинною трансформацією клітин, виникненням неврологічних захворювань та різних видів патології серцево-судинної системи.

Ключові слова


некодуючі РНК; види; біологічні властивості; шляхи використання

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K, Watson JD, authors. Molecular biology of the cell. 3rd ed. New York: Garland Publishing; 1994. 1616 p.

Lodish H, Berk A, Zipursky AL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J, authors. Molecular cell biology. 4th ed. New York: W. H. Freeman; 2000. 897 p.

Mattick JS. Non-coding RNAs: the architects of eukaryotic complexity. EMBO reports. 2001; 2(11): 986–91.

Jiayan Wu, Jingfa Xiao, Zhang Zhang, Xumin Wang, Songnian Hu, Jun Yu. Ribogenomics: the Science and Knowledge of RNA. Genomics Proteomics Bioinformatics. 2014; 12: 57-63.

Balashenko NA, Dromashko SE. Long non-coding RNAs and their functions. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological series. 2017; 4: 110–19.

Elbashir SM, Harborth J, Lendeckel W. Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells. Nature 2001;411(6836):494–8.

Ohshima K., Inoue K., Fujiwara A. Let-7 microRNA family is selectively secreted into the extracellular environment via exosomes in a metastatic gastric cancer cell line. PLoS One. 2010; 5(10): 132-47.

Andreeva OE, Krasil’nikov MA. [The phenomenon of RNA interference in oncology: advances, problems and perspectives]. Advances in molecular oncology. 2016; 3:8-15. Russian.

Mann DL. MicroRNAs and the failing heart. N. Engl. J. Med. 2007; 356: 2644-45.

Fedorov AV, Kostareva AA, Galagudza M M. [Perspektivy ispol'zovaniya mikroRNK v kachestve biomarkera ishemicheskogo povrezhdeniya miokarda [MicroRNA as biomarkers of myocardial ischemic injury: a perspective.]. Regionarnoe krovoobrashchenie i mikrotsirkulyatsiya [Regional Haemodynamics and Microcirculation], 2012; 11(3): 69-75.

Kung JT, Colognori D, Lee JT. Long Noncoding RNAs: Past, Present, and Future. Genetics. 2013; 193(3): 651-69.

Fire A, Xu S, Montgomery MK. Potent and Specific Genetic Interference by Double-Stranded RNA in Caenorhabditis Elegans. Nature. 1998; 391:806–11.

Burnett JC, Rossi JJ, Tiemann K. Current progress of siRNA/shRNA therapeutics in clinical trials. Biotechnol J. 2011;6(9):1130–46.

Angelbello AJ, Chen JL, Childs-Disney JL. Using Genome Sequence to Enable the Design of Medicines and Chemical Probes. Chem Rev. 2018 February 28; 118(4): 1599–1663.

Lu J, Getz G, Miska EA. MicroRNA expression profiles classify human cancers. Nature, 2005; 435: 834-38.

Xiao J, Yang B, Lin H. Novel approaches for genespecific interference via manipulating actions of microRNAs : examination on the pacemaker channel genes HCN2 and HCN4. J. Cell. Physiol. 2007; 212: 285-92.

Ivkin DYu, Lisitskiy DS, Zakharov EA. [MicroRNA as perspective diagnostic and pharmacologic agents]. Astrahanskiy meditsinskiy jurnal. 2015; 2:8-25. Russian.

Stenvang J. Inhibition of microRNA function by antimiR oligonucleotides. Silence. 2012; 3: 1-17.

Patrushev MV, Kamenski PA, Mazunin IO. Mutations in mitochondrial DNA and approaches for their correction. Biochemistry (Mosk.). 2014; 79(11): 1151—60.

Kolesnikova OA, Entelis NS, Jacquin-Becker C. Nuclear DNA-encoded tRNAs targeted into mitochondria can rescue a mitochondrial DNA mutation associated with the MERRF syndrome in cultured human cells. Hum. Mol. Genet. 2004; 13(20): 2519-34.

Kolesnikova OA, Entelis NS, Mireau H. Suppression of mutations in mitochondrial DNA by tRNAs imported from the cytoplasm. Science. 2000;.289(5486): 1931—33.

Karicheva OZ, Kolesnikova OA, Schirtz T. Correction of the consequences of mitochondrial 3243A>G mutation in the MT-TL1 gene causing the MELAS syndrome by tRNA import into mitochondria. Nucleic Acids Res. 2011; 39(18): 8173—86.

Lakunina VA, Baleva VS, Levitskii SA. [RNA import into mitochondria and its use in the gene therapy]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriâ 16, Biologiâ, 2015; 3:32-6. Russian.

Alexis F, Pridgen E, Molnar LK. Factors affecting the clearance and biodistribution of polymeric nanoparticles. Mol Pharm. 2008; 5(4):505–15.

Lu D, Benjamin R, Kim M. Optimization of methods to achieve mRNA-mediated transfection of tumor cells in vitro and in vivo employing cationic liposome vectors. Cancer Gene Ther. 1994; 1:245–52.

Glenn, JS, Ellens H, White JM. Delivery of liposome-encapsulated RNA to cells expressing influenza virus hemagglutinin. Methods Enzymol. 1993; 221:327–39.

Malone RW, Felgner PL, Verma IM. Cationic liposomemediated RNA transfection. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1989; 86:6077–81.

Haque ME, McIntosh TJ, Lentz BR. Influence of lipid composition on physical properties and peg-mediated fusion of curved and uncurved model membrane vesicles “Nature’s own” fusogenic lipid bilayer. Biochemistry 2001;40(14):4340–8.

Rider MA, Hurwitz SN, Meckes DG. ExtraPEG: a polyethylene glycol-based method for enrichment of extracellular vesicles. Sci. Rep. 2016; 6:239-78.

Love KT, Mahon KP, Levins CG. Lipid-like materials for low-dose, in vivo gene silencing. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010;107(5):1864–9.

Lee H, Lytton-Jean AK, Chen Y. Molecularly self-assembled nucleic acid nanoparticles for targeted in vivo siRNA delivery. Nat. Nanotechnol. 2012; 7(6):389–93.

Semple SC, Akinc A, Chen J. Rational design of cationic lipids for siRNA delivery. Nat. Biotechnol. 2010; 28(2):172–6.

Probst J, Weide B, Scheel B. Polarization of immunity induced by direct injection of naked sequence-stabilized mRNA vaccines. Cell Mol. Life Sci. 2004; 61:2418-24.

Conry RM, LoBuglio AF, Wright M. Characterization of a messenger RNA polynucleotide vaccine vector. Cancer Res 1995; 55:1397-400.

Hoerr I, Obst R, Rammensee HG, Jung G. In vivo application of RNA leads to induction of specific cytotoxic T lymphocytes and antibodies. Eur J Immunol 2000; 30:1-7.

Lorenz C, Fotin-Mleczek M, Roth G. Protein expression from exogenous mRNA Uptake by receptor-mediated endocytosis and trafficking via the lysosomal pathway. RNA Biolog. 2011; 8(4): 627-36.

Boussif O, Lezoualc’h F, Zanta MA. A versatile vector for gene and oligonucleotide transfer into cells in culture and in vivo: polyethylenimine. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1995; 92:7297-301.

Lundberg P, El-Andaloussi S, Johansson H. Delivery of short interfering RNA using endosomolytic cell-penetrating peptides. FASEB J. 2007; 21:2664-71.

Cullis PR, Hope MJ, Tilcock CP. Lipid polymorphism and the roles of lipids in membranes. Chem. Phys. Lipids. 1986; 40:127-44.

Farhood H, Serbina N, Huang L. The role of dioleoylphosphatidylethanolamine in cationic liposome mediated gene transfer. Biochim Biophys Acta. 1995; 1235:289-95.

Sonawane ND, Szoka FC, Verkman AS. Chloride accumulation and swelling in endosomes enhances DNA transfer by polyamine-DNA polyplexes. J. Biol Chem. 2003; 278:44826-31.

Duane A. Mitchell, Smita K. Nair. RNA-transfected dendritic cells in cancer immunotherapy. J. Clin. Invest. 2000;106(9):1065-69.




Morphologia