11.3: Редактирование РНК

Редактирование РНК – это посттранскрипционная модификация, при которой нуклеотидная последовательность предшественника мРНК (пре-мРНК) изменяется путем вставки, удаления или модификации оснований. Степень редактирования РНК варьируется от нескольких сотен оснований в митохондриальной ДНК трипаносомы до одного основания в ядерных генах млекопитающих. Даже одно изменение основания в пре-мРНК может преобразовать кодон одной аминокислоты в кодон другой аминокислоты или стоп-кодон. Этот тип перекодирования может существенно повлиять на структуру и функцию белка и может привести к производству нескольких вариантов белка из одного гена.

Редактирование РНК с помощью инсерций и делеций

Инсерционное и делеционное редактирование РНК включает добавление и удаление определенных нуклеотидов или последовательностей нуклеотидов в пре-мРНК. При редактировании РНК в митохондриях некоторых патогенных трипаносом добавляются сотни некодирующих уридинов и удаляются определенные остатки уридина из пре-мРНК. Эти добавления и удаления выполняются ферментным комплексом, называемым эдитосомой.  Эдитосома управляется специальным транскриптом РНК, известным как гидовая РНК (гРНК). гРНК прикрепляется к целевой области пре-мРНК с помощью комплементарной якорной последовательности, которая имеет длину 10-15 нуклеотидов. гРНК также имеет матричную последовательность, которая инструктирует эдитосому относительно местоположения и количества остатков уридина, которые должны быть добавлены или удалены из пре-мРНК. Более 50% митохондриальной РНК некоторых трипаносом образуется за счет добавления остатков уридина.

Редактирование РНК с помощью замен

Редактирование РНК с помощью замен модификациями оснований наблюдается у высших эукариот, у которых основание модифицируется без изменения длины пре-мРНК. У позвоночных реакции дезаминирования с участием аденозина и цитидина являются наиболее распространенным типом редактирования РНК. Аденозин дезаминируется до инозина с помощью единственного фермента, известного как аденозиндезаминаза, действующая на РНК (ADAR). Чтобы распознать сайт редактирования, ADAR необходима двухцепочечная структура РНК, сформированная между целевой областью и нижележащей комплементарной областью интрона пре-мРНК. У позвоночных есть три типа ферментов ADAR. Ферменты ADAR1 и ADAR2 обнаруживаются в различных тканях, тогда как ADAR3 специфичен для мозга некоторых видов. Другой менее распространенный тип редактирования РНК наблюдается в гене ApoB млекопитающих, где цитидин модифицируется до уридина. Это достигается с помощью комплекса ферментов, включая каталитический полипептид 1 фермента, редактирующего мРНК аполипопротеина B (APOBEC1). Хотя редактирование РНК – относительно редкое явление у позвоночных, дефекты этого процесса могут вызывать ряд заболеваний, связанных с центральной нервной системой, таких как боковой амиотрофический склероз, эпилепсия, депрессия и шизофрения.