Nekoduojanti RNR — kas tai? Apibrėžimas, tipai ir funkcijos

Nekoduojančioji RNR (ncRNA) yra funkcinė RNR molekulė, kuri nėra verčiama į baltymą. Rečiau vartojami sinonimai: baltymą nekoduojanti RNR (npcRNA), nemessengerinė RNR (nmRNA) ir funkcinė RNR (fRNA). Trumpoms bakterijų ncRNA dažnai vartojamas terminas mažoji RNR (sRNA). DNR seka, iš kurios transkribuojama nekoduojanti RNR, dažnai vadinama RNR genu.

Nekoduojančių RNR genai apima gausias ir svarbias RNR, tokias kaip transfer RNR (tRNA) ir ribosominė RNR (rRNA); taip pat RNR, tokias kaip snoRNA, mikroRNA, siRNA, snRNA, exRNA, piRNA ir ilgosios nekoduojančios RNR (ilgosios ncRNA). Žmogaus genome esančių ncRNA skaičius nėra tiksliai žinomas, tačiau naujausi tyrimai rodo, kad egzistuoja tūkstančiai skirtingų ncRNA. Taip pat svarbu pažymėti, kad dalies naujai identifikuotų ncRNA funkcija dar nėra įrodyta — kai kurios gali būti biologinio triukšmo rezultatas ir nefunkcionalios.

Tipai ir klasifikacija

Nekoduojančios RNR galima klasifikuoti pagal ilgį, kilmę ir funkciją. Paprastai skiriamos dvi pagrindinės grupės:

• Mažos ncRNA (dažniausiai mažesnės nei ~200 nukleotidų): mikroRNA (miRNA), siRNA, piRNA, snRNA, snoRNA ir bakterijų sRNA. Jos dažnai dalyvauja genu reguliavime, RNR modifikacijoje ir genomų apsaugoje.
• Ilgosios ncRNA (lncRNA) (daugiau nei ~200 nukleotidų): šios RNR gali būti kelių kilmės ir funkcijų — nuo chromatino modifikacijos regulavimo iki transkripcijos modulavimo ir pensijavimo (scaffold) vaidmenų.

Funkcijos

Nekoduojančios RNR atlieka platų biologinių funkcijų spektrą. Pagrindinės jų rolės:

• Baltymų sintezės įvairūs etapai: tRNA perneša amino rūgštis, o rRNA sudaro ribosomų struktūrą ir katalizuoja peptidų grandinės susidarymą.
• Transkripcijos ir transliacijos reguliavimas: miRNA ir siRNA dalyvauja posttranskripcinėje genų slopinimo sistemoje (RNAi), mažindamos mRNR stabilumą arba blokuodamos jos vertimą.
• RNR modifikacija ir splicingas: snoRNA dalyvauja rRNA cheminėse modifikacijose; snRNA reikalingos priešdėlio (spliceosomos) sudarymui ir intronų išpjaustymui.
• Chromatino ir transkripcijos reguliacija: kai kurios lncRNA pritraukia chromatino modifikacinius kompleksus, keičia genų ekspresiją per epigenetinius mechanizmus.
• Genomo stabilumas ir transpozonų slopinimas: piRNA šiurkščiai reguliuoja transpozonus ypač lytinėse ląstelėse, taip apsaugodamos genomą nuo mobiliųjų elementų aktyvumo.
• Tarpląstelinė komunikacija: exRNA (ekstraląstelinė RNR) gali keliauti su eksosomomis ir perduoti signalus tarp ląstelių, dalyvauti uždegime ir imuninėse reakcijose.

Moksliniai tyrimai ir metodai

NcRNA tiriamos įvairiais eksperimentiniais ir bioinformatiniais metodais:

• RNA‑seq ir specializuoti seansavimo metodai leidžia aptikti ir kvantifikuoti ncRNA ekspresiją įvairiuose audiniuose ir vystymosi stadijose.
• Northern blot, RT‑qPCR ir RACE metodai naudojami ncRNA identifikacijai, dydžio ir transkripcijos vietų patvirtinimui.
• Imunoprecipitacija (CLIP, RIP) padeda nustatyti ncRNA ryšius su baltymais.
• Genetiniai metodai (CRISPR, knockdown/knockout) leidžia tyrinėti funkciją, o in vitro ir in vivo modeliai padeda atskleisti biologines pasekmes.
• Bioinformatinės priemonės prognozuoja struktūras, konservuotus regionus ir galimas tikslines mRNR sritis (ypač miRNA atveju).

Evoliucija, konservacija ir vaidmuo ligose

Daugelis ncRNA demonstruoja įvairų evoliucinį išsaugojimą: kai kurios — ypač tRNA ir rRNA — yra labai konservuotos, o kitos, ypač lncRNA, gali būti labiau specifinės rūšims arba audiniams. Reikšminga tai, kad funkcija dažnai priklauso nuo molekulės struktūros, todėl net ir su maža sekos konservacija gali išlikti struktūrinė ir funkcinė reikšmė.

Nekoduojančios RNR susijusios su įvairiomis žmogaus ligomis: jų disfunkcija ar netinkamas ekspresijos reguliavimas yra identifikuotas vėžio, neurodegeneracinių ligų, širdies ir metabolinių sutrikimų kontekste. Dėl to ncRNA yra tiriamos kaip galimi diagnostikos žymenys ir terapiniai taikiniai.

Istorija

Pirmoji išsamiai išanalizuota nekoduojanti RNR buvo kepimo mielėse rasta alanino tRNA; jos trimačio struktūros ypatybės buvo paskelbtos 1965 m. Nuo tada ncRNA laukas sparčiai išsiplėtė — ypač su didelės raiškos seansavimo technologijų ir bioinformatikos pažanga, leidžiančia identifikuoti ir funkcionaliai tirti daugybę naujų nekoduojančių RNR.

Apibendrinimas

Nekoduojančios RNR yra įvairovės ir funkcijų kupinas RNR pogrupis, esminis ląstelių reguliacijoje, baltymų sintezėje, genomų stabilume ir tarpląsteliniame ryšiame. Nors daug ncRNA jau turi nustatytas funkcijas, daugelis naujų atradimų vis dar laukia patikrinimo, todėl laukas išlieka intensyvių tyrimų objektu.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra nekoduojanti RNR (ncRNA)?

K: Kokie yra mažiau vartojami nekoduojančios RNR (ncRNA) sinonimai?

K: Kaip dažnai vadinamas trumpų bakterijų ncRNA terminas?

K: Kaip dažnai vadinama DNR seka, iš kurios transkribuojama nekoduojanti RNR?

K: Kokie yra kai kurie nekoduojančių RNR genų pavyzdžiai?

Klausimas: Kiek ncRNA yra žmogaus genome?

K: Kokia yra pirmoji išanalizuota nekoduojanti RNR ir kada buvo paskelbta jos struktūra?

Paieška pagal raidę