From Wikipedia, the free encyclopedia
ՄիկրոՌՆԹ (անգլ.՝ microRNA, miRNA), ՌՆԹ-ի մոլեկուլի փոքր չկոդավորող հատվածներ, որոնք կազմված են 18-25 նուկլեոտիդներից (միջինում 22), հայտնաբերվել են բույսերի, կենդանիների և որոշ վիրուսների մոտ, մասնակցում են գեների էքսպրեսիայի տրանսկրիպցիոն և հետտրանսկրիպցիոն կարգավորումներին՝ ՌՆԹ-ինտերֆերենցիայի ճանապարհով[1][2][3]։
ՄիկրոՌՆԹ-ն կոդավորվում է բույսերի, կենդանիների կորիզային ԴՆԹ-ով և ԴՆԹ-պարունակող վիրուսների ԴՆԹ-ով։ ՄիկրոՌՆԹ-ն մասնակցում է գեների ակտիվության ճնշմանը․ նրանք կապվում են ի-ՌՆԹ-ի կոմպլեմենտար հատվածների հետ և արգելակում են նրանց տրանսլյացիան։ Բացի այդ, միկրոՌՆԹ-ի և ի-ՌՆԹ-ի կոմպլեքսները հաճախ բջջի կողմից քայքայվում են։ Սա ուղղորդված դեգրադացիայի օրինակ է, քանի որ այս կոմպլեքսների առաջացման հիմքում ընկած է երկու ՌՆԹ մոլեկուլների կոմպլեմենտարությունը[4][5]։ Կան նաև տվյալներ, որոնք ցույց են տալիս ԴՆԹ-ի ՌՆԹ-կախյալ մեթիլացման ժամանակ միկրոՌՆԹ-ի ուղակիորեն փոխազդեցությունը ԴՆԹ-ի հետ, որը համարվում է գեների ռեպրեսիայի, ալելային բացառման և տրանսպոզոնների ակտիվության դադարեցման հիմնական մեխանիզմներից մեկը[6]։
2014 թվականի դրությամբ հայտնի են մարդու 1800-ից ավել միկրոՌՆԹ[7][8]։ Սակայն այս թիվը կարող է զգալիորեն աճել տվյալ ՌՆԹ-ների որոնման մեթոդների բարելավման դեպքում։ Տարբեր բջիջներ և հյուսվածքներ սինթեզում են ՄիկրոՌՆԹ-ների տարբեր հավաքներ, այդ պատճառով նրանց ուսումնասիրումը կարող է տանել նոր մոլեկուլների հայտնաբերմանը[9]։ Ըստ տարբեր գնահատականների, միկրոՌՆԹ-ների թիրախները կազմում են մարդու սպիտակուց կոդավորող գեների 30-60 %-ը[10][11]։
ՄիկրոՌՆԹ-ները առավել կոնսերվատիվ են էուկարիոտների մոտ, և համարվում է, որ միկրոՌՆԹ-ները իրենցից ներկայացնում են կենսականորեն անհրաժեշտ և գեների կարգավորման էվոլյուցիոն հնագույն մեթոդ[12][13][14][15][16]։ Թեպետ բույսերի և կենդանիների մոտ միկրոՌՆԹ-ների կենսական ցիկլը հիմնականում նույնն է, միկրոՌՆԹ-ների հավաքը այս երկու թագավորությունների մոտ զարգացել է իրարից անկախ, գործունեության տարբեր ձևերով[17]։ Բուսական միկրոՌՆԹ-ներին բնորոշ է իրենց ի-ՌՆԹ-թիրախների լրիվ կամ գրեթե լրիվ կոմպլեմենտարություն, և նրանք գեների ռեպրեսիան առաջացնում են տրանսկրիպտ-թիրախների դեգրադացիայի ակտիվացման ուղով[18][19]։ Տրանսկրիպտների հետ միկրոՌՆԹ-ների կապումը կարող է տեղի ունենալ ինչպես կոդավորող, այնպես էլ չկոդավորող հատվածներում[19]։ Կենդանիների միկրոՌՆԹ-ները, ընդհակառակը, կարող են ճանաչել անհրաժեշտ ի-ՌՆԹ-ի 5’ ծայրի նվազագույնը 6-8 նուկլեոտիդները[10][20]։ ՄիկրոՌՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի մեջ կարող են չլինել միանշանակ համապատասխան հատվածներ․ միկրոՌՆԹ-ն կարող է ունենալ մի քանի ՌՆԹ-թիրախներ, և ՌՆԹ-ն կարող է ունենալ իրեն համապատասխանող մի քանի միկրոՌՆԹ-ներ[21][22]։
Առաջին միկրոՌՆԹ-ները նկարագրվել են 1990-ական թվականներին[23], սակայն որպես կենսաբանական կարգավորիչ մոլեկուլների առանձին դաս, նրանց սկսել են դիտարկել 2000-ականների սկզբին։ Այդ պահից հայտնաբերվել են միկրոՌՆԹ-ների բազմաթիվ ֆունկցիաներ նեգատիվ կարգավորման (տրանսկրիպցիոն դեգրադացիա կամ իզոլյացիա, տրանսլյացիայի ճնշում) և պոզիտիվ կարգավորման (տրանսկրիպցիայի և տրանսլյացիայի ակտիվացիա) պրոցեսներում։ Քանի որ միկրոՌՆԹ-ները մասնակցում են գեների էքսպրեսիայի կարգավորմանը, նրանք ներգրավվում են բազմաթիվ կենսաբանական պրոցեսներում[24][25][26][27][28][29][30]։ Տարբեր բջիջներում և հյուսվածքներում կան միկրոՌՆԹ-ների տարբեր հավաքներ[31]։
ՄիկրոՌՆԹ-ների էքսպրեսիայի խանգարումներ նկատվել են մի շարք հիվանդությունների դեպքում։ Ուսումնասիրվում է նաև միկրոՌՆԹ-թերապիայի հնարավորությունը[32][33][34][35]։
Յուրահատուկ ի-ՌՆԹ-ների գնահատումը, որոնք համարվում են տիպիկ միկրոՌՆԹ-ների թիրախներ, տատանվում են օգտագործվող մեթոդներից կախված[36]։ 2004 թվականի գնահատումներով, տիպիկ միկրոՌՆԹ-ների թիրախներ կարող էին լինել ընդամենը 7 ի-ՌՆԹ, հետագա գնահատումները ավելի բարձր էին[37]։ Հաստատված է, որ ողնաշարավորների յուրաքանչյուր միկրոՌՆԹ միջինում ունի 200 տրանսկրիպտ-թիրախ[38]։ Հայտնի է նաև, որ մեկ միկրոՌՆԹ-ն կարող է ճնշել հարյուրավոր սպիտակուցների սինթեզը[39][40], սակայն այդպիսի ռեպրեսիան ունի համեմատաբար չափավոր բնույթ (էքսպրեսիայի նվազում 2 անգամից քիչ)։
ՄիկրոՌՆԹ-ները հայտնաբերվել են 1993 թվականին Վիկտոր Ամբրոսի, Ռոզալինդ Լիի և Ռոդա Ֆեյնբրաուի կողմից՝ lin-14 գենի ուսումնասիրման ժամանակ, որը գործում էր Caenorhabditis elegans նեմատոդի զարգացման մեջ[23]։ Նրանք հայտնաբերել էին, որ LIN-14 սպիտակուցի քանակը կարգավորվում է lin-4 գենի ՌՆԹ կարճ հատվածներով։ lin-4 գենի վրայից սինթեզվող 61 նուկլեոտիդանոց հատվածները վեր էին ածվում ՌՆԹ-ի 22 նուկլեոտիդային հատվածի։ ՌՆԹ-ի կարճ մոլեկուլը պարունակում էր հաջորդականությունններ, որոնք մասնակի կոմպլեմենտար էին ՌՆԹ-ի 3'-տրանսլյացիա չկատարող հատվասծների (3'-UTR) հաջորդականությանը, որոնք արտագրվում էին lin-4-ից։ Կոմպլեմենտարությունը պարզվեց անհրաժեշտ և բավական պայման lin-14-ի ի-ՌՆթ-ի տրանսլյացիան ճնշելու համար։ Այդպիսով, lin-14-ի փոքր ՌՆԹ-ն առաջին հայտնաբերված միկրոՌՆԹն էր, թեպետ այն ժամանակ կարծում էին, որ այդպիսի ՌՆԹ-ների առկայությունը բնորոշ է միայն կլոր որդերին։ Միայն 2000 թվականին նկարագրվեց երկրորդ միկրոՌՆԹ-ն՝ let-7, որը Caenorhabditis elegans-ի զարգացման անցումային շրջաններում ճնշում է lin-41, lin-14, lin-28, lin-42 և daf-12 էքսպրեսիան։ Հետագայում let-7 հայտնաբերվեց մի շարք տեսակների մոտ[41][42], ինչը այդ ֆենոմենի լայն տարածման ապացույց է։
let-7-ի հայտնաբերումից հետո սկսվեց չգաղտնագրող ՌՆԹ փոքր հատվածների՝ միկրոՌՆԹ-ների բուռն ուսումնասիրում։ Ներկա պահին նկարագրված են մարդու և այլ տեսակների հազարավոր միկրոՌՆԹ-ներ, ստեղծվել են միկրոՌՆԹ-ների հաջորդականության օնլայն-բազաներ (օրինակ miRBase(չաշխատող հղում) )[43]:
Համաձայն անվանակարգման կանոնների, անվանումը շնորհվում է փորձնականորեն հայտնաբերված և հաստատված միկրոՌՆԹ-ներին՝ մինչ նրանց հայտնաբերման մասին հրապարակումը[44][45]։ «mir» նախածանցը անջատվում է գծիկով, նրանից հետո հետևում է համարը, որը խոսում է անվան հերթականության մասին։ Օրինակ, mir-123 հայտնաբերվել և անվանվել է mir-456-ից առաջ։ «mir-» նախածանցը օգտագործվում է պրե-միկրոՌՆԹ-ի կամ այն գենը նշելու համար, որը կոդավորում է միկրոՌՆԹ, իսկ «miR-»-ը՝ հասուն ձևի համար։ Այն միկրոՌՆԹ-ների համար, որոնք տարբերվում են մեկ կամ երկու նուկլեոտիդներով, օգտագործվում են նաև տառեր։ Օրինակ, miR-123a մոտ ցեղակից է miR-123b-ի հետ։ Պրե-միկրոՌՆԹ-ն, որը տալիս է 100 % նման միկրոՌՆԹ-ի սկիզբ, սակայն գտնվում են գենոմի տարբեր տեղամասերում, անվան մեջ ունենում են նաև ավել թիվ՝ գծիկով տարանջատված։ Օրինակ պրե-միկրոՌՆԹ hsa-mir-194-1 և hsa-mir-194-2 սկզբնավորում են նույնական միկրոՌՆԹ-ներ (hsa-miR-194), սակայն նրանք գտնվում են գենոմի տարբեր տեղամասերում։ Տեսակը, որից առանձնացվում է միկրոՌՆԹ-ն, նշվում է եռատառ նախածանցով, օրինակ մարդու (Homo Sapiens) hsa-miR-123 և ոչխարի (Ovis aries) oar-miR-123: Վիրուսների միկրոՌՆԹ-ների դեպքում հաճախ օգտագործում են «v-» նախածանցը, իսկ դրոզոֆիլների միկրոՌՆթ-ների համար՝ «d»: Երբ երկու հասուն միկրոՌՆԹ-ները առաջանում են պրե-միկրոՌՆԹ-ի տարբեր ծայրերից, նրանց ավելանում է −3p կամ −5p ածանցը։ Անցյալում օգտագործում էին նաև «s» (իմաստային) и «as» (անիմաստային) նշանակումները։ Երբ հայտնի է երկու միկրոՌՆԹ-ների էքսպրեսիայի հարաբերական մակարդակը, որոնք ունեն նույն նախնին, ապա միկրոՌՆԹ-ն, որը արտադրվում է ցածր մակարդակում, քան հակադարձ ծայրի միկրոՌՆԹ-ն, նշանակում են աստղանիշով։ Այսպես, miR-123 և miR-123* ունեն ընդհանուր պրե-միկրոՌՆԹ, սակայն բջջում ավելի շատ առկա է miR-123, այսինքն նրա էքսպրեսիայի մակարդակը ավելի բարձր է[46]։
Նկարագրված միկրոՌՆԹ-ների գեների մեծամասնությունը միջգենային են կամ էլ հարևան գեների նկատմամբ անիմաստ են, ինչի հետ կապված ենթադրում են, որ նրանք արտագրվում են որպես անկախ մասնիկներ[47][47][48][49][50]։ Սակայն որոշ դեպքերում միկրոՌՆԹ-ն արտագրվում է իր ՌՆԹ-թիրախի հետ միասին, ինչը հնարավորություն է տալիս համատեղ կարգավորվել[51]։ ՄիկրոՌՆԹ-ների մոտ 40 % կոդավորվում է գեներով, որոնք գտնվում են ինտրոններում և սպիտակուց չգաղտնագրող գեներում, որոշ դեպքերում սպիտակուց չգաղտնագրող երկար էկզոնների գեներով[52]։ Այդ դեպքուվ որպես կանոն, բայց ոչ միշտ ՌՆԹ-ն ունենում է իմաստային կողմնորոշում[53][54] և այդ պատճառով կարգավորվում է գեն-թիրախների հետ միասին[52][55][56]։ ՄիկրոՌՆԹ-ների այլ գեներ ունեն ընդհանուր պրոմոտոր, ընդ որում բոլոր միկրոՌՆԹ-ների 42-48 %-ը ձևավորվում է պոլիցիստրոն մասնիկներում, որոնք պարունակում են բազմաթիվ հատվածներ, որոնցից հետագայում սինթեզվում է հասուն միկրոՌՆԹ[48][57]։ Այնուամենայնիվ, ստացված միկրոՌՆԹ-ները կարող են տարբերվել կառուցվածքով և ֆունկցիաներով։
ՄիկրոՌՆԹ-ների պրոմոտորներում հայտնաբերվել են մոտիվներ, որոնք նման են այլ գեների (սպիտակուց կոդավորող) մոտիվներին[48][58]։ ԴՆԹ-կաղապարը չի համարվում միակ գործոնը, որով որոշվում է միկրոՌՆԹ-ի առաջնային կառուցվածքը․ միկրոՌՆԹ-ների 6 %-ի համար ցույց է տրված ՌՆԹ-ի խմբագրում (IsomiR), այսինքն ՌՆԹ-ի սպեցիֆիկ սայթերի ձևափոխում, որը թույլ է տալիս ստանալ տարբեր տիպի ՌՆԹ-ներ մեկ ԴՆԹ-ի մատրիցայից։ Սա թույլ է տալիս մեծացնել բազմազանությունը և հնարավորությունները։
ՄիկրոՌՆԹ-ի գեները, որպես կանոն, արտագրվում են ՌՆԹ-պոլիմերազ II ֆերմենտով[48][58]։ Պոլիմերազը հաճախ կապվում է պրոմոտորի հետ, որը գտնվում է ԴՆԹ-ի կոդավորող հատվածի կողքին։ Ստացված տրանսկրիպտը կեպացվում, պոլիադենինացվում[48][53] և սպլայսինգի է ենթարկվում։ Կենդանիների մոտ միկրոՌՆԹ-ի տրանսկրիպցիան սկսվում է ~80 նուկլեոտիդներից կազմված հատվածից, որը մտնում է միկրոՌՆԹ-ի նախորդի՝ հարյուրից ավել նուկլեոտիդներից կազմված, այսպես կոչված առաջնային միկրոՌՆԹ-ի մեջ (pri-միկրոՌՆԹ)[48][53]։ Եթե առաջնային առաջացած հատվածը գտնվում է 3’-UTR, ապա առաջացած տրանսկրիպտը կարող է հանդես գալ և որպես պրե-միկրոՌՆԹ, և որպես ի-ՌՆԹ[53]։ Որոշ միկրոՌՆԹ-ներ արտագրվում են ՌՆԹ-պոլիմերազ III-ի միջոցով։ Հատկապես վերաբերվում է այն միկրոՌՆԹ-ներին, որոնց գեները գտնվում են Alu-կրկնությունների տակ, փ-ՌՆԹ-ի գեներում և կաթնասունների դիսպերգիրացված կրկնություններում (անգլ.՝ mammalian wide interspersed repeat (MWIR))[59]:
Մեկ pri-միկրոՌՆԹ-ն կարող է ունենալ մեկից վեց միկրոՌՆԹ-ի նախնիներ (պրե-միկրոՌՆԹ)։ Այս կառույցներից յուրաքանչյուրը կազմված է 70-ից ավել նուկլեոտիդներից։ ՌՆԹ-ների երկշղթա կառույցները ճանաչվում են կորիզային սպիտակուցների կողմից՝ ողնաշարավորների մոտ DiGeorge Syndrome Critical Region 8 (DGCR8 անունը կապված է Դի Ջորջի սինդրոմի հետ) կամ անողնաշարավորների մոտ Pasha: DGCR8 աշխատում է Drosha կոմպլեքսի հետ՝ սպիտակուց, որը կտրատում է ՌՆԹ-ն, այդ կերպ առաջացնելով «միկրոպրոցեսոր»[60]։ Այս կոմպլեքսում DGCR8-ը կողմնորոշում է ՌՆԹազա III-ի կատալիտիկ դոմենը (մտնում է Drosha-ի կազմի մեջ ), այն կտրում է pri-միկրոՌՆԹ-ի երկշղթան՝ հիմքից հաշված 11-րդ նուկլեոտիդի սահմանում։ Առաջացած նյութը 3’-ծայրում ունենում է 2 նուկլեոտիդ, 3’-հիդրօքսիլային և 5’-ֆոսֆատային խմբեր։ Այս նյութը հաճախ անվանում են պրե-միկրոՌՆթ։
Պրե-միկրոՌՆԹ-ները, որոնք առաջանում են ինտրոնների սպլայսինգից և չեն անցնում «միկրոպրոցեսորով», կոչվում են միրտրոններ։ Առաջ կարծում էին, որ միրտրոններ ունեն միայն դրոզոֆիլները և Caenorhabditis elegans-ը, սակայն ներկա ժամանակներում նրանք հայտնաբերվել են նաև կաթնասունների մոտ[61]։
Պրե-միկրոՌՆԹ-ների մոտ 16 % ենթարկվում է ՌՆԹ-ի կորիզային խմբագրման[62][63][64]։ Առավել տարածված դեպքերում ֆերմենտը, որը հայտնի է որպես ադենոզինդեզամինազ անունով, ազդում է ՌՆԹ-ի (ADARs) վրա՝ կատալիզելով ադենոզինից(А) ինոզին (I) հիդրոլիտիկ դեզամինացիան։ ՌՆԹ-ի խմբագրումը կարող է կանգնեցնել կորիզային պրոցեսինգը (այսպես օրինակ տեղի է ունենում pri-miR-142-ի դեպքում, որը խմբագրումից հետո քանդվում է Tudor-SN ՌՆԹազայի միջոցով) և ազդել հետագա գործընթացների վրա, այդ թվում միկրոՌՆԹ-ի ցիտոպլազմային պրոցեսինգի վրա, ինչպես նաև ձևափոխել միկրոՌՆԹ-ից պրոցեսինգով առաջացող ի-ՌՆԹ-թիրախը (օրինակ, miR-376-ի դեպքում, որը գործում է կենտրոնական նյարդային համակարգում)[62]։
Պրե-միկրոՌՆԹ-ները կորիզից արտահանվում են նուկլեոցիտոպլազմային փոխադրիչի միջոցով՝ Exportin-5 սպիտակուցով։ Այս սպիտակուցը, որը մտնում է կարիոֆերինների ընտանիքի մեջ, պրե-միկրոՌՆԹ-ի 3’-ծայրում ճանաչում է երկու շղթայված նուկլեոտիդներ, որոնք հայտնվում են, ինչպես նշվեց վերևում, pri-միկրոՌՆԹ-ի կտրտման ժամանակ։ Exportin-5 մի ջոցով դեպի ցիտոպլազմա տեղափոխումը կատարվում է գուանոզինեռֆոսֆատի (ԳԵՖ) ծախսով՝ ԳԵՖ-կապող սպիտակուց Ran-ի մասնակցությամբ[65]։
Ցիտոպլազմայում պրե-միկրոՌՆԹ-ն կտրվում է Dicer ֆերմենտով, որը պարունակում է ՌՆԹազա III-ի կատալիտիկ կենտրոն[66]։ Այդ էնդորիբոնուկլեազը փոխազդում է երկշղթա ՌՆԹ-ի 3’-ծայրի հետ և կտրում է հանգույցը, որը միավորում է միացած շղթաների 3’- և 5’-ծայրերը։ Արդյունքում առաջանում է դուպլեքս (միկրոՌՆԹ-միկրոՌՆԹ*)՝ կազմված երկու միկրոՌՆԹ-ների շղթաներից՝ յուրաքանչյուրը 22 նուկլեոտիդ երկարությամբ[66]։ Dicer-ի գործունեության վրա ազդում է ՌՆԹ-ի երկարությունը և հանգույցի դիրքը, իսկ դուպլեքսում միկրոՌՆԹ-միկրոՌՆԹ* շղթաների միացման անկատարելիությունը նպաստում է նրանց անջատմանը[66][67]։ Թեև շղթաներից յուրաքանչյուրը կարող է հանդես գալ որպես առանձին ֆունկցիոնալ միկրոՌՆԹ, նրանցից միայն մեկը կմտնի գենի միացման ՌՆԹ-դրդող կոմպլեքսի մեջ(անգլ.՝ RNA-induced silencing complex (RISC)), որում տեղի է ունենում միկրոՌՆԹ-ի և իր ի-ՌՆԹ-թիրախի փոխազդեցությունը։
Բույսերի մոտ միկրոՌՆԹ-ների կենսասինթեզը, հիմնականում, տարբերվում է կորիզային պրոցեսինգի և արտահանման պրոցեսներով։ Եթե կենդանիների մոտ շղթայի կտրվելը կատարվում է երկու տարբեր ֆերմենտների մասնակցությամբ և բջջի տարբեր մասերում՝ կորիզում և կորիզից դուրս, ապա բույսերի մոտ երկու կտրումներն էլ իրականացնում է միևնույն ֆերմենտը, որը հոմոլոգ է կենդանիների Dicer-ին՝ Dicer-like1 (DL1)։ DL1 գործում է միայն բուսական կորիզի ներսում, ինչը խոսում է այն մասին, որ երոկւ ռեակցիաներն էլ ընթանում են կորիզում։ Բույսերի մոտ մինչ միկրոՌՆԹ-միկրոՌՆԹ* դուպլեքսը կորիզից անցնում են ցիտոպլազմա, նրանց 3’- ծայրի «կախվող» նուկլեոտիդները մեթիլացվում են ՌՆԹ-մեթիլտրանսֆերազի՝ Hua-Enhancer1 (HEN1) օգնությամբ։ Դուպլեքսը հետագայում կորիզից ցիտոպլազմա անցնում է Hasty (HST) սպիտակուցի շնորհիվ, որը հոմոլոգ է Exportin-5-ին, որտեղ դուպլեքսը քանդվում է և հասուն միկրոՌՆԹ-ները մտնում են RISC-ի կազմի մեջ[68]։
Հասուն միկրոՌՆԹ-ն մտնում է գենի անջատման ՌՆԹ-դրդվող կոմպլեքսի (RISC) մեջ, որի մեջ մտնում են նաև Dicer –ը և այլ սպիտակուցներ[69]։ RISC –ը հայտնի է ինչպես նաև միկրոՌՆԹ-ռիբոնուկլեոպրոտեինային կոմպլեքս (միկրոՌՆԹ, microRNP)[70], իսկ RISC-ը, որը պարունակում է միկրոՌՆԹ, երբեմն նշանակում են miRISC:
Dicer-ի միջոցով կատարվող պրե-միկրոՌՆԹ-ի պրոցեսինգը, հավանաբար, կապված է դուպլեքսի քանդման հետ։ miRISC-ում միանում են դուպլեքսի միայն մեկ շղթան, որը ընտրվում է թերմոդինամիկական անկայունության հիման վրա և մյուս շղթայի համեմատ առավել թույլ է[71][72][73]։ Շղթայի ընտրության մեջ կարող է ազդել նաև երկշղթայի առկայությունը[74]։ miRISC-ի մեջ մտնող շղթան կոչվում է ուղորդող։ Մյուս շղթան, որը կոչվում է «պահեստային», կայուն վիճակում օժտված է առավել փոքր էներգիայով (այն նշանակվում է *) և նորմայում դեգրադացվում է։ Որոշ դեպքերում դուպլեքսի երկու շղթաներն էլ վերածվում են ֆունկցիոնալ միկրոՌՆԹ-ի և ազդում են տարբեր ի-ՌՆԹ-ների վրա[75]։ RISC-ի բաղադրության մեջ մտնող միկրոՌՆԹ-ն կաղապարի դեր է կատարում՝ ի-ՌՆԹ-թիրախի վրա ճանաչելով որոշակի հաջորդականություններ։
RISC-ի գործունեության մեջ գլխավոր դեր կատարում են Argonaute (Ago) սպիտակուցների ընտանիքը։ Այս սպիտակուցները անհրաժեշտ են ի-ՌՆԹ-ի անջատման միկրոՌՆԹ-դրդող կոմպլեքսի համար և ունեն երկու կոնսերվատիվ կենտրոններ, որոնք կապում են միկրոՌՆԹ՝ դոմեն PAZ, որը փոխազդում է միկրոՌՆԹ-ի 3’-ծայրի հատվածի հետ, և դոմեն PIWI, որը կառուցվածքով հիշեցնում է Н ռիբոնուկլեազ և կապվում է միկրոՌՆԹ-ի 5’-ծայրի հետ։ Միասին նրանք կապում են հասուն միկրոՌՆԹ-ն և նրան անհրաժեշտ կերպով կողմնորոշում են ի-ՌՆԹ-թիրախի հետ փոխազդելու համար։ Argonaute ընտանիքի սպիտակուցները, օրինակ, մարդու Ago2-ը, ուղակիորեն կտրում են թիրախ-տրանսկրիպտը։ Այս ընտանիքի սպիտակուցները կարող են նաև տրանսլյացիայի ռեպրեսիայի կատարման համար լրացուցիչ սպիտակուցներ[76]։ Մարդկային գենոմը կոդավորում է Ago ընտանիքի 8 սպիտակուց, որոնք ըստ ամինաթթուների հերթականության դասակարգվում են 2 խմբի՝ AGO (4 սպիտակուցներ, որոնք արտազատվում են կաթնասունների բոլոր բջիջներում, մարդու մոտ նրանք կոչվում են E1F2C/hAgo) և PIWI (հայտնաբերվել են սաղմնային և արյունաստեղծ բջիջներում)[70][76]։
RISC-ի լրացուցիչ կոմպոնենտներ համարվում են հետևյալ սպիտակուցները՝ TRBP (սպիտակուց, որը կապում է ՄԻԱՎ-ի տրանսակտիվ ՌՆԹ TAR-ը)[77], PACT (ինտերֆերոնի սպիտակուցային ակտիվատոր, դրդվում է պրոտեինկինազով), կոմպլեքսներ SMN, FMRP, Tudor-SN, ենթադրյալ ԴՆԹ-հելիկազա MOV10, TNRC6B[65][78][79]:
Գենի անջատումը կարող է կատարվել ի-ՌՆԹ-ի դեգրադացիայի կամ նրա տրանսլյացիայի դադարեցման ուղիներով։ Այսպես, miR16 պարունակում է հաջորդականություն, որը կոմպլեմենտար է AU-առատ տարրին, առկա է մի շարք անկայուն ի-ՌՆԹ-ների 3’-UTR-ում, օրինակ, TNF-α կամ GM-CSF: Եթե միկրոՌՆԹ-ն ամբողջությամբ կոմպլեմենտար է ի-ՌՆԹ-թիրախին, ապա Ago2-ը կարող է կտրել Ի-ՌՆԹ-ն և տանել նրա դեգրադացիայի։ Եթե ամբողջական կոմպլեմենտարություն չկա, ապա անջատումը կատարվում է տրանսլյացիայի դադարի ուղով[80]։
ՄիկրոՌՆԹ-ի կայունության կարգավորումը անհրաժեշտ է գեների էքսպրեսիայի համար, որոնք գաղտնագրում են միկրոՌՆԹ-ն։ ՄիկրոՌՆԹ-ի հասունացման ընթացքում ցիտոպլազմայում Argonaute սպիտակուցները կայունացնում են ուղորդող շղթաները, իսկ «պահեստային» շղթան հիմնականում քանդվում է։ Ընդ որում Argonaute ավելի լավ կայունացնում է այն միկրոՌՆԹ-ն, որը ունենում է շատ թիրախներ, այդ կերպ նպաստելով միկրոՌՆԹ-ի դեգրադացիային, որը չի ունենում թիրախներ[81]։
Caenorhabditis elegans տեսակի մոտ միկրոՌՆԹ-ի քանդումը կատարվում է 5’→3’-էնդոնուկլեազ XRN2-ով, որը հայտնի է նաև Rat1p անվամբ[82]։ Բույսերի մոտ SDN սպիտակուցները (անգլ.՝ small RNA degrading nuclease- ՌՆԹ-դեգրադացիոն փոքր նուկլեազներ) քանդում են միկրոՌՆԹ-ն հակադարձ (3’→5’) ուղղությամբ։ Գեները, որոնք հոմոլոգ են բույսերի SDN գեներին, հայտնաբերվել են կենդանիների բջիջներում, սակայն նրանց ֆունկցիաները դեռևս նկարագրված չեն[81]։
ՄիկրոՌՆԹ-ների որոշ մոդիֆիկացիաներ ազդում են նրանց կայունության վրա։ Ինչպես ցույց է տրվել Arabidopsis thaliana բույսերի մոտ, բույսերի մոտ հասուն միկրոՌՆԹ-ները կայունանում են 3’-ծայրին մեթիլխմբերի ավելացման դեպքում։ Մեթիլենային խմբերը, որոնք միանում են միկրոՌՆթ-ին 2’-O-կապով, խոչընդոտում են ուրիդիլտրանսֆերազայի միացումը ուրիդինֆոսֆատի (U) մնացորդներին, իսկ այդ մոդիֆիկացիան կապված է միկրոՌՆԹ-ի դեգրադացիայի հետ։ Սակայն ուրիդիլացումը, ընդհակառակը, պաշտպանում է որոշ միկրոՌՆԹ-ներ․ այդպիսի ձևափոխումների հետևանքները մինչ այժմ պարզ չեն։ Հայտնի են այդպիսի ուրիդիլացված միկրոՌՆԹ-ներ նաև կենդանիների մոտ։ Եվ բուսական, և կենդանական միկրոՌՆԹ-ները կարող են փոփոխվել միկրոՌՆԹ-ի 3’-ծայրում ադենոզինային նուկլեոտիդների (А) ավելացման դեպքում։ Հավելյալ ադենոզինֆոսֆատը, որը միացած է կաթնասունների miR-122-ի ծայրին (միկրոՌՆԹ-ն, որը բազմաքանակ է լյարդում, կարևոր դեր է խաղում հեպատիտ C-ի զարգացման մեջ), կայունացնում է մոլեկուլը, բացի այդ, հայտնի է, որ բուսական միկրոՌՆԹ-ները հավելյալ ադենոզինային նուկլեոտիդների առկայության դեպքում ավելի քիչ են ենթարկվում քայքայման[81]։
Ինչպես նշվեց վերևում, միկրոՌՆԹ-ները կարևոր դեր են խաղում գեների էքսպրեսիայի կարգավորման գործում։ ՄիկրոՌՆԹ-ները կոմպլեմենտար են մեկ կամ մի քանի ի-ՌՆԹ-ների որոշակի տեղամասերին, ընդ որում կենդանիների միկրոՌՆԹ-ները սովորաբար կոմպլեմենտար են 3’-UTR, այն ժամանակ, երբ բուսական միկրոՌՆԹ-ները, որպես կանոն, կոմպլեմենտար են ի-ՌՆԹ-ի գաղտնագրող մասին[83]։ ՄիկրոՌՆԹ-ի և ի-ՌՆԹ-թիրախի ամբողջական կամ գրեթե ամբողջական միացումը ուղեկցվում է թիրախի քանդմամբ[84]։ Այդպես տեղի է ունենում բույսերի մոտ[85], կենդանիների մոտ միկրոՌՆԹ-ն կոմպլեմենտար է ոչ ամբողջական ի-ՌՆԹ-ի հետ, ինչպես բույսերի մոտ, այլ ընդամենը նրա մի մասի հետ, դրա փոխարեն ստույգ համապատասխանեցումը անհրաժեշտ է միայն 2-7 նուկլեոտիդային երկարությամբ հատվածի հետ (այսպես կոչված միկրոՌՆԹ-ի «seed region»[10][20])[86]: Կենդանական միկրոՌՆԹ-ն, բացի տրանսկրիպտ-թիրախի կտրման ակտիվացումը, շատ դեպքերում խոչընդոտում է տրանսլյացիան[87] (այսպիսի երևույթ հայտնի է նաև բույսերի մոտ, բայց նրանց մոտ այն զգալի քիչ է տարածված[85])։ ՄիկրոՌՆԹ-ները, որոնք մասամբ են կոմպլեմենտար իրենց թիրախներին, կարող են նաև ակտիվացնել Ի-ՌՆԹ-ի դեադենիզացիան, ինչը կարճեցնում է թիրախի կյանքի տևողությունը[88]։ Ներկա պահին հաստատված է, որ միկրոՌՆԹ-ն առաջ է բերում ի-ՌՆԹ-թիրախների դեգրադացիան, սակայն տրանսլյացիոն ռեպրեսիայի մեխանիզմը (այն կատարվում է միայն ի-ՌՆԹ-ի քանդմամբ, միայն հատուկ գործոնների միջոցով տրանսլյացիայի ճնշմամբ կամ էլ երկու մեխանիզմները միասին) ակտիվ կերպով քննարկվում է։ Դանիո-ռերիոյի miR-430-ի, ինչպես նաև դրոզոֆիլների բջջային կուլտուրաների bantam-miRNA և miR-9 վերջին հետազոտությունները ցույց են տվել, որ տրանսլյացիոն ռեպրեսիան պայմանավորված է տրանսլյացիայի ակտիվացման կոմպլեքսի քանդմամբ և կապված չէ դեադենիզացման հետ[89][90]։
Ցույց է տրված տրանսլյացիայի ռեպրեսիայի 9 հայտնի մեխանիզմներից 7-ը․ M1) ինիցացիայի ընթացքում ինիցիացիոն սպիտակուցային կոմպլեքսի հավաքագրում կամ ի-ՌՆԹ-ի հետ 40S ռիբոսոմային ենթամիավորի միացում, M2) ռիբոսոմի հավաքագրում; M3) էլոնգացիայի ընթացք; M7, M8) ի-ՌՆԹ-ի դեգրադացիա։ Կան սպիտակուցի տրանսլյացիայի վրա միկրոՌՆԹ-ի ազդման այլ մեխանիզմներ (ռիբոսոմների դիսոցում, սպիտակուցի կոտրանսլյացիոն դեգրադացիա և այլն), որոնք այստեղ ցույց չեն տրվում[91]. Այստեղ ռիբոսոմային 40S и 60S ենթամիավորները գունավորված են համապատասխանաբար ավելի բաց և ավելի մուգ գույներով, 80S -ը հավաքագրված ռիբոսոմ է, որը կապվում է ի-ՌՆԹ-ի հետ, eIF4F՝ տրանսլյացիայի ինիցիացիայի գործոն է, PABC1 - պոլի(А)-կապող սպիտակուց, կեպ - ի-ՌՆԹ-ի 5'-ծայրում հատուկ կառույց է։ Ի-ՌՆԹ-ի տրանսլյացիայի ինիցիացիան կարող է կատարվել նաև առանց կեպ-ի մասնակցության՝ IRES սայթին 40S-ենթամիավորի միացմամբ (անգլ.՝ Internal Ribosome Entry Site), որը գտնվում է 5'-չկոդավորող ծայրում (5'-UTR)։ Ի-ՌՆԹ-ի բուն միացումը կատարում է գենի միացման ՌՆԹ-դրդող կոմպլեքսի (RISC) կողմից, որի գլխավոր կատալիտիկ ենթամիավորը համարվում է Argonaute (AGO) խմբի սպիտակուցներից մեկը, իսկ միկրոՌՆԹ-ն ծառայում է որպես մատրիցա՝ ի-ՌՆԹ-ի վրա սպեցիֆիկ հաջորդականությունների ճանաչման համար։
Երբեմն միկրոՌՆԹ-ները պրոմոտորի շրջանում առաջացնում են ԴՆԹ-ի մեթիլացում և հիստոնային մոդիֆիկացիա, ինչը ազդում է թիրախ-գեների էքսպրեսիայի վրա[92][93]։
Մաթեմատիկական ընդհանրացված մոդելի օգնությամբ նկարագրվել են միկրոՌՆԹ-ի գործելու 9 մեխանիզմներ[91]․
Այս մեխանիզմները լինում է, որ չեն կարողանում տարանջատել, օգտագործելով ռեակցիայի հաստատունի վերաբերյալ ունեցած փորձարարական տվյալները, թեև նրանք տարբերվում են թերմոդինամիկական հարաբերությամբ[91]։
Ի տարբերություն բույսերի միկրոՌՆԹ-ների, կենդանիների միկրոՌՆԹ-ները ազդում են գեների տարբեր հավաքածուների վրա[20]։ Սակայն գեները, որոնք մտնում են պրոցեսների մեջ, ընդհանուր են բոլոր բջիջների համար, համեմատաբար հազվադեպ են դառնում միկրոՌՆԹ-ների թիրախներ, հավանաբար, գտնվում են ընտրության ազդեցության տակ, որը խոչընդոտում է նրանց փոխազդեցությունը միկրոՌՆԹ-ների հետ[94]։
Հայտնի է, որ երկշղթա ՌՆԹ-ները կարող են ակտիվացնել գեներ։ Երկշղթա ՌՆԹ-ների թիրախները համարվում են գեների պրոմոտորներ, որոնք կարող են զգալի մեծացնել կապված գեների տրանսկրիպցիան։ Այս երևույթը դիտվել է մարդու օրգանիզմ ներմուծված երկշղթա ՌՆԹ-ների մոտ, որոնք կոչվում են ակտիվացող փոքր ՌՆԹ-ներ (small activating RNA, saRNA)[95], ինչպես նաև էնդոգեն միկրոՌՆԹ-ների դեպքում[96]։
ՄիկրոՌՆԹ-ի և կոմպլեմենտար հատվածի միջև փոխազդեցությունը գեներում, նույնիսկ կեղծ գեներում, որոնք ունեն հոմոլոգ հաջորդականություն, համարվում են հակադարձ կապի միջոցներ, որոնք կարգավորում են գեների էքսպրեսիան՝ գեներ-պարալոգների միջև։ Այս միկրոՌՆԹ-ները, որոնք կոչվում են մրցակցող էնդոգենային ՌՆԹ-ներ, կապվում են գեների և կեղծ գեների կարգավորման հատուկ տարրերի հետ, ինչը կարող է լինել էուկարիոտների մոտ հաջորդականություններ չգաղտնագրող գեների այդպիսի մեծ քանակի բացատրությունը[97]։
ՄիկրոՌՆԹ-ները համարվում են կարևոր ֆիլոգենետիկական մոլեկուլներ, որոնք ունեն էվոլյուցիայի զարմանալի դանդաղ տեմպեր[98]։ Համարվում է, որ միկրոՌՆԹ-ները՝ որպես կարգավորող տարրեր, զարգացել են ինտերֆերենցիոն ՌՆԹ-ներում, որոնք առաջ օգտագործվում էին էկզոգեն գենետիկական նյութերից պաշտպանվելու համար, օրինակ, վիրուսները[99]։ Սակայն, որոշ միկրոՌՆԹ-ներ, օրինակ, hsa-mir-548 ընտանիքին պատկանող մարդու միկրոՌՆԹ-ն, կարող էր հայտնվել փոքրիկ փոխակերպված տրանսպոզոններում[100]։ Նրանց առաջացումը զարգացրեց մորֆոլոգիական առանձնահատկությունները, քանի որ գեների էքսպրեսիայի կարգավորումը կարող է լինել ավելի նուրբ և ուղորդված, ինչը հատկապես կարևոր է առանձին օրգանների անհատական զարգացման գործընթացներում[101] և հնարավոր է նաև ամբողջական օրգանիզմների առաջացման մեջ[102]։ Իրոք, մորֆոլոգիական փոփոխությունների բարձր տեմպերը, որպես կանոն, բնորոշվում են միկրոՌՆԹ-ների կուտակմամբ[98][101]։
ՄիկրոՌՆԹ-ների նոր տեսակներ հայտնաբերվում են շատ միջոցներով։ Նրանք կարող են առաջանալ ԴՆԹ-ի չգաղտնագրող հատվածում (այսինքն ինտրոններում և միջգենային տարրերում), ինչպես նաև առկա միկրոՌՆԹ-ների դուպլիկացիայի կամ ձևափոխման ուղով[103]։ Նրանք կարող են առաջանալ նաև սպիտակուց կոդավորող հաջորդականություններում[104]։ Էվոլյուցիայի արագությունը (այսինքն նուկլեոտիդների փոփոխությունը) վերջերս հայտնաբերված միկրոՌՆԹ-ներում համեմատական է չգաղտնագրող ԴՆԹ-ի այդպիսի ցուցանիշի հետ, ինչը նշանակում է էվոլյուցիայի ընթացք չեզոք դրեյֆի միջոցով։ Սակայն, հնագույն միկրոՌՆԹ-ներում էվոլյուցիայի արագությունը զգալի ցածր է և 100 տարվա մեջ կարող է կազմել մեկ նուկլեոտիդի փոփոխություն[102]։ Սա ապացուցում է այն, որ միկրոՌՆԹ-ի որոշակի ֆունկցիայի ձեռք բերման ժամանակ, նրանք ենթարկվում են բացառիկ խիստ ընտրության[103] և հետագայում գրեթե չեն փոփոխվում[105]։ Բացի այդ, միկրոՌՆԹ-ների գեների տարբեր հատվածներ գտնվում են տարբեր էվոլյուցիոն գործոնների ազդեցության տակ[102] (և հետևաբար, հաճախ չեն գործում) հաճախ անհետանում են[103]։ Arabidopsis thaliana բույսի մոտ միկրոՌՆԹ-ների կորստի արագությունը կազմում է 1,2-3,3 գեն միլիոն տարվա մեջ[106]։ Դա միկրոՌՆԹ-ների գեները դարձնում է հարմար ֆիլոգենետիկական օբյեկտ և հավանաբար, նրանց մեջ պահված է հոդվածոտանիների ֆիլոգենետիկական հարաբերությունների այդպիսի բարդությունների հիմնավորումը][107]։
ՄիկրոՌՆԹ-ները գաղտնագրվում են էուկարիոտների մեծ մասի մոտ, գորշ ջրիմուռներից[108] մինչև կենդանիներ։ Սակայն, միկրոՌՆԹ-ների և նրանց ֆունկցիաների տարբերությունը ցույց են տալիս, որ նրանք բույսերի և կենդանիների մոտ առաջացել են իրարից անկախ[109]։ Բացի բազմաբջիջ բույսերից և կենդանիներից, միկրոՌՆԹ-ներ առկա են որոշ միաբջիջ օրգանիզմների, օրինակ, նրանք հայտնաբերվել են [[Chlamydomonas reinhardtii]] ջրիմուռի մոտ[110]։ Սնկերի մոտ միկրոՌՆԹ-ներ դեռ չեն առանձնացվել, սակայն նրանց զարգացման տարբեր առանձնահատկություններ ցույց են տալիս, որ միկրոՌՆԹ-ները, հավանաբար, նրանց գենոմում նույնպես կոդավորվում են[111]։ 2010 թվականի մարտի տվյալներով, նկարագրվել է միկրոՌՆԹ-ների 5000 տեսակ[112]։ Թեպետ բակտերիաների մոտ տարածված են 50-ից մինչև մի քանի հարյուր նուկլեոտիդային երկարությամբ կարճ հատվածներ, իրական միկրոՌՆԹ-ներ բակտերիաների մոտ բացակայում են[113]։
2004 թվականից երկշղթա ԴՆԹ-պարունակող վիրուսներից առանձնացվել են ավելի քան 200 միկրոՌՆԹ, հիմնականում հերպեսվիրուսներ և պոլիոմավիրուսներ։ Վիրուսների միկրոՌՆԹ-ները ունեն 22±3 նուկլեոտիդ, կապվում են ի-ՌՆԹ-ի 3'-UTR-ի հետ, առաջ բերելով տրանսկրիպտի քանդում կամ արգելակում է տրանսլյացիան, ընդ որում թիրախի հետ կապումը, ինչպես կենդանիների մոտ, միայն մասնակի է։ Ներկա պահին թիրախներ նկարագրվել են համեմատաբար քիչ քանակությամբ վիրուսների միկրոՌՆԹ-ների համար, ընդ որում նրանք կարող են ճնշել ինչպես վիրուսային գեների էքսպրեսիան, այնպես էլ տեր բջջի գեներինը։ Օրինակ, SV40-ը և ցեղակից պոլիոմավիրուսները գաղտնագրում են միկրոՌՆԹ-ներ, որոնք ճնշում են մեծ վիրուսային Т-հակածինի էքսպրեսիան, իսկ α-, β- և γ-հերպեսավիրուսների մոտ ցույց է տրվում միկրոՌՆԹ-ների դերը լատենտային-լիտիկային փուլային անցման ժամանակ։ Մարդու հերպեսի վիրուս 6-ի մոտ տրանսկրիպցիոն գործոնների էքսպրեսիան հավանաբար գտնվում է վիրուսային միկրոՌՆԹ-ների կառավարման տակ։ Թեպետ վիրուսային միկրոՌՆԹ-ների դերը տեր բջջի կենսացիկլում դեռևս նոր է ուսումնասիրվում, բազմաթիվ փորձարարական տվյալներ հաստատում են վիրուսային միկրոՌՆԹ-ների մասնակցությունը այնպիսի կենսաբանական հիմնավոր գործընթացներում, ինչպիսիք են ճանաչման իմունային ռեակցիաները, բջջի գոյատևումը, հյուսվածքների ռեգեներացիան, պրոլիֆերացիան և բջիջների դիֆերենցացիան[114]։
Այն ժամանակ, երբ հետազոտողները ուսումնասիրում էին միկրոՌՆԹ-ի դերը ֆիզիոլոգիական և ախտածին պրոցեսներում, մշակվել են միկրոՌՆԹ-ի անջատման եղանակներ։ Սակայն, անջատված միկրոՌՆԹ-ների կայունությունը կասկած էին առաջացնում[115]։ ՄիկրոՌՆԹ-ները քանդվում են ավելի հեշտ, քան ի-ՌՆԹ-ները, ինչը մասմաբ կապված է երկարության հետ, ինչպես նաև ՌՆԹազայի մշտական առկայության հետ։ Սրա հետ կապված անհրաժեշտ է օրինակները սառեցնել սառույցով և օգտագործել սարքավորումներ, որոնք զրկված են ՌՆԹազայից և օգտագործվում են միկրոՌՆԹ-ների հետ աշխատելու համար[116]։
ՄիկրոՌՆԹ-ների էքսպրեսիան քանակապես կարող է որոշվել երկքայլ պոլիմերազային շղթայական ռեակցիայով (ՊՇՌ). առաջին փուլը համարվում է ՊՇՌ-ը հակադարձ տրանսկրիպցիայով, հետագայում օգտագործվում է ՊՇՌ իրական ժամանակով։ Տարբերվում են այս մեթոդի երկու ձևեր, որոնք որոշում են միկրոՌՆԹ-ի հարաբերական և բացարձակ քանակը[117]։ ՄիկրոՌՆԹ-ներ կարելի է հիբրիդացնել միկրոչիպերի միջոցով՝ հարյուրավոր կամ հազարավոր թիրախների փորձանոթներում, և այդ կերպ կարելի է որոշել տարբեր նմուշներում միկրոՌՆԹ-ների քանակը[118]։ Նոր միկրոՌՆԹ-ներ կարելի է հայտնաբերել և որոշել նրանց հաջորդականությունը բարձր արտադրողական սեգվենացիայով (միկրոՌՆԹ-ի սեգվենացիա)[119]։ ՄիկրոՌՆԹ-ների ակտիվությունը կարելի է փորձնականապես ճնշել փակ նուկլեինաթթվի օլիգոնուկլեոտիդների (անգլ.՝ Locked nucleic acid, LNA), մորֆիլինի[120][121], ինչպես նաև 2’-O-մեթիլային խմբի օլիգոնուկլեոտիդների միջոցով[122]։ Բացի այդ, միկրոՌՆԹ-ն կարելի է անջատել կոմպլեմենտար օլիգոնուկլեոտիդ՝ անտագոմիրայի միջոցով։ ՄիկրոՌՆԹ-ի հասունացումը կարելի է կանգնեցնել մի քանի կետերում՝ տարածական-արգելակող օլիգոնուկլեոտիդի միջոցով[123]։ Նրանց միջոցով կարելի արգելակել նաև ի-ՌՆԻԹ-ի և միկրոՌՆԹ-ի միացման սայթում[124]։ ՄիկրոՌՆԹ-ի in situ որոշման համար կարելի է օգտագործել LNA-ի[125] կամ մորֆիլինոյի փորձանոթներ[126]։ Քանի որ LNA-ն ունի փակ կոնֆորմացիա, այն օժտված է հիբրիդացման բարձր ունակությամբ, զգայունություն և սպեցիֆիկություն, ինչը նրան դարձնում է միկրոՌՆԹ-ի հայտնաբերման իդեալական փորձանոթ[127]։
ՄիկրոՌՆԹ-ի քանակի բարձր արտադրողական որոշումը իրականում դժվար է և բացի այդ, ոչ հազվադեպ տանում է սխալների, ինչը բացատրվում է մեծ քանակով մեթոդոլոգիական խնդիրների առկայությամբ։ Դրա հետ կապված կարևորություն ստանում են միկրոՌՆԹ-ի էքսպրեսիայի մակարդակի ուսումնասիրումը, ինչպես նաև տվյալ մակարդակում միկրոՌՆԹ-ի էֆեկտների ուսումնասիրումը[128][129]։ Ի-ՌՆԹ-ի և միկրոՌՆԹ-ի մասին տվյալների համար օգտագործում են հատուկ տվյալների բազաներ[130][131], որոնք գուշակում են միկրոՌՆԹ-ի թիրախները[132]։ Թեպետ այդ տեխնոլոգիան օգտագործվում է այն բանից հետո, երբ հետաքրքրող միկրոՌՆԹ-ն առանձնացվում է (մասնավորապես, էքսպրեսիայի բարձր մակարդակում), առաջարկվել են մի շարք մտքեր անալիտիկ սարքերի մոդելավորման համար, որոնք կարող են միավորել ի-ՌՆԹ-ի և միկրոՌՆԹ-ի մասին տվյալները[133][134]։
Քանի որ միկրոՌՆԹ-ները մասնակցում են կորիզավոր բջջի նորմալ կենսագործունեության մեջ, նրանց աշխատանքի խախտումը կարող է տանել հիվանդությունների առաջացման։ miR2Disease հասարակության համար բաց տվյալների բազայում հավաքված են ինֆորմացիաներ, որոնք կապված են միկրոՌՆԹ-ների աշխատանքի խախտման և տարբեր հիվանդությունների հետ[135]։
Seed-տեղամասի մուտացիան (այսինքն ի-ՌՆԹ-ի հետ միացող տեղամաս) miR-96-ը առաջացնում են ժառանգական լսողության կորուստ[136]։ Մուտացիան, որը շոշափում է miR-184-ի seed-տեղամասը, առաջ է բերում ժառանգական կերատոկոնուսի զարգացումը, որին նախորդում է բևեռային կատարակտը[137]։ miR-17-ի դելեցիան առաջացնում է հասակի և կմախքի զարգացման խանգարումներ[138]։
Մարդու առաջին հիվանդությունը, որի համար հաստատվել է միկրոՌՆԹ-ների ֆունկցիաների խանգարման հետ կապ, դա քրոնիկական լիմֆոլեյկոզն է։ Հետագայում մի շարք միկրոՌՆԹ-ների համար կապ է հաստատվել որոշ տիպի քաղցկեղների հետ[139][140] (երբեմն այդպիսի միկրոՌՆԹ-ներին անվանում են օնկոմիրներ)։ Առաջին միկրոՌՆԹ-ներից մեկը, որը բնորոշվել է որպես օնկոմիր, դարձել է miRNA21, որը առաջ է բերում մի քանի տիպի քաղցկեղ, օրինակ, գլիոբլաստոման և աստրոցիտոման[141]։
Մկների ուսումնասիրումը, արտադրում են c-Մուսայի ավելցուկ՝ սպիտակուց, որի մուտանտային ձևերը մասնակցում են քաղցկեղի մի քանի ձևերի առաջացման մեջ, ցույց են տվել, որ միկրոՌՆԹ-ները իրոք ազդում են քաղցկեղի առաջացման վրա։ ՄիկրոՌՆԹ-ների ավելցուկ (հայտնաբերվում են լիմֆոմայի բջիջներում) արտադրող մկների մոտ հիվանդությունը զարգանում էր 50 օր անց, իսկ մահը վրա է հասնում ևս երկու շաբաթ անց։ Համեմատության համար, առանց միկրոՌՆԹ-ների ավելցուկի մկները ապրում էին ավելին քան 100 օր[139]։ Ցույց է տրված, որ լեյկեմիան կարող է առաջանալ միկրոՌՆԹ-ների գեներից առաջ ներմուծված վիրուսների գենոմների միջոցով, քանի որ դա ուժեղացնում է միկրոՌՆԹ-ներին համապատասխանող գեների էքսպրեսիան[142]։
Այլ հետազոտությունում հաստատվել է, որ երկու տեսակի միկրոՌՆԹ-ներ ճնշում են E2F1 սպիտակուցը, որը կարգավորում է բջիջների պրոլիֆերացիան։ ՄիկրոՌՆԹ-ն ի-ՌՆԹ-ի հետ կարող է կապվել մինչև վերջինիս տրանսլյացիայի իրականացումը, որի ընթացքում առաջանում են սպիտակուցներ, որոնք միացնում կամ անջատում են որոշակի գեներ[143]։
ՄիկրոՌՆԹ կոդավորող 217 գեների ակտիվության չափման միջոցով հաստատվել են գենային ակտիվության որոշակի սպեցիֆիկ կոմբինացիաներ, որոնք բնորոշ են քաղցկեղի այս կամ այն ձևին։ ՄիկրոՌՆԹ-ների հիման վրա կարելի է դասակարգել քաղցկեղի տեսակները։ Դրա շնորհիվ բժիշկները կարող են որոշել, թե որ հյուսվածքից է զարգանում ուռուցքը, և հյուսվածքի տիպի հիման վրա ընտրել ճիշտ բուժման կուրսը[144]։ Հաստատված է, որ միկրոՌՆԹ-ները որոշում են, թե քրոնիկական լիմֆոլեյկոզը կզարգանա դանդաղ կամ ձեռք կբերի ագրեսիվ ձև[140]։
Սպեցիֆիկ միկրոՌՆԹ-ների ավելցուկ կամ անբավարար էքսպրեսիա կատարող տրանսգենային մկների ուսումնասիրումների հիման վրա հնարավոր դարձավ պարզել փոքր ՌՆԹ-ների դերը տարբեր չարորակ գոյացությունների մեջ[145]։ Մեծ աշխատանք է կատարվել քաղցկեղային ցողունային բջիջներում (հատկապես քիմիաբուժության նկատմամբ կայուն բջիջների) միկրոՌՆԹ-ների դերի պարզման համար[146]։
Ներկա ժամանակներում մշակվել է նաև ուղիներ հաստ և ուղիղ աղիների քաղցկեղի վաղ փուլերում հայտնաբերման համար, որոնք հիմնվում են միկրոՌՆԹ-ների վրա։ Վերջերս կատարված ուսումնասիրությունների ընթացքում հաստատվել է, որ հիվանդների արյան պլազմայի նմուշները, որոնք վերցվել են հաստ և ուղիղ աղիների զարգացման վաղ փուլերում, տարբերվում են տարբեր սեռի և տարիքի առողջ մարդկանց նմանատիպ անալիզներից։ Բավարար հատուկություն և ընտրողականություն կարելի է ստանալ արյան փոքր ծավալից (1 մլ-ից քիչ)։ Այս թեստը կարող է հարմար և էֆեկտիվ եղանակ դառնալ հիվանդներին ռիսկի գոտուց հանելու համար, ովքեր պետք է անցնեն աղեդիտում[147][148]։
Քաղցկեղային հիվանդությունների ախտորոշման և բուժման մեջ միկրոՌՆԹ-ները կարող են օգտագործվել նախիմացություն կազմելու մեջ։ Այսպես, թոքերի քաղցկեղի NSCLC ձևի դեպքում, miR-324aժի ցածր կոնցետրացիան կարող է ծառայել որպես վատ կենսակայունության ինդիկատոր[149], իսկ miR-185-ի բարձր կոնցետրացիան կամ miR-133b-ի ցածր կոնցետրացիան վկայում են մետաստազների առկայության մասին և, հետևաբար, հաստ և ուղիղ աղիների քաղցկեղի դեպքում վատ կենսակայունության մասին[150]։
Քաղցկեղի լավագույն բուժման համար անհրաժեշտ է հիվանդների ճիշտ դասակարգում՝ ըստ ռիսկի աստիճանի։ Առաջնային բուժման նկատմամբ արագ պատասխան տվող հիվանդները առողջանում են բուժման ոչ լրիվ տարբերակով, այդ պատճառով անհրաժեշտ է ճիշտ գնահատել հիվանդության աստիճանը։ Արտաբջջային միկրոՌՆԹ-ները իրենց կայունությունը պահպանում են արյան պլազմայում և քաղցկեղի դեպքում արտազատվում են ավելցուկ քանակով, և նրանց քանակը կարելի է չափել լաբորատորիայում։ Խոջկինի լիմֆոմայի դասական տարբերակում արյան մեջ miR-21, miR-494 և miR-1973 միկրոՌՆԹ-ների պարունակությունը ծառայում են հուսալի մարկերներ՝ հիվանդության առկայության մասին[151]։
Վերջերս կատարված հետազոտությունները ցույց են տվել, որ miR-205-ը կաթնագեղձի քաղցկեղի դեպքում ճնշում է մետաստազների առաջացումը[152]։ microRNA-200 ընտանիքի 5 անդամներ (miR-200a, miR-200b, miR-200c, miR-141 и miR-429) բացասական կերպով են կարգավորվում կաթնագեղձի չարորակ նորագոյացությունների առաջացման ժամանակ[153]։
Սրտի մեջ միկրոՌՆԹ-ների համաշխարհային դերը հաստատվել է առնետի սրտի միկրոՌՆԹ-ների ուսումնասիմամբ[154][155]։ Պարզվեց, որ միկրոՌՆԹ-ն անհրաժեշտ է սրտի զարգացման համար։ Ցույց է տրվել, որ որոշակի միկրոՌՆԹ-ների արտազատման մակարդակը փոխվում է սրտի տարբեր հիվանդությունների դեպքում, այդ կերպ վկայելով կարդիոմիոպատիայի մեջ նրանց մասնակցման մասին[156][157][158]։ Բացի այդ, կենդանիների մոտ միկրոՌՆԹ-ների ուսումնասիրումները ցույց են տվել միկրոՌՆԹ-ների տարբեր դերերը սրտի զարգացման և պաթոգեն վիճակներում։ միկրոՌՆԹ-ները կարդիոգենեզի, հիպերտրոֆիրային աճի և արյան նորմալ շրջանառության կարևոր գործոններ են[155][159][160][161][162][163]։
Առնետի միկրոՌՆԹ-712 համարվում է աթերոսկլերոզի պոտենցիալ ցուցանիշ։ Աթերոսկլերոզը սրտանոթային հիվանդություն է, ուղեկցվում է անոթների ներքին մակերեսի ճարպակալմամբ, ինչի հետևանքով անոթածերպը փոխում է ձևը, և բորբոքմամբ[164]։ Անոթների ձևի փոփոխության հետևանքով նկատվող հեղուկի ոչ լամինար հոսանքը (d-հոսք) ճանաչվում է էնդոթելի մեխանիկական ընկալիչների միջոցով։ d-հոսքը ակտիվացնում է նաև մի շարք պրո-ատերոգեն գեների էքսպրեսիան, այդ թվում մատրիքսի մետաղապրոտեինազը (MMP), ինչը ծառայում է նախաբորբոքային և նախահակածինային ազդանշան։ Այս փաստերը հաստատվել են մկան քներակների արհեստական սեղմամբ, որպեսզի ստեղծվի d-հոսքի էֆեկտը։ 24 ժամվա ընթացքում պրե-միկրոՌՆԹ-712-ը ի պատասխան d-հոսքի անցնում է հասուն ձևի։ Այդ փաստերը հաստատվում են նաև նրանով, որ miR-172-ի արտազատումը դրական կարգավորվում է էնդոթելային բջիջներում, որոնք աորտայի առավել սեղմված հատվածում առաջացնում են կամար, այսինքն այնտեղ, որտեղ նորմայում նկատվում է d-հոսք[165]։
միկրոՌՆԹ-712 նախորդը նորմայում արտագրվում է առնետի ռ-ՌՆԹ RN45s-ի գենի ներքին սպեյսեր 2-ից (անգլ.՝ internal space region 2, ITS2)։ RN45s-ի պրոցեսինգի ընթացքում ITS2-ը սովորաբար դեգրադացվում է էկզոնուկլեազ XRN1-ի մասնակցությամբ։ d-հոսքի պայմաններում XRN1-ի քանակը նվազում է[165]։
miR-172-ի թիրախ հանդիսանում է հյուսվածքային մետաղապրոտեինազ ինգիբատոր 3-ը (անգլ.՝ tissue inhibitor of metalloproteinases 3, TIMP3)[165]: TIMP խմբի սպիտակուցները կարգավորում են մետաղապրոտեինազային մատրիքսի (MMP) ակտիվությունը, որոնք քանդում են արտաբջջային մատրիքսը (անգլ.՝ extracellular matrix, ECM)։ Անոթային ECM-ն հիմնականում կազմված է կոլագենային և էլաստինային թելերից, որոնք պայմանավորում են աորտայի առանձգականությունը[166]։ Այդ թելերը կարևոր դեր են խաղում նաև անոթների պատերի վրա բորբոքային պրոցեսների և նրանց թափանցելիության կարգավորման պրոցեսներում, որոնք կարևոր գործոններ են աթերոսկլերոզի զարգացման համար[167]։ TIMP3, որը արտազատվում է էնդոթելի բջիջների կողմից, համարվում է խմբի միակ ներկայացուցիչը, որը կարող է միանալ ECM-ի հետ[166]։ d-հոսքի առկայության պայմաններում TIMP3-ի արտազատման նվազումը տանում է ECM-ի քանդման։ Այսպես, պրե-miR-172-ի ճնշումը բջիջներում մեծացնում է TIMP3-ի էքսպրեսիան, նույնիսկ d-հոսքի առկայության պայմաններում[165]։
TIMP3-ը նվազեցնում է նաև TNFα (նախաբորբոքային կարգավորիչ) արտազատումը d-հոսքի ժամանակ։ TNFα-ի պարունակումը d-հոսքի պայմաններում չափվել է արյան մեջ մի ֆերմենտի կոնցենտրացիայով, որը կոնվերսիայի է ենթարկում TNFα - TACE (անգլ.՝ TNFα converting enzyme)։ TNFα-ի կոնցետրացիան փոքրանում էր, երբ miR-172-ը ճնշվում էր կամ էլ TIMP3-ը արտազատվում էր ավելցուկով։ Դրանով հաստատվում է, miR-172 և TIMP3-ը կարգավորում են TACE-ի ակտիվությունը՝ d-հոսքի ժամանակ[165]։
Հակա-miR-172-ը արդյունավետ ճնշում է d-հոսք-ը, որը առաջանում է miR-172-ից, և ուժեղացնում է TIMP3-ի արտազատումը։ Հակա-miR-172-ը ճնշում է նաև անոթների հիպերթափանցելիությունը, այդ կերպ նվազեցնելով նրանց վնասվածքները աթերոսկլերոզի ժամանակ և իմունային բջիջների թափանցումը անոթի արտաքին թաղանթ, ինչը նշանակում է, որ թուլացնում է բորբոքային պրոցեսը[165]։
Մարդու մոտ miR-172-ի հոմոլոգներ հայտնաբերվել են մի գենում, որը հոմոլոգ է RN45s-ին, որը ապահովում է միկրոՌՆԹ-ի ձևավորումը, ինչը նման է առնետների նույն պրոցեսին։ Մարդու այս միկրոՌՆԹ-ն (miR-205) ունի հաջորդականություն, որը նման է առնետի miR-172-ին, ավելին, այս հաջորդականությունը կոնսերվատիվ է ողնաշարավորների մեծ մասի հետ։ miR-205 և miR-172-ի մոտ համընկնում է ազդանշանային թիրախների 50 %-ը, այդ թվում նաև TIMP3-ը[165]։
Պարզվել է, որ d-հոսքը նվազեցնում է մարդու XRN1 գենի էքսպրեսիան, ինչը կատարվում է նաև առնետների մոտ, ինչը ցույց է տալիս մարդու մոտ XRN1-ի նույնատիպ դերը[165]։
ՄիկրոՌՆԹ-ները կարգավորիչ դեր են խաղում նյարդային համակարգում[168]։ Նեյրոնների միկրոՌՆԹ-ները ընդգրկված են նեյրոնային կապերի առաջացման մեջ, ներառյալ դենդրիտոգենեզը (miR-132, miR-134 և miR-124), սինապսի առաջացման և նրա հասունացման (այս պրոցեսների մեջ, հավանաբար, ընդգրկված են miR-134 և miR-138) պրոցեսներում[169]։ Ցույց է տրվել միկրոՌՆԹ-ների դերը հիշողության ձևավորման մեջ[170]։ Որոշ ուսումնասիրություններ ցույց են տալիս միկրոՌՆԹ-ների արտազատման փոփոխություն շիզոֆրենիայի ժամանակ[171][172]։
ՄիկրոՌՆԹ-ները կարևոր դեր են խաղում ադիպոցիտի (ճարպային հյուսվածքի բջիջներ) ցողունային բջիջների դիֆերենցացիայի մեջ[173]։ Ադիպոգենեզի պլյուրիպոտենտային ցողունային բջիջների դերը ուսումնասիրվել է երկարավուն ուղեղի անմահ բջիջների կուլտուրայում (hMSC-Tert20)[174]: Անմահ բջիջների մոտ, որոնցում կատարվում է ադիպոցիտի դիֆերենցացիա, հայտնաբերվել է miR-155, miR-221 և miR-222 իջեցված արտազատում, ինչը վկայում է այն մասին, որ այդ միկրոՌՆԹ-ները հանդես են գալիս որպես դիֆերենցացիայի բացասական կարգավորիչներ։ Միևնույն ժամանակ այդ միկրոՌՆԹ-ների խառը էքսպրեսիան զգալի ճնշում է ադիպոգենզը և ճնշում է հիմնական կարգավորիչներ՝ PPARγ և ССААТ/էնհանսեր-կապող ալֆա սպիտակուց[175]։ Դա հնարավորություն է տալիս բուժել ճարպակալումը գենետիկական մակարդակում։
ՄիկրոՌՆԹ-ների այլ խումբը, որը կարգավորում է ճարպակալման և շաքարախտի զարգացումը, համարվում է let-7 ընտանիքը։ let-7-ը հյուսվածքներում կուտակվում է ծերացմանը զուգահեռ[176]։ Երբ let-7-ը առանձնացվում էր արհեստական ծերացմանը նպաստելու համար, առնետների մոտ տեղի էր ունենում ինսուլինի նյութափոխանակության խախտում և մեծ քանակությամբ սննդի ընդունման հետ կապված ճարպակալում և շաքարախտ։ Եթե let-7-ը ճնշվում էր հատուկ անտագոմիրներով, մկները, ընդհակառակը, ինսուլինի նկատմամաբ դառնում էին ավելի գրգռական և նրանց մոտ չէր առաջանում վերոհիշյալ հիվանդությունները։ let-7-ի ճնշումը ոչ միայն արգելակում է դիաբետը և ճարպակալումը, բայց նաև կարող է օգտագործվել այդ հիվանդությունների բուժման համար[177]։
ՄիկրոՌՆԹ miR-140-ը մասնակցում է օստեոարթրոզի պաթոգենեզին, կարգավորելով ADAMTS5 գենի էքսպրեսիան[178]։ Մկների մոտ, որոնք չեն սինթեզում miR-140, խախտվում է խոնդրոցիտների պրոլիֆերացիան, նրանք ունենում են գաճաճ ֆենոտիպ։
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
