Открытие мотива GHR раскрывает новый механизм обработки растительных микроРНК

от

МикроРНК (miRNA) — это крошечные молекулы РНК, которые регулируют экспрессию генов, контролируя матричные РНК (мРНК), и играют ключевую роль в различных биологических процессах, включая развитие, реакции на стресс и эпигенетическую регуляцию.

В растениях фермент DICER-LIKE 1 (DCL1) преобразует предшественники микроРНК в зрелые микроРНК, а мутации в DCL1 могут привести к проблемам с развитием, таким как задержка цветения и аномальные листья. Поэтому точность работы DCL1 крайне важна для роста растений.

Группа исследователей под руководством профессора Нгуена Туан Аня из Отдела наук о жизни Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) недавно добилась значительных успехов в понимании биогенеза микроРНК. Они разработали метод массово-параллельного дизинга для изучения человеческого DICER, который функционирует аналогично растительному DCL1. Их результаты опубликованы в журнале Nature Plants.

Метод включает тысячи РНК-субстратов и использует глубокое секвенирование и вычислительный анализ для выявления РНК-элементов, которые контролируют точность и эффективность расщепления DICER.

Опираясь на этот опыт, команда профессора Нгуена применила свой метод дизинга для изучения того, как DCL1 определяет сайты расщепления в предшественниках микроРНК.

В сотрудничестве с группой доктора Чэнь Сюэмей из Пекинского университета исследователи выявили ключевые структурные элементы РНК и элементы последовательности, которые определяют точность и эффективность DCL1. Основное внимание было уделено открытию и характеристике цис-РНК-элементов, которые направляют активность расщепления DCL1.

Это новаторское исследование идентифицировало мотив GHR как критический фактор, определяющий специфичность расщепления DCL1, используя рандомизированную РНК-библиотеку из более чем 46 000 последовательностей и инновационный метод дизинга для картирования предпочтений DCL1.

Мотив GHR действует независимо от областей dsRBD и геликазы DCL1, влияя на расщепление через домен RIIIDa, что раскрывает новый механизм взаимодействия DCL1 с РНК-субстратами. Кроме того, мотив GHR сохраняется у различных видов растений, подчёркивая его эволюционное значение в обработке микроРНК.

Примечательно, что основной компонент мотива GHR, пара оснований C-G, также обнаружена в сайтах расщепления двух ферментов RNase III у животных: двойной мотив YCR для Dicer2 и мотив DRES для Drosha.

Исследование также представляет альтернативный механизм в растениях для производства некононических 22-нуклеотидных микроРНК, чему способствует мотив GHR. Это открытие добавляет значительный уровень сложности к вариациям длины микроРНК и подчёркивает его регуляторное значение для экспрессии генов в различных растительных системах.

Понимание мотива GHR позволяет точно настраивать пути микроРНК, потенциально улучшая такие характеристики, как время цветения, стрессоустойчивость и урожайность сельскохозяйственных культур. Введение нового пути производства 22-нуклеотидных микроРНК, которые необходимы для запуска вторичной РНК-интерференции и регуляции сложных генных сетей, открывает новые возможности для понимания более широких функций регуляции генов с помощью микроРНК.

Кроме того, инновационный метод массово-параллельного дизинга и анализ мотива GHR могут быть применены для изучения других DICER-подобных ферментов, углубляя наше понимание регуляции генов на основе РНК.

Профессор Нгуен заявил: «Это исследование значительно продвигает наше понимание биогенеза микроРНК и подчёркивает критическую роль РНК-элементов в регуляции генов и развитии растений. Открытия, сделанные в этом исследовании, предоставляют ценную информацию об эволюционной консервативности механизмов обработки микроРНК и способствуют разработке инновационных подходов для улучшения сельскохозяйственных культур».

Предоставлено Гонконгским университетом науки и технологий.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте