Cis Natural RNA

Doğal antisens transkriptler (NAT) hücrede kodlanan, diğer RNA transkriptlerine tamamlayıcı RNA grubudur. Bunlar insanlarda, farelerde ve mayalarda dahil olmak üzere birçok ökaryot hücrede tespit edilmiştir. Bu grup hem protein kodlayan, hem de kodlamayan RNA’ları içerir. Mevcut kanıtlar NAT’ların; RNA interferaz (RNAi), alternatif bölünme, genomik baskı ve X-kromozomu inaktivasyonu gibi çeşitli rolleri olduğunu ortaya koyar. Nat’lar cis ve trans hareketlerine göre iki kategoriye ayrılırlar. Trans-NAT’lar hedeflerinden farklı bir konumda yazılır ve genellikle bazı uyumsuzluklara rağmen birçok transkripte karşı tamamlayıcıdır. MikroRNAlar daha az hata ile birden fazla transkripti hedef alan Trans-NAT’lara örnektir. Cis-natural antisense transkriptler (cis-NAT’lar) hedefleri ile aynı genomik bölgede yazılırlar. Karşı DNA ipliğinden çıkarlar ve kusursuz çiftleri oluştururlar.

Cis-NAT’lar çeşitli yönlere ve çiftler arasında çakışan farklı uzunluklara sahiptirler. Bugüne kadar cis-NAT’ların beş farklı şekilde yönelim gösterdiği bulunmuştur. En yaygın yönlendirme her iki transkriptin 5’ uçlarından uçtan uca hizalandığı oryantasyondur. Transkripsiyonel çarpışma transkripsiyon inhibasyonuna neden oluyorsa, bu yönlendirme gen ekspresyonunun durdurulmasına neden olur. NAT çiftlerinin yaygın olarak kuyruk kuyruğa oryantasyon yaptığına yönelik çalışmalar vardır. Kuyruk kuyruğa oryantasyonun yanında kafa kafaya, örtüşen ve yakın kuyruk kuyruğa oryantasyon daha az görülür. Tamamen örtüşen NAT’lar antisens genlerin diğer genin üzerine tamamen örtüştüğünde devreye girer. Kafa kafaya ve kuyruk kuyruğa yönelimlerde genler arasında fiziksel temas olmazken, çok küçük bir boşluk bulunur. Günümüzde bazı genlerdeki NAT’ların katalitik aktivitelerde görev yaptığı kabul edilmiştir.

Bütün genomdaki NAT’ların tanımlanması çoklu organizmalardan elde edilen genetik verinin toplanıp, analiz edilmesi sonucu mümkün olur. Kullanılan siliko metodunda verinin kaynağına bağlı olarak çeşitli hatalar meydana gelebilir. Hangi oryantasyona sahip olduğu bilinen mRNA’ların kullanıldığı çalışmalarda vardır ancak kullanılabilen mRNA bilgisi çok azdır. Bir diğer kaynak geniş ifade edilen sentezlenmiş dizi etiketi(EST) kütüphaneleridir, ancak bu küçük dizilere önce yararlı bilgiler kendilerinden çıkarılmadan önce bir yön verilmelidir. Bazı çalışmalarda, poli (A) sinyali, poli(A) kuyruğu ve ekleme alanları gibi EST'lerde hem EST'leri filtrelemek hem de doğru transkripsiyon yönünü vermek için özel dizi bilgisi kullanıldı. Farklı sıra kaynaklarının kombinasyonları, kapsama alanını en üst düzeye çıkarmanın yanı sıra verilerin bütünlüğünü korumaya çalışır.

NAT çiftleri örtüşen kümeler oluşturduğunda sınıflandırılır. Farklı çalışmalarda kullanılan kesme değerlerinde değişkenlik vardır, ancak genellikle ~ 20 nükleotid dizilim örtüşmesi, transkriptlerin dikkate alınması ve örtüşen küme için minimum olduğu düşünülür. Ayrıca, transkriptlerin NAT çifti olarak kabul edilmesi için yalnızca bir başka mRNA molekülü ile eşleştirilmesi gerekir. Şu anda, antisens çiftleri aramak için kullanılabilecek çeşitli web ve yazılım kaynakları bulunmaktadır. NATsdb veya Natural Antisence Transkript veritabanı, çoklu organizmalardan antisens çiftleri aramak için zengin bir araçtır.

Cis-NAT'ların düzenleyici rolünün arkasındaki moleküler mekanizmalar şu anda iyi anlaşılmamıştır. Cis-Nat’ların gen ekspresyonu üzerindeki düzenleyici etkilerini açıklayan üç model önerilmiştir. Birinci model cis-NAT ile tamamlayıcı transkript arasındaki baz eşleşmesinin mRNA ekspresyonunu çökerttiğini ortaya koyar. Çift sarmallı RNA oluşumu için cis-NAT ile aralarında en az altı baz çiftinin hassas hizalanması bu modelin varsayımıdır. DNA metilasyonu ve çekirdek histonlarının post transkripsiyonel modifikasyonu gibi epigenetik modifikasyonlar, ikinci modelin temelini oluşturur. Günümüzde cis-NAT'ların hangi özelliklerinin regülasyonun epigenetik modeli için çok önemli olduğu bilinmemektedir. Son model ise deneysel olarak kanıtlanmış transkripsiyonel çarpışma modelidir. Transkripsiyon kompleksleri, cis-NAT’ların transkripsiyon işlemi sırasında genin promotör bölgelerinde bir araya gelir. Daha sonra RNA polimeraz enzimi 5'ten 3’üne doğru nükleotidleri bağlar. Cis-NAT'lar arasındaki örtüşme alanlarında RNA polimerazlar çarpışır ve çarpışma alanında durur. Transkripsiyon inhibe edilir. Çünkü RNA polimerazlar erken durur ve eksik kopyalar bozulur.