Обнаружен специфический блокатор процессинга микро-РНК, участвующих в процессах дифференцировки клеток

тттт

ш

Новости клеточных технологий

Обнаружен специфический блокатор процессинга микро-РНК, участвующих в процессах дифференцировки клеток

Микро-РНК представляют собой короткие некодирующие РНК, основной функцией которых является посттранскрип-ционная репрессия экспрессии генов. Микро-РНК образуются при процессинге их предшественников - при-микро-РНК (pгi-micгo-RNAs), или первичных микро-РНК. Процессинг при-микро-РНК заключается в последовательном отщеплении от них определенных нуклеотидных последовательностей, в результате которого образуются сначала пре-микро-РНК (pгe-micгo-RNAs), а затем функциональные транскрипты. Комплекс ферментов, осуществляющих процессинг (так называемый «микропроцессор») состоит из компонента рибонуклеазы III (белка Dгosna), связывающего двунитевую РНК белка DGCR8 [1, 2] и энзиматических комплексов Diceг [3, 4].

Посттранскрипционный контроль экспрессии микро-РНК высоко специфичен (5) и необходим для регуляции дифференцировки клеток [6, 7]. В эмбриональных тканях процессинг многих при-микро-РНК блокируется, активируясь только во время коммитирования клеток к дифферен-цировке. Известно, что в ЭСК человека и мыши, а также в клетках некоторых злокачественных опухолей повышена концентрация при-микро-РНК, однако отсутствуют соответствующие функциональные микро-РНК. Это позволяет предположить, что в процессе созревания микро-РНК существует некий блок, механизм которого до сегодняшнего дня оставался неизвестным. Для ЭСК млекопитающих было показано, что в них повышено количество при-микро-РНК из семейства !е^7 и, соответственно, компонентов микро-

4-

В дифференцированных клетках (справа) 1е^7 при-микро-РНК подвергается процессингу, в результате чего происходит образование зрелой микро-РНК Let-7, которая на посттранскрипционном уровне ингибирует экспрессию генов-мишеней. В недифференцированных эмбриональных клетках (слева) ип2Б связывает при-микро-РНК Let-7 и препятствует ее процессингу

А

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 3, 2008

тттт

А

ш

Новости клеточных технологий

процессора, блокирующих расщепление этих при-микро-РНК [8].

Научная группа S.R. Viswanathan et al. показала, что при-микро-РНК let-7g (pri-let-7g) присутствует в больших количествах в эмбриональных стволовых клетках и процес-сируется только в ходе дифференцировки (на десятые сутки после начала дифференцировки для мышиных ЭСК). Также удалось объяснить механизм блока процессинга pri-let-7g. На первом этапе исследователи сравнили, как лизаты клеток различных типов влияют на опосредованное микропроцессором расщепление pri-let-7g in vitro. При-микро-РНК сначала инкубировали с клеточным лизатом, а затем подвергали расщеплению высокоочищенным комплексом ферментов микропроцессора. Выяснилось, что лизаты клеток эмбриональной карциномы линии P19 полностью ингибируют процессинг при-микро-РНК, в то время как лизаты дифференцированных эмбриональных фибробластов мыши никак не влияют на расщепление при-микро-РНК.

Было предположено, что существует некий специфический ингибитор процессинга, присутствующий исключительно в недифференцированных клетках. С помощью электрофореза удалось выявить присутствие в этих клетках комплекса белков, связывающих pri-let-7g. Большинство этих белков были ранее идентифицированы как компоненты комплекса Drosna [2]. Одним из них оказался высоко консервативный РНК-свя-зывающий белок Lin28. Ранее было показано, что мутации РНК-связывающего домена Lin28 приводят к нарушениям эмбрионального развития некоторых организмов [9], а также, что ген этого белка активно экспрессируется в ЭСК мыши и человека и что его экспрессия подавляется при дифферен-цировке этих клеток [10].

ЛИТЕРАТУРА:

1. Denli A.M., Tops B.B.J., Plasterk R.H.A., Ketting R.F., Hannon G.J. Processing of primary microRNAs by the Microprocessor complex. Nature 2004; 432: 231-5.

2. Gregory R.I., Yan K.P., Amuthan G. et al. The Microprocessor complex mediates the genesis of microRNAs. Nature 2004; 432: 235-40.

3. Chendrimada T.P., Gregory R.I., Kumaraswamy E. et al. TRBP recruits the Dicer complex to Ago2 for microRNA processing and gene silencing. Nature 2005; 436: 740-4.

4. Chendrimada T.P., Finn K.J., Ji X. et al. MicroRNA silencing through RISC recruitment of eIF6. Nature 2007; 447(7146): 823-8.

5. Obernosterer G., Leuschner P.J.F., Alenius M., Martinez J. Post-transcriptional regulation of microRNA expression. RNA 2006; 12: 1161-7.

5.R. Viswanathan и соавт. подтвердили данные по динамике экспрессии Lin28 при дифференцировке ЭСК в составе эмбриоидных телец, а также продемонстрировали, что снижение концентрации этого белка предшествует подавлению экспрессии таких факторов плюрипотентности, как Nanog и Oct4. Также было показано, что Lin28 специфически блокирует процессинг микро-РНК let-7g и не влияет на процессинг других микро-РНК. При внесении в клетки с дефицитом экспрессии Lin28 нескольких различных при-микро-РНК все они претерпевали процессинг, образуя функциональные транскрипты. Тем не менее, эктопическая экспрессия Lin28 приводила к подавлению процессинга не только при-let^g, но и при-let^g - это позволяет заключить, что его специфичность может в действительности быть не абсолютной.

Гомолог Lin28 - белок Lin28B - активно продуцируется в злокачественных клетках первичных опухолей у человека, например, в клетках гепатоцеллюлярной карциномы [8]. По этой причине результаты данной работы весьма интересны с точки зрения терапии злокачественных заболеваний. Ясно, что мутации различных компонентов микропроцессорного комплекса могут приводить к нарушениям процессов развития, а также быть причиной злокачественной трансформации клеток взрослого организма. Знание механизмов активации и репрессии процессинга микро-РНК, от которых зависят, в свою очередь, активация и ингибирование экспрессии самых различных генов, участвующих в диффе-ренцировке и пролиферации клеток, необходимо для успешного поиска терапии заболеваний, связанных с нарушениями этих процессов.

6. Mineno J., Okamoto S., Ando T. et al. The expression profile of microRNAs in mouse embryos. Nucleic Acids Res. 2006; 34: 1765-71.

7. Wulczyn F.G., Smirnova L., Rybak A. et al. Post-transcriptional regulation of the let-7 microRNA during neural cell specification. FASEB J. 2007; 21: 415-26.

8. Thomson J.M., Newman M., Parker J.S. et al. Extensive post-transcriptional regulation of microRNAs and its implications for cancer. Genes Dev. 2006; 20: 2202-7.

9. Moss E.G., Lee R.C., Ambros V. The cold shock domain protein LIN-28 controls developmental timing in C. elegans and is regulated by the lin-4 RNA. Cell 1997; 88: 637-46.

10. Polesskaya A., Cuvellier S., Naguibneva I. et al. Lin-28 binds IGF-2 mRNA and participates in skeletal myogenesis by increasing translation efficiency. Genes Dev. 2007; 21: 1125-38.

Подготовила A.C. Григорян По материалам: Viswanathan S.R, Daley G.Q., Gregory R.I. Selective Blockade of MicroRNA Processing by Lin28. Science 2008; 320: 96-100

Успешная индукция плюрипотентных стволовых клеток из нейральных стволовых клеток

с помощью двух факторов

В большинстве научных исследований для получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (induced pluripotent stem cells, iPS cells), независимо от использующейся исходной клеточной популяции (фетальные или взрослые кожные фибробласты, синовиоциты и др.), применяется стандартный набор факторов, включающий Oct4, Sox2, c-Myc, Klf4, Nanog, Lin28, высокий уровень экспрессии которых характерен для ЭСК [1, 2]. Авторы отдают

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 3, 2008

предпочтение разным индукторам с учетом их функциональной значимости, но приемлемые положительные результаты достигаются лишь с применением квартета факторов. Принимая во внимание установленный негативный эффект реактивации с-Мус в виде индукции апоптоза [4] и опухолевой трансформации iPS клеток [5], целесообразна разработка протоколов с уменьшением количества факторов, необходимых для репрограммирования. В перспективе, это позволило