Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях

Явище РНК-індукованого «мовчання» генів є висококонсервативним механізмом серед еукаріотичних організмів. Декілька класів малих РНК (siRNA та miRNA) довжиною 21–25 нуклеотидів, що відіграють істотну роль у процесах розвитку організму, виявились важливими компонентами антивірусного захисту тварин і р...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Цитология и генетика
Date:	2009
Main Authors:	Крулько, І.В., Устьяненко, Д.О., Поліщук В.П.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України 2009
Subjects:	Обзорные статьи
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66626
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях / І.В. Крулько, Д.О. Устьяненко, В.П. Поліщук // Цитология и генетика. — 2009. — Т. 43, № 1. — С. 78-90. — Бібліогр.: 106 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859913044715372544
author	Крулько, І.В. Устьяненко, Д.О. Поліщук В.П.
author_facet	Крулько, І.В. Устьяненко, Д.О. Поліщук В.П.
citation_txt	Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях / І.В. Крулько, Д.О. Устьяненко, В.П. Поліщук // Цитология и генетика. — 2009. — Т. 43, № 1. — С. 78-90. — Бібліогр.: 106 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Цитология и генетика
description	Явище РНК-індукованого «мовчання» генів є висококонсервативним механізмом серед еукаріотичних організмів. Декілька класів малих РНК (siRNA та miRNA) довжиною 21–25 нуклеотидів, що відіграють істотну роль у процесах розвитку організму, виявились важливими компонентами антивірусного захисту тварин і рослин. Даний огляд коротко описує основні етапи механізму «мовчання» генів, особливості антивірусного «мовчання» РНК у рослин, безхребетних, ссавців, шляхи супресії РНК-інтерференції вірусами, а також можливі підходи до використання згаданого феномену для боротьби з вірусними інфекціями. Явление РНК-индуцированного «молчания» генов является высококонсервативным механизмом среди эукариотических организмов. Несколько классов малых РНК (siRNA и miRNA) длиной 21–25 нт, которые играют существенную роль в процессах развития организма, оказались важными компонентами антивирусной защиты животных и растений. Настоящий обзор кратко описывает основные этапы механизма «молчания» генов, особенности антивирусного «молчания» РНК у растений, беспозвоночных, млекопитающих, пути супрессии РНК-интерференции вирусами, а также возможные подходы по использованию упомянутого феномена для борьбы с вирусными инфекциями. Phenomenon of RNA induced gene silencing is a highly conservative mechanism among eukaryotic organisms. Several classes of small RNAs (siRNAs and miRNAs) 21–25 nt in length, which play a significant role in the processes of development of an organism, occurred important components of antiviral defence in animals and plants. This review shortly describes the main stages of gene silencing mechanism, features of antiviral RNA silencing in plants, invertebrates, mammals, ways of suppression of RNA interference by viruses, as well as possible approaches of utilization of abovementioned phenomenon for struggling against viral infections.
first_indexed	2025-12-07T16:03:28Z
format	Article
fulltext	Обзорные статьи УДК 578.286 І.В. КРУЛЬКО, Д.О. УСТЬЯНЕНКО, В.П. ПОЛІЩУК Київський національний університет ім. Тараса Шевченка Е'mail: virus@biocc.univ.kiev.ua РОЛЬ siRNA ТА miRNA У ПРОЦЕСАХ РНК�ЗАЛЕЖНОГО «МОВЧАННЯ» ГЕНІВ ПРИ ВІРУСНИХ ІНФЕКЦІЯХ Явище РНК індукованого «мовчання» генів є високо консервативним механізмом серед еукаріотичних організ мів. Декілька класів малих РНК (siRNA та miRNA) дов жиною 21–25 нуклеотидів, що відіграють істотну роль у процесах розвитку організму, виявились важливими ком понентами антивірусного захисту тварин і рослин. Даний огляд коротко описує основні етапи механізму «мовчання» генів, особливості антивірусного «мовчання» РНК у рос лин, безхребетних, ссавців, шляхи супресії РНК інтер ференції вірусами, а також можливі підходи до викори стання згаданого феномену для боротьби з вірусними ін фекціями. Вступ. У 1990 р. дві незалежні групи вчених з метою посилити фіолетове забарвлення кві� ток петунії додатково експресували у рослинах фермент синтетазу, що приймає участь у синте� зі пігменту, проте замість очікуваного кольору одержані квітки виявились абсолютно білими [1, 2]. Даний феномен отримав назву «косупре� сії», зважаючи на той факт, що транскрипція як трансгена, так і ендогенної послідовністі бу� ла блокована. Приблизно в той самий час молекулярні ме� ханізми схожого явища були вивчені на моде� лі Caenorhabditis elegans [3–5]. У Caenorhabditis elegans вперше Амброс та його колеги у 1993 р. відкрили малу РНК довжиною 22 нт – miRNA lin 4 і показали, що мутації у нуклеотидній по� слідовності lin 4 гальмували процес розвитку тварин таким же чином, як і мутації в білок� кодуючому гені lin 14. Враховуючи той факт, що РНК lin 4 могла комплементарно приєд� нуватись до транскрипту lin 14, була висунута ідея, що lin 4 регулює РНК lin 14 за допомогою РНК�РНК взаємодії з нетранслюючим 3'�кін� цем останньої [6]. Подальші дослідження призвели до виснов� ків, що «lin 4 є представником широкого класу регуляторних генів, які кодують антисенсові РНК�продукти» [6]. Вони були названі класом риборегуляторів. Через три роки після перших відомостей про «мовчання» РНК у рослин [7] та за два роки до відкриття РНК�інтерферен� ції у нематод була відкрита miRNA lin 4. На квітень 2006 р. база даних miRNAs містила 1650 різних miRNA генів, включаючи 227 ге� нів людини та 21 вірус людини [8]. РНК інтерференція була також відкрита в клітинах людини [16], а у 2002 р. показаний зв’язок даного механізму із виникненням зло� якісних пухлин у людини [17]. До кінця 2002 р. явище мовчання РНК дослі� дили у широкого спектра еукаріот. Воно отри� мало назву посттранскрипційного мовчання генів (ПТМГ) (англ. – post transcriptional gene silencing), косупресії (англ. – co�suppression) [18] та РНК�індукованої стійкості рослин до вірусів [19], РНК�інтерференції (англ. – RNA� interference) у тварин [20], «мовчання» або при� гнічення генів (англ. – quelling) у грибів та во� доростей [21]. Усі названі процеси мають один базовий механізм, проте різні мішені дії. Сьогодні найкраще вивченими та описани� ми класами малих регуляторних РНК є siRNA ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 178 © І.В. КРУЛЬКО, Д.О. УСТЬЯНЕНКО, В.П. ПОЛІЩУК, 2009 та miRNA, проте на даному етапі досліджень виділяють також підкласи siRNA (ta�si RNA, ra�si RNA, nat�si RNA [22]) та навіть окремі класи малих РНК, таких як tnc RNA та pi RNA (таблиця). Механізм дії. Явище «мовчання» генів має ме� ханізм дії, що є подібним для організмів різних таксономічних груп – рослин, тварин, людини. В основі процесу «мовчання» РНК лежить формування siRNAs та miRNAs з дволанцюго� вої РНК, що утворена з ендогенних транскрип� тів або длРНК екзогенного походження (рис. 2). ПТМГ з утворенням siRNA відбувається ви� ключно у цитоплазмі, а процес утворення miRNAs також проходить як в ядрі [23]. Формування siRNA. Механізм ПТМГ вклю� чає такі стадії, як ініціація та встановлення про� цесу мовчання, а також поширення сигналу [24]. На стадії ініціації ключову роль грає формуван� ня дволанцюгової форми РНК. Така РНК мо� же бути синтезована вірусним реплікативним апаратом, клітинною РНК�залежною РНК�по� лімеразою, що наявна в рослинних клітинах, або з РНК�шпильки, утвореної з двосторонньо� спрямованого трансгена або в результаті анти� сенсової стратегії клонування. ДлРНК пізнаєть� ся та розрізається білком Dicer, що входить до ІІІ класу родини білків РНКази ІІІ та містить N�кінцевий DEXH домен РНК хелікази/АТФ� ази, два домени РНКази ІІІ (англ. – endoND) та длРНК�зв’язуючий домен (англ. – dsRBD). Більшість білків Dicer містять РНК�зв’язую� чий PAZ�домен [25]. Кількість генів Dicer в різних організмах значно варіює. Наприклад, клітини C. elegans кодують тільки один білок Dicer [26, 27]. Клі� тини Neurospora crassa кодують два білки Dicer, які є поліфункціональними [28], в той час як обидва білки Dicer у D. melanogaster (Dcr1 та Dcr2) мають чітко визначені функції. Геном A. thaliana кодує чотири білки – гомологи Dicer (DCL): DCL1 приймає участь у процесінгу по� передників miRNAs [29, 30], DCL2 та DCL4 необхідні для розрізання вірус�специфічних длРНК [31, 32], а DCL3 розрізає длРНК ендо� генного походження [33]. Базуючись на структурному та біохімічному порівнянні ферменту РНКази ІІІ Аquifex aeolicus, залишків каталітичних доменів РНКази ІІІ E. coli та Dicer людини [34], можна припустити, що молекули Dicer мають один ідентичний центр процесінгу РНК, який, будучи активова� ним, здатен розрізати один з ланцюгів длРНК (рис. 3). Перший домен РНКази Dicer розрізає один ланцюг длРНК, що несе 3�гідроксильну групу приблизно в 21�му нуклеотиді від кінця РНК. В поєднанні з PAZ�доменом він, імовірно, є відповідальним за визначення відстані від кін� ця РНК до сайту розрізання [36]. PAZ�домен також приймає участь у розпізнаванні РНК� субстрату [37–39]. Аналогічно відбувається розрізання іншого ланцюга длРНК доменом RIIIb за 21–24 нт від місця розрізання доме� ном РНКази RIIIa, що в результаті призво� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 1 79 Роль siRNA та miRNA у процесах РНК�залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях Рис. 1. Історичні віхи в галузі РНК�інтерференції дить до формування продуктів з характерними кінцевими надлишковостями на 3'�кінцях длРНК – малих інтерферуючих РНК (англ. – small interfering RNAs (siRNA)) [33]. Наступним етапом є фаза встановлення мов� чання РНК, яка розпочинається з моменту, ко� ли siRNA, утворені Dicer, зв’язуються з комп� лексом білків, що має назву «комплекс мов� чання, індукований РНК» (англ. – RNA� induced silencing complex (RISC)). При з’єд� нанні з siRNAs RISC переходить з неактивної форми у функціональну та призводить до роз� кручування дволанцюгових siRNA, їх приєднан� ня до мРНК з комплементарною послідовністю та розрізання останньої. Один з головних компонентів білкового ком� плексу належить до родини білків Argonaute та має назву AGO. Це білок з молекулярною ма� сою близько 130 кДа, що містить такі домени, як PAZ та PIWI [40]. На сьогодні описано три основні класи білків AGO, виходячи з їх аміно� кислотних послідовностей: підродина Argo� naute, підродина Piwi та C. elegans�специфічна підродина [41]. У A. thaliana було знайдено 10 білків AGO [42], в той час як у D. melanogaster на сьогодні їх відомо 5, а у людини – 8. У A. tha liana білок AGO1 та близькоспоріднений з ним бі� лок AGO10 відомі ще як PINHEAD/ZWILLE (PNH/ZLL), необхідні для розвитку та розме� жування органів рослин за допомогою форму� вання miRNAs [43, 44]. Мутанти ago1 мають дефекти апікальних меристем та меристемної тканини кореня, подібні до таких, що спосте� рігаються у pnh (ago10) мутантів. Було встанов� лено, що в ago1 мутантах AGO10 може заміни� ти AGO1 в miRNA�індукованій регуляції детер� мінанти полярності листків PHABULOSA (PHB) [44]. ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 180 І.В. Крулько, Д.О. Устьяненко, В.П. Поліщук Клас малих РНК Організм Характеристика Мікро РНК (micro RNA) * Малі інтерферуючі РНК (siRNA) * ta�si RNA nat�si RNA ra�si RNA Маленькі некодуючі РНК (tnc RNA) Маленькі модулюючі РНК (smRNA) PIWI�РНК (pi�RNA) Рослини Дрозофіла Нематоди Ссавці Людина Рослини Дрозофіла Нематоди Ссавці Людина Рослини Інші – ? Рослини Інші – ? Рослини Інші – ? Нематоди Інші – ? Ссавці Інші – ? Дрозофіла Ссавці Інші–? Клас малих РНК розміром 19–25 нт, що кодуються геномами більшості вивчених багатоклітинних організмів, а також вірусів. Призводять до блокування транскрипції та трансляції клітинних або вірусних генів. Функції приймають участь у онтогенезі, захисні функції Клас длРНК розміром 21–22 нт, що походять з довгих молекул длРНК. siRNA призводять до супресії активності генів шляхом розрізання мРНК з комплементарними нуклеотидними послідов� ностями або регулюванням модифікацій комплементарної послі� довності ДНК. Основна функція – захисна Клас малих РНК, що експресуються з некодуючих ділянок генів та викликають розрізання специфічних РНК. З одного гена TAS утворюється декілька ta�si RNAs, які супресують різні класи генів Клас малих РНК, що утворюється з частково комплементарних транскриптів гена SR05, який експресується у відповідь на сольовий стрес Клас малих РНК розміром 24 нт – регулятори метилювання ДНК та гістонів у певних ретроелементів та транспозонів Клас малих РНК розміром 20–22 нт. Еволюційно неконсерва� тивні. Формуються без утворення шпильки. Функція невідома Клас малих длРНК. Регулюють експресію нейрон�специфічних генів лише у зрілих нейронах Клас малих РНК, що експресуються з різних ділянок геному. Формуються без утворення шпильки. 5' та 3'�кінці – модифікова� ні. Функція – контроль транспозонів * Основні класи малих РНК. Класи маленьких регуляторних РНК, що експресуються різними організмами Центральний домен PAZ білка AGO склада� ється з 5–6 β�складок, які на одному з кінців мають α�спіралі [45]. PAZ�домен білка AGO ви� ступає РНК�зв’язуючим фактором, що специ� фічно впізнає кінцеві надлишковості на 3'�кін� цях siRNAs. Хеліказа, яка також входить до складу RISC, призводить до розкручування siRNA так, що зв’язаним з комплексом RISC залишається тільки один ланцюг siRNA [46]. Дані рентгеноструктурного аналізу домену PIWI археобактеріального білка AGO показали чітку подібність до білків родини РНКази Н [47]. PIWI домен розпізнає 5�фосфатні залишки siRNA подібно тому, як РНКаза Н розрізає лан� цюг РНК у РНК/ДНК дуплексах, і PIWI здатен розрізати РНК у РНК/siRNAs комплексах. Таким чином, після того, як приєднаним до комплексу RISC залишається тільки один лан� цюг siRNA, він комплементарно зв’язується з ділянкою мРНК, а домен PIWI білка AGO роз� різає мРНК приблизно в середині ділянки, до якої приєднується siRNA. Специфічність siRNA� мРНК взаємодії є високою, і часто розбіжність навіть у одному нуклеотиді може різко інгібува� ти процес «мовчання» генів [48]. Активація мов� чання РНК спочатку відбувається на рівні од� нієї клітини, після чого розповсюджується на� вколо зони ініціації, що відповідає приблизно 10–15 сусіднім клітинам. Первинні siRNA ди� фундують з цих клітин і надалі, викликаючи син� тез так званих вторинних малих РНК (рис. 2). Ці вторинні siRNA здатні рухатись в сусідні клі� тини та викликати системне «мовчання» за ра� хунок подальшої ампліфікації [49]. В тваринних клітинах наявність длРНК не завжди запускає механізм мовчання генів, як ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 1 81 Роль siRNA та miRNA у процесах РНК�залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях dsRBD RIIIb RIIIa АТФаза/Хелiказа P 7mG AAAA P Рис. 2. Механізми «мовчання» генів, основані на формуванні siRNAs (а) та miRNAs (б) це описано для рослинних клітин. В клітинах тварин при появі длРНК, як правило, включа� ється механізм неспецифічного нокдауну генів та загибель клітини [50]. Така генералізована відповідь може бути викликана активацією РНКаз [51] або синтезом інтерферона [52]. Формування miRNAs. miRNAs, знайдені в ге� номі рослин, тварин та людини в залежності від свого розташування, можуть бути поділені на такі категорії: 1) екзонні miRNA (наприклад, miR�21 [53], miR�155 [54], кластер miR�23a� 27a�24–2 [55]); 2) інтронні miRNA (наприклад, кластер miR�15a�16–1 в некодуючій ділянці ге� на DLEU2 ссавців [55]). Крім того, існує група РНК, змішаних за походженням. Їх послідовність в геномі розташована як у ділянці екзону, так і інтрону. Одним із прикладів є miRNA людини – has� mir�20a, що згідно з базою даних miRBase по� ходить з екзону 2, а також з інтронів 5 та 8 транскриптів С13orf25 [56]. Першим етапом формування miRNA у ядрі є транскрипція miRNA за допомогою РНК�по� лімерази ІІ та формування початкових транс� криптів у вигляді шпильки, що складається при� близно з 70 нуклеотидів – pri�miRNA (від англ. primary – первинна). У рослин довгий первин� ний транскрипт розрізається ферментом DCL1 [57] для формування шпильки, що є менша за розміром та несе дві нуклеотидні 3'�кінцеві над� лишковості на 3'�кінці – pre�miRNA (від англ. precursor miRNA – попередник miRNA), які потім знову розрізаються DCL1 та формують miRNA. Дозрівання таких РНК�дуплексів потребує взаємодії DCL1 з білком HYL1, необхідним для зв’язування з РНК [58]. Кожен з ланцюгів дуплекса на 2�гідроксильній групі рибози 3'� кінця підлягає метилюванню метилазою HEN. Після необхідних модифікацій дуплекс по� трапляє в цитоплазму за допомогою транс� портного білка HASTY (HST) [59]. У тварин pri�miRNA розрізається білками Drosha (D. melanogaster) та Pasha (ссавці, люди� на), формуючи pre�miRNA, яка потрапляє у ци� топлазму за допомогою експортину�5 [60]. У цитоплазмі pre�miRNA розпізнається та наріза� ється Dicer з подальшим формуванням miRNA ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 182 І.В. Крулько, Д.О. Устьяненко, В.П. Поліщук Рис. 3. Особливості структур РНКази ІІІ та Dicer [35, 36]: А – структура доменів РНКази ІІІ Aquifex aeolicus (Aa� RNase III, SWISS�PROT O67082) та Dicer Homo sapiens (Hs�Dicer, SWISS�PROT Q9UPY3), шкала відображає дов� жину поліпептидного ланцюга; В – зображення поверхні димера endoND; С – схематичне зображення комплек� су Aa�RNase III з длРНК. Дві молекули endoND зображені на задньому плані рисунка; D – формування комп� лексу длРНК та білка Dicer (RNAse IIIa та RNAs IIIb відповідають доменам endoND) [61]. Як в рослинних, так і в тваринних клітинах дуплекси miRNA зв’язуються з RISC, форму� ючи рибонуклеопротеїновий комплекс miRNP [62]. За аналогією з процесом «мовчання» ге� нів за допомогою siRNA відбувається розкру� чування дуплексу та комплементарне приєднан� ня до РНК�мішені. Тваринні miRNA приєднуються до декіль� кох, імовірно частково комплементарних діля� нок на 3'� та 5'�кінцях РНК та блокують про� цес трансляції, в той час як рослинні miRNA в основному зв’язуються зі специфічними ко� дуючими білок�послідовностями РНК та ви� кликають їх розрізання [63]. 5'�фрагмент РНК, який утворюється після розрізання останньої, підлягає деградації в екзосомах – тільцях Р [64], а 3'�кінець РНК розрізається екзонуклеа� зою XRN4 [65]. Антивірусне «мовчання» генів у рослин. Перші припущення, що «мовчання» РНК є ефектив� ним захисним механізмом проти вірусних ін� фекцій у рослин, з`явились із відкриттям того факту, що рослинні віруси ініціюють процес «мовчання» ендогенних мРНК завдяки наяв� ності гомологічних послідовностей. Наприклад, мРНК гена фітоенової десатурази [66] підляга� ла процесу «мовчання» під час реплікації вірусу тютюнової мозаїки (TMV), який в своєму гено� мі мав послідовність рослинного гена [67]. Це призвело до формування нового поняття у рослинній вірусології – «вірус�індуковане мовчання генів» (VIGS). Феномен «одужання» в подальшому проде� монстрував, що віруси рослин підлягають «мовчанню» генів: трансгенні рослини, що бу� ли трансформовані білком оболонки (CP) ві� русу гравіровки тютюну (TEV) та інфіковані даним вірусом, проявили симптоми на іноку� льованих листках, проте нові листки на рос� линах тютюну вже не мали вірусних симпто� мів, а рослини набули стійкості до суперін� фекції TEV [68]. Дана резистентність була асо� ційована з повною деградацією як мРНК CP TEV, так і РНК трансгена. Справжнім доказом того, що «мовчання» генів є важливим механізмом захисту рослин від вірусів, стало відкриття того, що siRNA, от� римані в результаті «мовчання» вірусної РНК, під час інфекції накопичуються в рослинах у великій кількості. Кількість генів, що кодують miRNA, у різних видів рослин [69] (* – рослини з повністю секвенованим геномом) Arabidopsis thaliana* 117 Oryza sativa* 178 Populus trichocarpa* 213 Zea mays 97 Sorghum bicolor 72 Glycine max 22 Medicago truncatula 16 Saccharum officinarum 16 Антивірусне «мовчання» генів у безхребетних. Комахи. Процес «мовчання» РНК був описаний і для багатьох видів членистоногих, включаючи дрозофіл [70] і комарів [71]. Перші спостережен� ня цього явища у комах датуються 2002 р. – на клітинах Drosophila S2, інфікованих вірусом Flock House родини Nodaviridae. Li et al. [72] спо� стерігали накопичення siRNA в інфікованих клітинах, а також підсилене накопичення віру� су в клітинах, що містили мутації у гені ago2. Вірус�індуковане «мовчання» генів спостері� галось у шовкопряда Bombyx mori, у якого транс� ляція фактора транскрипції Broad�Complex (BR�C) пригнічувалась інфекцією рекомбінант� ного альфа�вірусу Sindbis, що експресував РНК, антисенсову до BR�C [73]. Roignant et al. [74] довели, що у Drosophila не відбувається розпов� сюдження процесу «мовчання» по організму, а даний процес залишається обмеженим лише до тих клітин, де він виник. «Мовчання» РНК, спрямоване проти ендогенних та екзогенних нуклеотидних послідовностей, дуже подібне то� му, що діє проти екзогенних патогенів. Однак наявність механізму «мовчання» РНК чужо� рідних вірусних послідовностей у комах ще не доведена. Нематоди. На відміну від дрозофіли процес «мовчання» генів у нематод є мобільним і роз� повсюджується по цілому організму [75]. Fire et al. [76] показали, що ін’єкції длРНК у тіло або гонади молодих особин C. elegans призводи� ли до генно�специфічної інтерференції в со� матичних тканинах. Геном C. elegans містить два гени RdRP, ego 1 та rrf 1, необхідні для «мов� чання» РНК в зародках та соматичних ткани� нах [77, 78]. Нещодавно було показано, що більшість з siRNA, утворених під час процесу «мовчання» генів у нематод, складали вторин� ні siRNA – тобто такі, що були утворені з ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 1 83 Роль siRNA та miRNA у процесах РНК�залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях длРНК, синтезованої після першого раунду «мовчання» [79]. У нематод «мовчання» РНК відіграє значну роль при захисті геному від транспозонів [80], проте інтерес викликає пи� тання можливості використання РНК�інтер� ференції як антивірусного явища. Так, було показано, що реплікація вірусу везикулярного стоматиту (VSV) була підсилена у нематод, му� тантних за комплексом rde 4–rde 1. Також за� значено, що розвиток інфекції підсилюється у нематод, які мали мутації у генах rrf 3 та eri 1 – двох негативних регуляторах інтерферен� ції. Lu et al. [81] показали неможливість реплі� кації вірусу Flock House у видах C. elegans, що несуть інтегрований трансген, кодуючий повнорозмірну РНК вірусу. Антивірусна відпо� відь потребувала активності RdRP та могла бу� ти пригнічена вірус�кодуючим білком В2 [82]. Антивірусне «мовчання» генів у ссавців. Tusch et al. [83] спробували ідентифікувати siRNA у клітинах тварин, інфікованих різними віруса� ми. Вони не знайшли ані вірусних siRNA, ані малих ендогенних РНК, отриманих з транспо� зонних елементів. Це призвело до припущення, що на відміну від рослин, комах та нематод транспозони ссавців не підлягають супресії за допомогою siRNA. Однак вони ідентифікували малі РНК, що існували у вигляді шпильок і в свою чергу могли ініціювати РНК�інтерфе� ренцію. Lecellier et al. [84] перші продемонстрували, що miRNA ссавців mir 32 зупиняє акумуляцію пінного вірусу приматів I типу (PFV�1) у клітинах людини. Клітинні лінії, які експресу� ють вірусний білок Tas, що перешкоджає меха� нізму РНК�залежного «мовчання» генів, нако� пичують велику кількість вірусу. Мутації у нук� леотидній послідовності зазначеного вірусного білка призводили до втрати вірусом здатності реплікуватися та накопичуватися у клітинах. Доведено, що Tas є неспецифічним блокатором процесу мовчання генів і що клітини, які не експресують даний супресор, мають підви� щену активність miRNA – mir32. Ці дослід� ження доводять антивірусну роль miRNA, а також демонструють супресорну дію вірусно� го білка. В ході досліджень були відкриті miRNA лю� дини, що експресуються у відповідь на інфек� цію, викликану вірусом грипу, та приймають участь у блокуванні генів, критичних для пато� генезу та тропізму вірусу грипу типу А/Н5N1. У людини дві miRNA, mir 507 та mir 136, мають сайти зв’язування з генами вірусної полімерази та гемаглютиніну [85]. Додатковим доказом того, що синтезовані miRNA виконують анти� вірусну функцію, є той факт, що mir 136 екс� пресується виключно у легенях [86]. Цікавим фактом стало те, що miRNA до полімерази мишачого штаму були відсутні в геномі курча� ти, хоча велика кількість miRNA людини (160 з 336 miRNA) мають гомологи у пташиному ге� номі [87]. Супресія «мовчання» генів вірусами. Врахову� ючи той факт, що більшість живих організмів використовує «мовчання» генів як ефективний засіб боротьби з вірусними інфекціями, можна припустити, що за таких умов вірус не міг би реплікуватись ефективно, проте у відповідь на захисні реакції організму віруси використовують механізми, які б дозволяли їм уникати згубної дії явища «мовчання». В основному це досяга� ється шляхом синтезу вірусних білків, які здатні блокувати певні стадії процесу «мов� чання» РНК. Спостереження за симптомами, викликаними на рослині одним вірусом та де� кількома неспорідненими вірусами одночас� но, призвело до розуміння питання супресії «мовчання» генів. Потівірус Y�вірус картоплі (PVY) значно підсилює реплікацію Х�вірусу картоплі (PVX) при змішаній інфекції. Цей факт дозволяє припустити, що PVY має меха� нізм супресії захисної дії хазяїна. На сьогодні вже відомо, що білком, який відповідає за да� ний ефект у потівірусів, виступає HC�Pro�до� поміжний компонент – протеїназа, яка була здатна призводити до супресії «мовчання» ре� портерного гена зеленого флюоресціюючого білка (GFP) в трансгенних рослинах [88]. По� дальші спостереження показали, що явище гальмування або супресії «мовчання» генів є загальною властивістю якщо не для всіх, то для більшості вірусів рослин [89]. Цікавим фак� том є те, що білки, які відповідають за даний феномен, у різних вірусів абсолютно різні за амінокислотною послідовністю та структурою і кодуються як ДНК�, так і РНК�вмісними ві� русами [90]. Вірогідно, це пов’язано з існуван� ням великої кількості мішеней для цих білків, про що також свідчить той факт, що вірусні суп� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 184 І.В. Крулько, Д.О. Устьяненко, В.П. Поліщук ресори «мовчання» генів діють на різних стаді� ях описаного процесу деградації РНК. Най� більш вивченим вірусним супресором у рослин є білок р19, що експресується представниками роду Tombusvirus. В результаті досліджень по� казано, що білок р19 вірусу кільцевої плямис� тості одонтоглосуму (ORSV) здатен приєдну� ватися тільки до дволанцюгових РНК довжи� ною 21 пнт з 3'�кінцевими надлишковостями, тобто до таких малих РНК, що мають всі ха� рактеристики siRNA. Більше того, р19 вірусу кущистості верхівок томатів, близькоспорідне� ному до ORSV, підлягає ко�імунопреципітації з siRNA [91]. Кристалографічні дані білка р19 вказують на те, що томбусвірусний супресор діє за принципом клешнів, які «охоплюють» siRNA, специфічно ідентифікуючи дуплекс РНК незалежно від нуклеотидних послідов� ностей [92]. Таким чином, siRNA не підлягають розкручуванню та зв’язуванню з комплексом RISC. Приблизно таким же чином діє супресор В2 вірусу тварин Flock House, охоплюючи та блокуючи молекули дволанцюгових РНК, які утворюються при реплікації геномної РНК ві� русу [93]. Білки NS1 вірусу грипу та E3L вірусу вісповакцини є також супресорами мовчання та діють шляхом зв’язування дволанцюгових РНК [94]. РНК&інтерференція як метод антивірусного захисту. Процес РНК�інтерференції, або «мов� чання» генів, може бути ефективно використа� ний для супресії реплікації вірусів шляхом при� гнічення вірусних або господарських генів, необхідних для реплікації вірусу. Супресія та� ких вірусних генів, як вірусна полімераза, ре� гулятори транскрипції вірусних генів або при� гнічення вірусних генів, що є активними на ранніх стадіях вірусної інфекції, є дуже перс� пективною при антивірусній терапії. На сьо� годні дослідження in vitro показують безумов� ну ефективність РНК�інтерференції при суп� ресії будь�якого виду вірусу незалежно від ти� пу нуклеїнової кислоти вірусу. Нині ведеться активний пошук різних варі� антів отримання трансгенних рослин, резис� тентних до вірусів. Так, була отримана РНК� індукована резистентність у рослин картоплі до PVY за допомогою трансформації рослин ге� ном вірусної реплікази NІb [95]. Рослини Nico tiana benthamiana показали високий рівень стій� кості до вірусу шарки сливи після трансформа� ції геном NIb [96]. Трансгенний клон європейсь� кої сливи був високорезистентним до хвороби шарки внаслідок трансформації геном білка оболонки вірусу віспи сливи [97]. «Мовчання» РНК послідовності P1/HC�Pro в трансгенних рослинах сливи призводило до передбачуваної стійкості до вірусу шарки сливи [98]. На сьогодні вже розроблені підходи по ви� користанню механізму РНК�інтерференції для антивірусної терапії, спрямованої проти най� важливіших збудників вірусних хвороб людини, таких як вірус імунодефіциту людини (HIV), вірус гепатиту В (HBV), вірус гепатиту С (HCV) та вірус грипу. Jacque et al. показали siRNA�опосередковане гальмування ранніх та пізніх етапів у реплікації HIV, що унеможлив� лювало синтез комплементарної ДНК з РНК� матриці вірусу. Зараз виділені декілька вірусних послідовностей�мішеней, що атакуються спе� цифічними до них siRNA: Gag [99] та Env [100], ген зворотної транскриптази Pol [99], ге� ни, що кодують регуляторні білки – Tat, Rev, Nef та Vif [101]. Декілька ділянок геному HCV, включаючи 5'UTR та кодуючі ділянки Core, NS3, NS4B та NS5B, є чутливими до дії siRNA [102]. Терапев� тичний потенціал механізму «мовчання» РНК був надалі вивчений у системі in vivo. Wu et al. [103] показали ефективність siRNAs проти вірусу грипу. siRNA специфічно супре� сували консервативні ділянки вірусних генів нуклеокапсиду та полімерази. В ході досліджень доведено, що активність вірусу значно зменшу� валась як в системі in vitro, так і in vivo. Використання процесу «мовчання» генів для захисту від вірусних інфекцій було показано та� кож і для ДНК�вмісних вірусів. Зокрема, для HBV декілька сайтів геному використовуються як мішені для зазначеного механізму [104]. Процес РНК�залежного антивірусного «мов� чання» генів активно тестується і для корона� вірусів у зв’язку з відсутністю ефективних ме� тодів лікування або вакцин. Дослідження in vitro та in vivo показали ефективність викори� стання синтетичних малих РНК з метою суп� ресії 3'UTR, генів неструктурних та структур� них білків коронавірусу, що викликає тяжкий гострий респіраторний синдром (SARS�CoV) [105]. Значного інгібування розвитку вірусного ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 1 85 Роль siRNA та miRNA у процесах РНК�залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях захворювання вдалось досягти шляхом трансфор� мації з використанням висококонсервативних ділянок вірусного геному. Нещодавні дослід� ження показали, що ділянка, яка є консерва� тивною для ряду флавівірусів, призводила до «мовчання» як вірусу японського енцефаліту, так і вірусу Західного Нілу [106]. На системі «вірус – рослина» отримані рослини, які в ге� номі мають два або три трансгени вірусного походження і призводять до «мовчання» цих же генів у вірусному геномі. Висновки. Явище «мовчання РНК» є високо� консервативним механізмом у представників як тваринного, так і рослинного світу та віді� грає значну роль у процесах розвитку організ� му та антивірусного захисту. В основі механіз� му лежить пізнавання комплексами клітинних білків дволанцюгової РНК екзогенного або ендогенного походження та нарізання на siRNA або miRNA. Один з ланцюгів даних дуплексів комплементарно зв’язується з РНК�мішенню, яка розрізається білками RISC. Процес РНК�інтерференції, або «мовчання» генів, може бути ефективно використаний для супресії реплікації вірусів шляхом пригнічен� ня вірусних або господарських генів, необхідних для реплікації вірусу. На сьогодні вже розробле� ні підходи по використанню механізму «мов� чання» РНК для антивірусної терапії, спрямо� ваної проти найважливіших збудників вірус� них хвороб. Цей феномен може бути ініційова� ним при використанні siRNAs in vitro та in vivo, шляхом експресії мРНК з трансгену. Мовчан� ня РНК нині активно використовується для отримання трансгенних рослин, стійких до патогенів вірусної етіології, а також має знач� ну перспективність при використанні для бо� ротьби з вірусними інфекціями людини та тварин. I. Krulko, D. Ustyanenko, V. Polischuk ROLE OF siRNAS AND miRNAS IN THE PROCESSES OF RNA�MEDIATED GENE SILENCING DURING VIRAL INFECTIONS Phenomenon of RNA�induced gene silencing is a highly conservative mechanism among eukaryotic organ� isms. Several classes of small RNAs (siRNAs and miRNAs) 21–25 nt in length, which play a significant role in the processes of development of an organism, occurred impor� tant components of antiviral defence in animals and plants. This review shortly describes the main stages of gene silencing mechanism, features of antiviral RNA silencing in plants, invertebrates, mammals, ways of suppression of RNA�interference by viruses, as well as possible approach� es of utilization of abovementioned phenomenon for strug� gling against viral infections. И.В. Крулько, Д.А. Устьяненко, В.П. Полищук РОЛЬ siRNA И miRNA В ПРОЦЕССАХ РНК�ЗАВИСИМОГО «МОЛЧАНИЯ» ГЕНОВ ПРИ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЯХ Явление РНК�индуцированного «молчания» ге� нов является высококонсервативным механизмом среди эукариотических организмов. Несколько клас� сов малых РНК (siRNA и miRNA) длиной 21–25 нт, которые играют существенную роль в процессах раз� вития организма, оказались важными компонентами антивирусной защиты животных и растений. Настоя� щий обзор кратко описывает основные этапы меха� низма «молчания» генов, особенности антивирусного «молчания» РНК у растений, беспозвоночных, мле� копитающих, пути супрессии РНК�интерференции вирусами, а также возможные подходы по использо� ванию упомянутого феномена для борьбы с вирусны� ми инфекциями. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Napoli C., Lemieux C., Jorgensen R. Introduction of a chimeric calzone synthase gene into petunia results in reversible co�suppression of homologous genes in trans // Plant Cell. – 1990. – 2. – P. 279–289. 2. Van der Krol A.R. et al. Functional analysis of the cellu� lar RNA�directed RNA polymerase // Plant Cell. – 1990. – 2. – P. 291–295. 3. Guo S., Kemphues K.J. Par�1, a gene required for estab� lishing polarity in C. elegans embryos, encodes a puta� tive Serine kinase that is asymmetrically distributed // Cell. – 1995. – 81. – P. 611–620. 4. Fire A. et al. Potent and specific genetic interference by double stranded RBA in C. elegance // Nature. – 1998. – 391. – P. 806–811. 5. Elbashir S. et al. Analysis of gene function in somatic mammalian cells using small interfering RNAs // Methods. – 2002. – 26. – P. 199–213. 6. Vella M.C., Slack F.J. C. elegans microRNAs // WormBook. – 2005. – 21. – P. 1–9. 7. Wilson T. et al. Strategies to protect crop plants against viruses : Pathogen derived resistance blossoms // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 1993. – 90. – P. 3134–3141. 8. Chiromatzo T. et al miRNApath: a database of miRNAs, target genes and metabolic pathways // Genet. Mol. Res. – 2007. – 6(4). – P. 859–865. 9. Li Q. et al. Small dsRNAs induce transcriptional activa� tion in human cells // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 2006. – 103(46). – P. 17337–17342. 10. Fire A. et al. Potent and specific genetic interference by ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 186 І.В. Крулько, Д.О. Устьяненко, В.П. Поліщук double�stranded RNA in Caenorhabditis elegans // Nature. – 1998. – 391(6669). – P. 806–811. 11. Song L. et al. RNA interference targeting Fas protects mice from fulminate hepatitis // Nat. Med. – 2003. – 3. – P. 347–351. 12. Elbashir S., Tusch T. Duplexes of 21�nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells // Nature. – 2001. – 411(6836). – P. 494–498. 13. Zamore P. et al. RNAi: double�stranded RNA directs the ATP�dependent cleavage of mRNA at 21 to 23 nucleotide intervals // Cell. – 2000. – 101(1). – P. 25–33. 14. Fire A., Melo C. http://nobelprize.org/nobel_prizes/ medicine/laureates/ 2006/press.html 15. Guo S., Kemphues K. Par�1, a gene required for estab� lishing polarity in C. elegans embryos, encodes a puta� tive Ser/Thr kinase that is asymmetrically distributed // Cell. – 1995. – 81(4). – P. 611–620. 16. Zeng Y. et al. RNA interference in human cells is restrict� ed to the cytoplasm // RNA. – 2002. – 8. – P. 855– 860. 17. Gartel A. et al. RNA interference in cancer // Biomol. Eng. – 2006. – 23(1). – P. 17–34. 18. Jorgensen R. et al. Cosuppression, flower color patterns, and metastable gene expression states // Science. – 1995. – 268(5211). – P. 686–691. 19. Lomonossoff G.P. et al. Pathogen�derived resistance to plant viruses // Ann. Rev. Phytopthol. – 1995. – 33. – P. 323–343. 20. Zamore D., Tomari Y. Perspective: machines for RNAi // Genes and Developm. – 2005. – 19. – P. 517–529. 21. Rickford A. et al. Quelling in Neurospora crassa // Adv. Genet. – 2002. – 46. – P. 277–303. 22. Borsani O. et al. Endogenous siRNAs derived from a pair of natural cis�antisense transcripts regulate salt tole� rance in Arabidopsis // Cell. – 2005. – 123. – P. 1279. 23. Lund E. et al. Nuclear export of micro RNA precursors // Science. – 2004. – 2(303). – P. 95–98. 24. Mlotshwa S. et al. RNA silencing and the mobile silenc� ing signal // Plant Cell. – 2002. – 14. – P. 289–301. 25. Noah C., Welker N. Genes misregulated in C. elegans deficient in Dicer, RDE�4, or RDE�1 are enriched for innate immunity genes // RNA. – 2007. – 13. – P. 1090– 1102. 26. Ketting R.F. et al. Dicer functions in RNA interference and in synthesis of small RNA involved in developmen� tal timing in C. elegans // Genes and Developm. – 2001. – 15(20). – P. 2654–2659. 27. Ketting R.F. et al. Dicer functions in RNA interference and in synthesis of small RNA involved in developmen� tal timing in C. elegans // Genes and Developm. – 2001. – 15. – P. 2654–2659. 28. Catalanotto C. et al. Redundancy of the two dicer genes in transgene�induced posttranscriptional gene silencing in Neurospora crassa // Mol. and Cell. Biol. – 2004. – 24. – P. 2536–2545. 29. Zhixin X. et al. Dicer�like 4 functions in trans�acting small interfering RNA biogenesis and vegetative phase change in Arabidopsis thaliana // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 2005. – 102(36). – P. 12984–12989. 30. Comella P. et al. Characterization of a ribonuclease III� like protein required for cleavage of the pre�rRNA in the 3'ETS in Arabidopsis // Nucl. Acids Res. – 2007. – 14. – P. 345–349. 31. Xiang L. et al. Dicer�2 and R2D2 coordinately bind siRNA to promote assembly of the siRISC complexes // RNA. – 2006. – 12. – P. 1514–1520. 32. Du Q. et al. DCL4 targets Cucumber mosaic virus satel� lite RNA at novel secondary structures // J. Virol. – 2007. – 81(17). – P. 9142–9151. 33. Xie Z. et al. Genetic and functional diversification of small RNA pathways in plants // PLoS Biol. – 2004. – 2. – P. 102–104. 34. Zhang I., Kolb F.A. Single processing center models for human Dicer and bacterial RNase III // Cell. – 2004. – 118. – P. 57–68. 35. Gan J. et al. The mechanism of Double�stranded RNA processing by ribonuclease III : How Dicer dices // Cell. – 2006. – 124. – P. 355–399. 36. Ian J., MacRae J. et al. Structural basis for double� stranded RNA processing by Dicer // Science. – 2006. – 13(311). – P. 195–198. 37. Ungel A. et al. Structure and nucleic�acid binding of the Drosophila Argonaut 2 PAZ domain // Nature (Lon� don). – 2003. – 426. – P. 465–460. 38. Song. J. et al. The crystal structure of the Argo� naute2 PAZ domain reveals an RNA binding motif in RNAi effector complexes // Nat. Struct. Biol. – 2003. – 10. – P. 1026–1032. 39. Yan K. et al. Structure and conserved RNA binding of the PAZ domain // Nature (London). – 2003. – 426. – P. 468–474. 40. Song J. et al. Crystal structure of Argonaute and its implications for RISC slicer activity // Science. – 2004. – 3(305). – P. 5689–5696. 41. Yigit E. et al. Analysis of the C. elegans Argonaute sub� family reveals that distinct Argonautes act sequentially during RNAi // Cell. – 2003. – 127. – P. 747–757. 42. Bentwich I. et al. The expression of Argonaute 2 and related microRNA biogenesis proteins in normal and hypoxic trophoblasts // Nat. Genet. – 2005. – 37. – P. 766–771. 43. Bhattacharya T. et al. Argonaute and company: sailing against the wind // Cell. – 2007. – 128. – P. 322–328. 44. McConnell S. et al. Role of PHABULOSA and PHAVO LUTA in determining radial patterning in shoots // Nature. – 2001. – 411. – P. 709–713. 45. Soon J. et al. Crystal structure of Argonaute and its implications for RISC Slicer activity // Science. – 2004. – 305. – P. 925–929. 46. Meister G., Tuschl T. Mechanisms of gene silencing by dou� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 1 87 Роль siRNA та miRNA у процесах РНК�залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях ble stranded RNA // Nature. – 2004. – 431. – P. 343– 349. 47. Hall T.M. et al. Structure and function of Argonaute proteins // Structure. – 2005. – 13(10). – P. 1403– 1408. 48. Dykxhroon D. et al. The silent treatment: siRNAs as small molecule drugs // Gene therapy. – 2006. – 1. – P. 12–16. 49. Sijen S. et al. Secondary siRNAs result from unprimed RNA synthesis and form a distinct class // Science. – 2007. – 315(5809). – P. 244–247. 50. Diallo L. et al. Endogenous dsRNAs can induce com� plete gene silencing in mammalian cells and primary cultures // Oligonucleotides. – 2003. – 13(5). – P. 381– 392. 51. Matsumoto S. et al. Analysis of dsRNA�induced apop� tosis pathways using IFN response�noninducible siRNA expression vector library // J. Biol. Chem. – 2005. – 14. – P. 546–548. 52. Zuniga L. et al. Production of interferon�alpha induced by dsRNA in human peripheral blood mononuclear cell cultures: role of priming by dsRNA�induced inter� ferons�gamma and �beta // J. Interferon. Res. – 1989. – 9(4). – P. 445–456. 53. Asangani I. et al. MicroRNA�21 (miR�21) post�tran� scriptionally downregulates tumor suppressor Pdcd4 and stimulates invasion, intravasation and metastasis in colorectal cancer // Oncogene. – 2007. – 10. – P. 1038–1043. 54. Peggy S. et al. Accumulation of miR�155 and BIC RNA in human B cell lymphomas // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 2005. –102(10). – P. 3627–3632. 55. Saini H.K. et al. Genomic analysis of human microRNA transcripts // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 2007. – 104(45). – P. 17719–17724. 56. Narry K. et al. Genomics of micro RNA // Trends Genet. – 2006. – 22(3). – P. 165–171. 57. Ширина Т.В., Бобровская М.Т., Козлов Э.А. Мик� роРНК: от фундаментальных исследований до их приложения // Биополимеры и клетка. – 2007. – 23, № 6. – С. 467–482. 58. Akihiro M. et al. Specific interactions between Dicer� like proteins and HYL1/DRB� family dsRNA�binding proteins in Arabidopsis thaliana // Plant Mol. Biol. – 2005. – 57(2). – P. 173–188. 59. Krista M. et al. BollmanHASTY, the Arabidopsis ortholog of exportin 5/MSN5, regulates phase change and morphogenesis // Development. – 2003. – 130. – P. 1493–1504. 60. Narry K. et al. MicroRNA precursors in motion: ex� portin�5 mediates their nuclear export // Trends Cell Biol. – 2005. – 14(4). – P. 156–159. 61. Carrington A. et al. Role of microRNAs in plant and animal development // Science. – 2003. – 17. – P. 336– 339. 62. Schwarz D., Zamore P. Why do miRNAs live in the miRNP? // Genes and Developm. – 2002. – 16(9). – P. 1025–1031. 63. Vasquez F. et al. Arabidopsis endogenous small RNAs: highways and byways // Trends Plant Sci. – 2004. – 11(9). – P. 460–468. 64. Dyxkhroon D. et al. P�bodies and RNAi: the missing link? // J. RNAi and Gene Silenc. – 2006. – 2(1). – P. 105– 106. 65. Gazzani S. et al. Arabidopsis XRN4 degrades aberrant RNA that initiates posttranscriptional gene silencing // Cell and Dev. Biol. – 2006. – 13(4). – P. 164–167. 66. Goodwin T. et al. The biochemistry of the carotenoids // Plants. – 1980. – 1. – P. 377–380. 67. Kumagai S. et al. Cytoplasmic inhibition of carotenoid biosynthesis with virus�derived RNA // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 1995. – 92. – P. 1679–1683. 68. Lindbo J., Dougherty W. Untranslatable transcripts of the tobacco etch virus coat protein gene sequence can interfere with tobacco etch virus replication in trans� genic plants and protoplasts // Virology. – 1992. – 189. – P. 725–733. 69. Griffits Jones S. et al. miRBase: microRNA sequence, targets and gene nomenclature // Nucl. Acids Res. – 2006. – 34. – P. 140–144. 70. Clemens J. et al. Use of double�stranded RNA interfer� ence in Drosophila cell lines to dissect signal transduc� tion // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 2000. – 97(12). – P. 6499–6503. 71. Sanches Varqas I. et al. RNA interference, arthropod� borne viruses, and mosquitoes // Virus Res. – 2004. – 102(1). – P. 65–74. 72. Li H. et al. Induction and suppression of RNA silenc� ing by an animal virus // Science. – 2002. – 296(5571). – P. 1319–1321. 73. Uhlirova M. et al. Use of Sindbis virus�mediated RNA� interference to demonstrate a conserved role of broad� complex in insect metamorphosis // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 2003. – 100(26). – P. 15607–15612. 74. Roignant J. et al. Absence of transitive and systemic path� ways allows cell�specific and isoform�specific RNAi in Drosophila // RNA. – 2003. – 9. – P. 299– 308. 75. Winston W. et al. Systemic RNAi in C. elegans requires the putative transmembrane protein SID�1 // Science. – 2002. – 10. – P. 1126–1132. 76. Fire A. et al. Potent and specific genetic interference by double�stranded RNA in Caenorhabditis elegans // Na� ture. – 1998. – 391. – P. 806–811. 77. Makeyev E., Bamford D. Cellular RNA�Dependent RNA polymerase involved in posttranscriptional gene silencing has two distinct activity modes // Mol. Cell. – 2001. – 10(6). – P. 1417–1427. 78. Grishok A. et al. Transcriptional silencing of a transgene by RNAi in the soma of C. elegans // Genes and Developm. – 2005. – 19. – P. 683–696. ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 188 І.В. Крулько, Д.О. Устьяненко, В.П. Поліщук 79. Cogoni C., Macino G. Post transcriptional gene silencing across kingdoms. Current opinion in genetics and deve� lopment. – 2000. – 10 (6). – P. 638–643. 80. Pak J., Fire A. Distinct populations of primary and seco� ndary effectors during RNAi in C. elegans // Science. – 2007. – 12. – P. 241–244. 81. Lu R. et al. Animal virus replication and RNAi�medi� ated antiviral silencing in Caenorhabditis elegans. Nature. – 2005. – 436(7053). – P. 1040–1043. 82. Ketting R. et al. Mut�7 of C. elegans, required for trans� poson silencing and RNA interference, is a homolog of Werner syndrome helicase and RNaseD // Cell. – 1999. – 99(2). – P. 133–141. 83. Tusch T., Borkhardt A. Small іnterfering RNAs // Mol. Intervent. – 2002. – 2. – P. 158–167. 84. Lecellier C., Dunoyer P. et al. A cellular microRNA mediates antiviral defense in human cells // Science. – 2005. – 308. – P. 557–560. 85. Scaria V. et al. Host�virus interaction: a new role for miRNAs // Retrovirology. – 2006. – 3(68). – P. 776. 86. Williams A., Moschos S. et al. Maternally imprinted microRNAs are differentially expressed during mouse and human lung development // Dev. Dyn. – 2007. – 236. – P. 572–580. 87. Fu H., Tie Y., Xu C. Identification of human fetal liver miRNAs by a novel method // FEBS Lett. – 2005. – 579 (17). – P. 3849–3854. 88. Gammelgard J. et al. Potyvirus�induced gene silencing: the dynamic process of systemic silencing and silencing sup� pression // J. Gen. Virol. – 2007. – 88. – P. 2337– 2346. 89. Roth B. et al. Plant viral suppressors of RNA silencing // Virus Res. – 2004. – 102. – P. 97–108. 90. Anandalakshmi R. et al. A viral suppressor of gene silencing in plants // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 1998. – 95(22). – P. 13079–13084. 91. Dunoyer P. et al. Probing the microRNA and small interfering RNA pathways with virus�encoded sup� pressors of RNA silencing // Plant Cell. – 2004. – 16. – P. 1235–1250. 92. Park J. et al.The multifunctional plant viral suppressor of gene silencing P19 interacts with itself and an RNA binding host protein // Virology. – 2004. – 323(1). – P. 49–58. 93. Linquel A. et al. The structure of the flock house virus B2 protein, a viral suppressor of RNA interference, shows a novel mode of double�stranded RNA recogni� tion // EMBO Rep. – 2005. – 6(12). – P. 1149–1155. 94. Delgadillo O. et al. Human influenza virus NS1 protein enhances viral pathogenicity and acts as an RNA silencing suppressor in plants // J. General Virol. – 2004. – 85(4). – P. 993–999. 95.Schubert J., Matousek J., Mattern D. Pathogen�derived resistance in potato to Potato virus Y�aspects of stabili� ty and biosafety under field conditions // Virus Res. – 2004. – 100(1). – P. 41–50. 96.Wittner A. et al. N. benthamiana plants transformed with the plum pox virus helicase gene are resistant to virus infection // Virus Res. – 1998. – 34. – P. 97–103. 97.Scorza R. et al. Post�transcriptionl gene silencing in plum pox virus resistant transgenic European plum con� taining the plum pox virus coat protein gene // Transgenic Res. – 2001. – 10(3). – P. 201–209. 98.Di Nicola Negri E. et al. Hairpin RNA�mediated silencing of Plum pox virus P1 and HC�Pro genes for efficient and predictable resistance to the virus // Transgenic Res. – 2005. – 14(6). – P. 989–994. 99.Cave E. et al. Silencing of HIV�1 subtype C primary isolates by expressed small hairpin RNAs targeted to gag.AIDS // Res. Hum. Retrovirus. – 2006. – 22(5). – P. 401–410. 100.Brake O. et al. Silencing of HIV�1 with RNA interfer� ence: a multiple shRNA approach // Mol. Ther. – 2006. – 14(6). – P. 883–892. 101.Bennasser Y., Le S., Yeung M., Jeang K. HIV�I encod� ed candidate micro�RNAs and their cellular targets // Retrovirology. – 2004. – 1. – P. 43–47. 102.Volarevic M. et al. Potential role of RNAi in the treat� ment of HCV infection // Exp. Rev. antiinfect. Ther. – 2007. – 5(5). – P. 823–831. 103.Wu Y. et al. Inhibition of highly pathogenic avian H5N1 influenza virus replication by RNA oligonu� cleotides targeting NS1 gene // Biochem. Biophys. Res. Communs. – 2008. – 365(2). – P. 369–374. 104.Kayhan H. et al. Inhibition of hepatitis B virus replication by shRNAs in stably HBV expressed HEPG2 2.2.15 cell lines // Arch. Virol. – 2007. – 152(5). – P. 871–879. 105.Wu C., Chang Y. Antiviral applications of RNAi for coronavirus // Exp. Opin. Investig. Drugs. – 2006. – 15(2). – P. 89–97. 106.Kumar P. et al. A single siRNA suppresses fatal encephalitis induced by two different flaviviruses // PLoS Med. – 2006. – 3(4). – P. 36–45. Надійшла 22.02.08 СПИСОК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ ПТМГ – посттранскрипційне «мовчання» генів длРНК – дволанцюгова РНК нт – нуклеотид (и) siRNA (small interfering RNA) – малі інтерферуючі РНК RISC (RNA�induced silencing complex) – РНК�індуко� ваний комплекс «мовчання» miRNA (micro RNA) – мікроРНК RdRP (RNA�dependent RNA polymerase) – РНК�за� лежна РНК�полімераза TMV (tobacco mosaic virus) – вірус тютюнової мозаїки VIGS (Virus induced gene silencing) – вірус�індуковане мовчання генів CP (coat protein) – білок оболонки ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 1 89 Роль siRNA та miRNA у процесах РНК�залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях TEV (tobacco etch virus) – вірус гравіровки тютюну VSV (vesicular stomatitis virus) – вірус везикулярного стоматиту PFV�1 (primate foamy virus 1) – пінний вірус приматів 1 типу GFP (green fluorescent protein) – зелений флюоресцію� ючий білок EBV (Epstein�Barr virus) – вірус Епштейна–Барр PVY (potato virus Y) – Y�вірус картоплі PVX (potato virus X) – Х�вірус картоплі ORSV (Odontoglossum rings pot virus) – вірус кільцевої плямистості одонтоглосуму HIV (Human immunodeficiency virus) – вірус імуноде� фіциту людини HBV (Hepatitis B virus) – вірус гепатиту В HCV (Hepatitis C virus) – вірус гепатиту С SARS�CoV (Severe Acute Respiratory Syndrome – Coronavirus) – коронавірус, що викликає тяжкий гос� трий респіраторний синдром CMV (Cucumber mosaic virus) – вірус мозаїки огірка ZYMV (Zucchini mosaic virus) – вірус жовтої мозаїки цукіні WMV�2 (Watermelon mosaic virus�2) – вірус мозаїки ка� вуна 2 TSWV (Tomato wilt spot virus) – вірус плямистого зів’я� нення томатів TCSV (Tomato chlorotic spot virus) – вірус хлоротичної плямистості томатів PRSV (Peanut ring spot virus) – вірус кільцевої плямис� тості земляного гороху І.В. Крулько, Д.О. Устьяненко, В.П. Поліщук
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-66626
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0564-3783
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T16:03:28Z
publishDate	2009
publisher	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
record_format	dspace
spelling	Крулько, І.В. Устьяненко, Д.О. Поліщук В.П. 2014-07-19T12:29:16Z 2014-07-19T12:29:16Z 2009 Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях / І.В. Крулько, Д.О. Устьяненко, В.П. Поліщук // Цитология и генетика. — 2009. — Т. 43, № 1. — С. 78-90. — Бібліогр.: 106 назв. — укр. 0564-3783 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66626 578.286 Явище РНК-індукованого «мовчання» генів є висококонсервативним механізмом серед еукаріотичних організмів. Декілька класів малих РНК (siRNA та miRNA) довжиною 21–25 нуклеотидів, що відіграють істотну роль у процесах розвитку організму, виявились важливими компонентами антивірусного захисту тварин і рослин. Даний огляд коротко описує основні етапи механізму «мовчання» генів, особливості антивірусного «мовчання» РНК у рослин, безхребетних, ссавців, шляхи супресії РНК-інтерференції вірусами, а також можливі підходи до використання згаданого феномену для боротьби з вірусними інфекціями. Явление РНК-индуцированного «молчания» генов является высококонсервативным механизмом среди эукариотических организмов. Несколько классов малых РНК (siRNA и miRNA) длиной 21–25 нт, которые играют существенную роль в процессах развития организма, оказались важными компонентами антивирусной защиты животных и растений. Настоящий обзор кратко описывает основные этапы механизма «молчания» генов, особенности антивирусного «молчания» РНК у растений, беспозвоночных, млекопитающих, пути супрессии РНК-интерференции вирусами, а также возможные подходы по использованию упомянутого феномена для борьбы с вирусными инфекциями. Phenomenon of RNA induced gene silencing is a highly conservative mechanism among eukaryotic organisms. Several classes of small RNAs (siRNAs and miRNAs) 21–25 nt in length, which play a significant role in the processes of development of an organism, occurred important components of antiviral defence in animals and plants. This review shortly describes the main stages of gene silencing mechanism, features of antiviral RNA silencing in plants, invertebrates, mammals, ways of suppression of RNA interference by viruses, as well as possible approaches of utilization of abovementioned phenomenon for struggling against viral infections. uk Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України Цитология и генетика Обзорные статьи Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях Роль siRNA И miRNA в процессах РНК-зависимого «молчания» генов при вирусных инфекциях Role of siRNAs and miRNAs in the processes of RNA-mediated gene silencing during viral infection Article published earlier
spellingShingle	Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях Крулько, І.В. Устьяненко, Д.О. Поліщук В.П. Обзорные статьи
title	Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях
title_alt	Роль siRNA И miRNA в процессах РНК-зависимого «молчания» генов при вирусных инфекциях Role of siRNAs and miRNAs in the processes of RNA-mediated gene silencing during viral infection
title_full	Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях
title_fullStr	Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях
title_full_unstemmed	Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях
title_short	Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях
title_sort	роль sirna та mirna у процесах рнк-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях
topic	Обзорные статьи
topic_facet	Обзорные статьи
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66626
work_keys_str_mv	AT krulʹkoív rolʹsirnatamirnauprocesahrnkzaležnogomovčannâgenívprivírusnihínfekcíâh AT ustʹânenkodo rolʹsirnatamirnauprocesahrnkzaležnogomovčannâgenívprivírusnihínfekcíâh AT políŝukvp rolʹsirnatamirnauprocesahrnkzaležnogomovčannâgenívprivírusnihínfekcíâh AT krulʹkoív rolʹsirnaimirnavprocessahrnkzavisimogomolčaniâgenovprivirusnyhinfekciâh AT ustʹânenkodo rolʹsirnaimirnavprocessahrnkzavisimogomolčaniâgenovprivirusnyhinfekciâh AT políŝukvp rolʹsirnaimirnavprocessahrnkzavisimogomolčaniâgenovprivirusnyhinfekciâh AT krulʹkoív roleofsirnasandmirnasintheprocessesofrnamediatedgenesilencingduringviralinfection AT ustʹânenkodo roleofsirnasandmirnasintheprocessesofrnamediatedgenesilencingduringviralinfection AT políŝukvp roleofsirnasandmirnasintheprocessesofrnamediatedgenesilencingduringviralinfection

Роль siRNA та miRNA у процесах РНК-залежного «мовчання» генів при вірусних інфекціях

Institution

Similar Items