MicroRNAs في تطوير الكلى والأمراض Ⅰ

مقدمة

MicroRNAs (miRNAs) عبارة عن RNAs صغيرة داخلية غير مشفرة يبلغ طولها عادةً 19-22 نيوكليوتيدات. يحتوي الجينوم البشري على 1917 سلائف دبوسية مشروحة و2654 جزيء miRNA ناضج (1)، والتي تنظم أكثر من 60% من جينات ترميز البروتين البشري (2). تنظم MiRNAs التعبير الجيني على مستوى ما بعد النسخ، من خلال كل من القمع الترجمي وزعزعة استقرار mRNA (3-5). منذ اكتشاف وظيفة miRNA التي تم تحديدها لأول مرة، والتي تبين أنها تنظم قرارات نسب الخلية في الديدان الخيطية Caenorhabditis elegans، في عام 1993 (6، 7)، ثبت أن miRNA تعدل العمليات البيولوجية المتنوعة، بما في ذلكتشكل الكلى. خلل تنظيم التعبير ميرنايعطل نمو الكلى المبكروقد تورط في التسبب في النموأمراض الكلى. في هذه المراجعة، نقوم بتلخيص المعرفة الحالية حول التكاثر الحيوي لـ miRNA، ووظيفته، واستهدافه. ثم نركز على دور miRNAs في تكوين الكلى وأمراض الكلى التنموية، مشتملالتشوهات الخلقيةالتابعالكلى والمسالك البولية(كاكوت) وورم ويلمز. مجالات بحث إضافية مثيرة للاهتمام، بما في ذلك دور miR NAs في مجموعة متنوعة من أمراض الكلى الأخرى، مثل إصابة الكلى الحادة (8-10)، ومرض الكلى المتعدد الكيسات (11)، وزرع الكلى (10)، تمت معالجتها على نطاق واسع في المراجعات الأخيرة الأخرى. أخيرًا، نختتم بمناقشة فائدة miRNAs كمؤشرات حيوية وعوامل علاجية جديدة.

ما هي المدة التي يستغرقها عمل CISTANCHE لمرضى أمراض الكلى؟

ميرنا الحيوي والوظيفة

يبدأ التولد الحيوي للـ miRNAs في النواة، حيث يقوم RNApolymerase II بنسخ جينات تشفير miRNA إلى نسخ دبوس الشعر المغطاة والمتعددة الأدينيلات، والتي تسمى miRNAs الأولية، أو pri-miRNAs (الشكل 1) (12، 13). اعتمادًا على موقعها الجينومي، يمكن تصنيف جينات ترميز miRNA على أنها جينية داخل الجينات (تقع داخل إنترونات الجينات المضيفة؛ المرجع 14) أو جينية (منسوخة بشكل مستقل عن الجين المضيف ولها عناصرها التنظيمية النسخية؛ المرجع 15). بالإضافة إلى ذلك، توجد بعض miRNAs في مجموعات ويتم نسخها على هيئة نسخ متعددة السيسترونات (16).

بعد النسخ، يتم شق pri-miRNA بواسطة إنزيم DROSHA الشبيه بالريبونوكلياز III مع الوحدة الفرعية المعقدة للمعالج الدقيق DGRC8 إلى بنية دبوس الشعر 70-، تسمى ما قبل ميرنا (17-20). يقوم البروتين النووي المرتبط بـexportin 5/GTP RAN بتصدير ما قبل miRNAs إلى السيتوبلازم (21، 22)، حيث يخضع pre-miRNA لانقسام حلقته الطرفية بواسطة RNase III DICER وTRBP (أو TARBP2) لإنتاج {{ {14}} النوكليوتيدات ميرنا المزدوجة تتكون من خيوط الدليل والركاب (ميرنا: ميرنا*، على التوالي). في الخطوة التالية، يتم تحميل miRNA المزدوج على بروتين الأرجونوت (AGO) لتكوين RISC (23). بعد اختيار الشريط وتفكيكه، يتم تحرير شريط الركاب وتحلله (24)، بينما يظل شريط الدليل في RISC ويدفع التعرف على mRNA المستهدف من خلال اقتران قاعدة Watson-Crick

الشكل 1. النشوء الحيوي للmiRNAs. يتم نسخ جينات ترميز MiRNA بواسطة بوليميراز RNA II إلى ميرنا أولي (pri-miRNA). بعد ذلك، يشق مركب يتكون من البروتين المرتبط بالـ RNA DGRC8 وإنزيم RNase III Drosha الـ pri-miRNA، ويولد سلائف miRNA (ما قبل miRNA)، والتي يتم تصديرها إلى السيتوبلازم من خلال اكسبورتين 5. وبمجرد دخوله إلى السيتوبلازم، يبدأ Dicer / مجمع TRBP يشق ما قبل الميرنا، ويطلق ميرنا الناضج. أخيرًا، يتم تحميل miRNA الناضج على RISC، مما يؤدي إلى التعرف على mRNA المستهدف من خلال اقتران قاعدة Watson-Crick، ويبلغ ذروته في إسكات الجينات من خلال القمع الترجمي أو تدهور mRNA. DGRC8، المنطقة الحرجة لمتلازمة دي جورج 8؛ RISC، مجمع إسكات الناجم عن الحمض النووي الريبي (RNA)؛ TRBP، بروتين ربط TAR RNA. تم إنشاؤها باستخدام BioRender.com.

تظهر معظم الدراسات أن المجال عند الطرف 5′ من miRNAs (يُطلق عليه تسلسل البذور، والذي يمتد من مواضع النيوكليوتيدات 2 إلى 7) يتفاعل مع منطقة معينة في المنطقة غير المترجمة 3′ (3′UTR) من mRNAs المستهدفة للحث على القمع الترجمي و / أو موت الحمض الريبي النووي المرسال (mRNA) وانحطاطه (3-5). ومع ذلك، تم أيضًا تحديد مواقع ربط miRNA في مناطق أخرى، بما في ذلك 5′UTR (25، 26)، وتسلسلات الترميز (27)، ومروجي الجينات (28-30). على الرغم من أن miRNAs ترتبط في المقام الأول بكبت الجينات، إلا أن تنظيم ما بعد النسخ بواسطة miRNAs يمكن أن يحدث أيضًا في ظل ظروف معينة (28، 31-33).

هناك العديد من الميزات الفريدة المرتبطة بتنظيم الجينات بوساطة ميرنا (34، 35). أولاً، يمكن لجزيء miRNA واحد أن يستهدف ويقمع مئات من mRNAs، وإن كان ذلك عادةً بدرجة خفيفة نسبيًا لكل هدف. وبالتالي، يُعتقد أن miRNAs تعمل على ضبط التعبير الجيني. ومع ذلك، نظرًا لأن كل mRNA يمكن أن يشمل مواقع ربط متعددة لنفس miRNAs أو مختلفة، فإن التأثير المشترك الناتج يكون أكثر قوة (36-38). علاوة على ذلك، يمكن تعديل مكونات متعددة ضمن مسار إشارات معين بواسطة miRNAs الفردية أو مجموعات miRNA (39، 40). ثانيًا، يحدث القمع بوساطة miRNA بسرعة نسبية، حيث تمنع miRNAs تخليق البروتين على مستوى الريبوسوم (41). ثالثًا، يمكن تركيز miRNAs في حجرات تحت خلوية محددة لتنظيم ترجمة البروتين الخاص بالموقع (42، 43). أخيرًا، تهيمن مجموعة فرعية صغيرة من miRNAs على إجمالي تجمع miRNA في أنواع مختلفة من الخلايا، مما يشير إلى أن هذه قد تعمل كجزيئات miRNA رئيسية (44). تمشيا مع هذه الفكرة، يبدو أن عدد قليل من miRNAs الأكثر وفرة تشكل غالبية تنظيم ما بعد النسخ بوساطة بروتينات AGO في العديد من أنواع الخلايا (44، 45). على سبيل المثال، في خط خلايا الكلى الجنينية البشرية المُخلَّد (HEK293T)، لم تُظهِر miRNAs التي تم التعبير عنها بأقل من 100-1000 قراءة لكل مليون نشاطًا قمعيًا باستخدام مكتبة مستشعر miRNA عالية الإنتاجية (45).

يخضع التكاثر الحيوي للـ miRNAs لرقابة مكانية وزمانية مشددة لضمان التعبير المناسب للـ miRNA استجابةً للإشارات الخلوية المختلفة. يحدث تنظيم التولد الحيوي لـ miRNA على مستويات متعددة، بما في ذلك عامل النسخ المرتبط بمعززات و/أو مروجات جينات miRNA، ومعالجة DROSHA للـ pri-miRNAs، ومعالجة DICER لـ pre-miRNAs، ومثيلة RNA، وتحرير سلائف miRNA، والغدة، والتحلل البولي، اضمحلال الحمض النووي الريبي، والعديد من الآليات الأخرى. للحصول على مراجعة متعمقة، يرجى الرجوع إلى ها وكيم (46). في الآونة الأخيرة، ظهرت أيضًا المعززات الفائقة كفئة جديدة من العناصر التنظيمية التي تتحكم في التكاثر الحيوي لـ miRNA من خلال تعزيز كل من النسخ ومعالجة DROSHA/DGCR8- بوساطة pri-miRNA. بالاشتراك مع توقيع H3K4me3 الواسع، يشكل النشاط المعزز الفائق أنماط ووظائف تعبير miRNA الخاصة بالأنسجة (47).