3.1. Выработка PHKi-зависимого сайленсинга у растений

PHKi и сходные типы замалчивания (сайленсинга) генов представляют собой ответ клеток на двутяжевые РНК (dsPHK). dsPHK гидролизуется РНКаза 111-подобной эндонуклеазой (Dicer) с образованием маленьких РНК, которые и обеспечивают специфичность сайленсинга, комплементарно связываясь с соответствующей последовательностью-мишенью нуклеиновых кислот. Маленькие РНК включаются в мульти-белковые эффекторные комплексы, осуществляющие непосредственно деградацию информационных РНК и подавляют трансляцию (PTGS) или индуцируют модификации хроматина (TGS) в области определенных нуклеотидных последовательностей ДНК. Ключевой компонент этого эффекторного комплекса сайленсинга — белок по названию аргонавт, который связывает маленькие РНК с помощью своего PAZ домена. Индивидуальные белки из семейства белков аргонавтов, которое представляет собой самую большую группу белков, важных для PHKi-направляемого сайленсинга, сообщают функциональную специфичность разным эффекторным (исполнительным) комплексам (Carmel] et al., 2002). РНК-направляемое замалчивание генов участвует в защите от вирусов, контролирует транспозоны и играет существенную роль в развитии растений и животных.

Выработка PHKi-направляемого сайленсинга у растений отчасти отражает их коэволюцию с патогенами (РНК-содержащие вирусы, вироиды), которые образуют двутяжевые РНК (dsPHK) при репликации. На самом деле они наряду с транс генами (другой тип «чужеродных» нуклеиновых кислот) оказались бесценными для выявления и изучения разных форм PHKi-направляемого замалчивания генов у растений.

Разные пути PHKi-направляемого замалчивания генов продемонстрированы в результате

1. широкого выявления и функциональной диверсификации семейств генов, кодирующих основные компоненты для продуцирования PHKi: в геноме Arabidopsis закодированы четыре DICER-подобные (DCL) белка и десять белков аргонавтов (AGO);

2. обнаружения разных по длине и функционированию маленьких РНК, включая короткие, состоящие из 21 нуклеотидного остатка, интерферирующие РНК (siPHK), образующиеся из вирусов и трансгенов, и несколько типов эндогенных маленьких РНК (21-24 нуклеотидные микроРНК; 21-нуклеотидные трансдействующие siPHK и 24—26-членные гетерохроматиновые siPHK;

3. выявления разных типов генного сайленсинга, осуществляемого разными маленькими РНК: 1) PTGS (посттранскрипционный сайленсинг) по механизму деградации информационных РНК или путем подавления трансляции; 2) TGS (транскрипционный сайленсинг) связан с такими модификациями, как цитозиновое метилирование ДНК и метилирование гистонов;

4. обнаружения важной роли PTGS в защите от вирусов, это связано с разными вирусными белками, подавляющими разными способами замалчивание генов;

5. обнаружения таких процессов, как не клеточноавтономный сайленсинг и транзитивность (раздел 3.2, подраздел «Не клеточно-автономный сайленсинг и транзитивность»), которые обусловлены РНК-зависимыми РНК-полимеразами, шесть из которых закодированы в геноме Arabidopsis.

Все это обсуждается при рассмотрении трех основных путей РНК-направляемого замалчивания генов у растений (рис. 9.3а-в). Следует иметь в виду, что эти пути взаимно перекрещиваются друг с другом. Их функционально различные компоненты приведены в табл. 9.2.