Роль альтернативного сплайсинга в регуляции клеточной дифференцировки. Регуляция на уровне трансляции. Роль микроскопических РНК.

Регуляция на уровне сплайсинга может происходить еще во время транскрипции.

Альтернативный сплайсинг - по-разному сшитые первичные транскрипты одного гена дают разные мРНК. Те, в свою очередь, могут играть роль в разных дифференцировках: например, для первичного транскрипта альфа-тропомиозина мыши путем различных сшивок от него можно получить мРНК для скелетных мышц, для клеток мозга и для фибробластов.

Ген дрозофили DSCAM альтернативным сплайсингом дает 38 000 белков.

Альтернативный сплайсиг контролируется макромолекулярным комплексом -- сплайсосомой -- состоящей из белков и малых РНК.

Некоторые ученые считают данный уровень регуляции одним из самых важных.

Регуляция на уровне трансляции: проявляется в основном в задержке трансляции заготовленных ранее мРНК. Например, блок трансляции заготовленных в оогенезе мРНК вплоть до активации яйцеклетки. Устранение блока трансляции после активации яйцеклетки достигается добавлением большого числа адениловых групп на 3'-конце молекулы мРНК.в ходе дробления мРНК вступает в работу не сразу, а по определенной программе, регулируется разнообразными факторами (у моллюсков, например, он связан с полярной лопастью).

Существенные задержки в транскрипции отмечаются также у таких специализированных клеток - эритроидных, сперматогенных и др. Кроме этого, уровень экспрессии на разных стадиях дифференцировки сильно разнится.

Регуляция на уровне трансляции наблюдается также у гемоглобина в силу сложности его строения (2 альфа-, 2 бета-глобиновых цепей и 4 молекулы гема). Любое отклонение фатально.

Избыток гема блокирует ключевой фермент, который отвечает за его синтез. Этот же избыток активирует синтез глобинов на уровне трансляции т.к. ингибирует протеинкиназу (та, в свою очередь, инактивирует фосфорилированием фактор инициации трансляции глобина). Ингибирование ингибитора приводит к активации. Таким образом поддерживается нормальное соотношение компонентов гемоглобина.

Еще один аспект сложной регуляции синтеза гемоглобина заключается в том, что в диплоидной клетке есть 4 активных альфа-глобиновых и только 2 активных бета-глобиновых гема, а соотношение концентации самих белков поддержиается на уровне 1:1. Эта регуляция осуществляется на уровне трансляции за счет конкуренции обеих мРНК за факторы инициации трансляции.

Еще один способ регуляции на уровне трансляции - РНК-интерференция, действующая в ходе развития круглого червя Caenorhabditis elegans (аналогичный механизм найден в эмбриональных стволовых клетках мышей). Для нормально развития этого червя необходимо подавление деления стволовых клеток. Оно происходит благодаря активности определенных генов и последующему сплайсингу (возникают короткие молекулы РНК, которые комплементарны тем молекулам мРНК, которые вовлечены в трансляцию). В итоге эти РНК связывают мРНК, и трансляция подавляется. Иногда перед этим мРНК деградируют.