¹ФГБУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии РАМН» (Москва).

²Научно-исследовательский институт атеросклероза, Инновационный центр Сколково, (Московская обл., Сколково).

³ФГБУ «Российский кардиологический научно-производственный комплекс» Минздравсоцразвития России, (Москва)

Эта статья была опубликована в сборнике научных трудов "Актуальные проблемы современной науки" (том 1, №3, 2012г.) c материалами IX Международной Телеконференции (29 октября - 3 ноября 2012 года)

РЕЗЮМЕ

В настоящем обзоре рассматривается влияние на процессы воспаления микроРНК. Актуальность данной работы обусловлена растущим интересом специалистов клинической диагностики и исследователей в области медицинской генетики. Представлены экспериментальные данные  о механизмах влияния mi – 21 и  mi – 146 на воспаление и функционирование иммунной системы человека.

ВВЕДЕНИЕ

Воспале́ние (лат. inflammatio) — это комплексный, местный и общий патологический процесс, возникающий в ответ на повреждение (alteratio) клеточных структур организма или действие патогенного раздражителя и проявляющийся в реакциях (exudatio и др.), направленных на устранение продуктов повреждения, а если возможно, то и агентов (раздражителей), а также приводящий к максимальному для данных условий восстановлению (proliferatio и др.) в зоне повреждения. Воспалительные процессы периодически возникают у каждого человека и регулируются большим числом биохимических факторов, генетический контроль которых, на пост транскрипционном уровне осуществляется путем поэтапной многокомпонентной регуляции с участием микроРНК. Растущий интерес к проблемме воспаления не случаен –все патологические состояния организма(кроме некоторых генетических патологий) так или иначе, связаны с воспалительными реакциями.На данный момент очень мало известно о микроРНК, непосредственно вовлеченных в этот процесс. Этот обзор обобщает последние данные об основных микроРНК участвующих в воспалительном процессе.

В последнее время становится очевидной оченьважная роль микроРНК -не кодирующих молекул РНК, обеспечивающих репрессию трансляции или деградацию транскриптов мишеней мРНК. Они являются эффективными пост транскрипционными регуляторами генной экспрессии. Более 3% генов кодируют микроРНК и более 30—50% генов могут регулироваться с помощью микроРНК[1,2]. МикроРНК — это двухцепочечная РНК длиной 21—23 нуклеотида, получаемая из эндогенных транскриптовв результате двухступенчатого процесса созревания с участием ферментов типа РНКаз III. Чтобы соединитьсяЗ.’ - не транслируемым регионом мРНК-мишеней, микроРНК образует комплексы с белками семейства Argonaute, чья функция связана с обеспечением пост транскрипционного сайленсинга комплементарных для данной микроРНК транскриптов генов мишеней[3,4].

Среди большого числа микроРНК, участвующих в регуляции воспалительных процессов, особое внимание заслуживают  mi – 21 и mi – 146.

mi – 21.

Одним из основных блокаторов   воспалительной активности генов является  miRNA  - 21. Ее активация угнетает выработку фактора некроза опухоли. Под влиянием miR - 21 активируются ИЛ-6 и ИЛ-13. Интерлейкин 13 - цитокин, способный угнетать функции макрофагов - образуется в Т-клетках CD4+, CD8+, в нейтрофилах и некоторых не иммунных клетках. ИЛ-13 блокирует образование про воспалительных цитокинов макрофагами, а также молекул окиси азота, являющихся важным компонентом цитотоксического воздействия этих клеток.

MiR - 21, является мощным онкогенным фактором. Исследуя специфические пути, приводящие к трансформации эпителиальных клеток молочной железы в активные раковые клетки, ученые установили, что иммунные/воспалительные клетки дают толчок кратковременной активации молекулярных путей MEK/ERK и IKK/NF- kB, после чего путь MEK/ERK обеспечивает постоянную активацию сигнальной цепи в трансформированных клетках. Эта постоянная сигнальная цепочка, в конечном итоге, и поддерживает злокачественное состояние раковых клеток. Кроме того, ученые выяснили, что начальное «включение» путей MEK/ERK и IKK/NF- kB активирует и IL6 – цитокин, вовлеченный в развитие целого ряда воспалительных и аутоиммунных заболеваний и рака. IL6 выступает в качестве триггера канцерогенеза, включающего самоподдерживающуюся цепь в нормальных клетках молочной железы, необходимую для инициации и поддержания их злокачественного состояния.

При установлении этой самоподдерживающейся сигнальной цепи IL6 подавляет действие микроРНК-200с, отвечающей за сдерживание воспаления и злокачественной трансформации клеток. Так как усиление экспрессии микроРНК-200с замедляет рост существующих раковых клеток и повышает их чувствительность к антиканцерогенным лекарственным средствам, соединения, отменяющие подавление микроРНК-200с, способны стать противораковыми препаратами широкого спектра действия[5]. В то же время, miR – 21 является очень важным фактором, обеспечивающим правильную дифференцировку и формирование остеогенных стволовых клеток. Нокаут этой микроРНК  в модельном эксперименте с мышами вызвал остеопороз [6].

mi – 146

Большинство позвоночных имеют две копии гена, кодирующего микроРНК-146а и микроРНК-146b, расположенного на разных хромосомах 5 и 10 соответственно, в разных генах. Структурные различия этих двух микроРНК являются очень небольшими - они отличаются только двумя своими последовательностями нуклеотидов,находящимися на 3 ' конце. Несмотря на эти большие структурные сходства, микроРНК-146а и микроРНК-146b, не избыточны в их биологической активности, как это было предположено в ходеисследования, они могут иметь различные пост-транскрипционные механизмымодификации.Так, после стимуляциилипополисахаридами, стимулируетсятранскрипция как микроРНК-146а, так и микроРНК-146b, но производятся только зрелые микроРНК-146а [7]. МiR-146а был первоначально обнаружен во время систематические исследования в целях выявления микроРНК, которые играют потенциально важную роль  врожденного иммунного ответа на микробные инфекции [8]. В частности, профили экспрессии моноцитов 200 человек показали, что некоторые микроРНК, в том числе mi – 146 и  mi – 155, сильно модулирует реакцию моноцитов на повторное введение липополисахаридов клеточных стенок бактерий[8]..Анализ промотора микроРНК-146а доказал, что микроРНК-146а является NF-kappaB-зависимым геном [8]. Для микроРНК-146а было предсказаны пары оснований с последовательности в 3 'UTR из TNF рецептора ассоциированного с факторами 6 (TRAF6) и IL-1-рецепторов, связанных с геном  киназы 1 (IRAK1). Оба из этих двух генов кодируют ключевые молекулы адаптера,лежащего ниже рецепторов Toll-подобных белков и цитокинов.Опыты по нокауту этого гена, проведенные на мышах показали, что при этом увеличивается количество Т-лимфоцитов [9], но их функция нарушается, в результате чего наблюдается падение иммунитета и последующая активация, и инфильтрация в различные органы и ткани [10]. Таким образом, mi – 146 играет ключевую роль не только в процессах воспаления, но и дифференцировки иммунных клеток крови человека.

Заключение

Регуляция экспрессии генов посредством микроРНК вероятно является самой древней среди существующих. С появлением систем регуляции, основанных на белковых факторах и ферментах, РНК-интерференция не утратила своей актуальности и в настоящее время, так как с ее помощью организм способен защищаться от вирусов и продукции мутантных генов, вызывая прекращение синтеза белков с их матриц. Высокая специфичность делает микроРНК удобным инструментом диагностики различных заболеваний, но мультифакторность воздействия пока не позволяет использовать их в качестве терапевтического средства.

Списоклитературы

1. Friedman R.C., Farh K.K., Burge C.B., Bartel D.P. Most mammalian mRNAs are conserved targets of miRNAs // Genome Res. - 2009a. - Vol. 19. - P. 92-105.

2. Lee Н.:С., Yang C.-W., Chen C.-Y., Au L.-C. Single point mutation of microRNA may cause butterfly effect on alteration of global gene expression // Biochem. Biophys. Res. Commun. — 2011. - Vol. 404(4). - P. 1065-1069.

3. Bartel D.P. MicroRNAs: target recognition and regulatory functions // Cell. - 2009. - Vol.  136. - P. 215-233.

4. Kloosterman W.P., Plasterk R.H. The diverse functions of microRNAs in animal development and disease // Dev. Cell. — 2006. - Vol. 11. - P. 441-450.

5. Rokavec M., Wu W., Luo J-L. IL6-Mediated Suppression of miR-200c Directs Constitutive Activation of Inflammatory Signaling Circuit Driving Transformation and Tumorigenesis//Mol. Cell - V 45, Issue 6, 30 March 2012, P. 777–789.

6. Yang N, Wang G, Hu C. TNF-α suppresses the mesenchymal stem cell osteogenesis promoter miR-21 in estrogen deficiency-induced osteoporosis.//JMBR V 27, 

7. Thomson JM, Newman M, Parker JS, Morin-Kensicki EM, Wright T, Hammond SM. Extensive post-transcriptional regulation of microRNAs and its implications for cancer. Genes Dev.2006;20:2202–2207. doi: 10.1101/gad.1444406. 

8. Taganov KD, Boldin MP, Chang KJ, Baltimore D. NF-kappaB-dependent induction of microRNA miR-146, an inhibitor targeted to signaling proteins of innate immune responses. ProcNatlAcadSci USA. 2006;103:12481–12486. doi: 10.1073/pnas.0605298103. 

9. Lin SL, Chiang A, Chang D, Ying SY. Loss of miR-146a function in hormone-refractory prostate cancer. RNA. 2008;14:417–424. doi: 10.1261/rna.874808. 

10. Lu LF, Boldin MP, Chaudry A, Taganov KD, Hanada T, Yoshimura A, Baltimore D, Rudensky AK. Function of miR-146a in controlling Treg cell-mediated regulation of Th1 responses. Cell.2010;142:914–929. doi: 10.1016/j.cell.2010.08.012.