МикроРНК представляют из себя класс малых некодирующих молекул РНК длиной 18–25 нуклеотидов, которые активно участвуют в регуляции экспрессии генов. Действие микроРНК очень многообразно и оказывается тесно связанным со многими процессами, происходящими в организме. В том числе с поддержанием стабильности генома, иммунными реакциями, дифференцировкой, пролиферацией, апоптозом клеток, как в норме, так и при различных патологиях. И последнее обстоятельство делает их привлекательными для исследователей и медиков сразу по двум направлениям: в качестве терапевтической мишени и потенциального биомаркера для диагностики практически всех возрастных (и не только) болезней.

Первая микроРНК, названная lin-4, была открыта четверть века назад учёными из Гарвардского университета у нематоды С. еlegance [1]. Учёные обнаружили, что ген lin-4 кодировал не белок, а две небольшие РНК – предшественник длиной в 61 нуклеотид и саму микроРНК, в 22 нуклеотида, которая и подавляла экспрессию нематодного гена lin-14, не давая ей нормально развиться. Долгое время считалось, что микроРНК – это такая эволюционная экзотика, свойство генома нематоды, пока спустя семь лет, в 2000 году не была открыта вторая молекула микроРНК, let-7 [2]. Она подавляла экспрессию сразу нескольких генов и затем была описана у ряда живых организмов, в том числе и у человека. И после этого «плотину прорвало» – открытия микроРНК стали следовать одно за другим.

Сегодня известно, что каждая микроРНК может контролировать множество (до нескольких сотен) генов, при этом один конкретный ген может являться мишенью для нескольких микроРНК. Как же действует эта малая молекула? микроРНК заставлют ген «замолчать» несколькими способами. Во-первых, они подавляют экспрессию генов путём взаимодействия с матричной РНК (мРНК). микроРНК присоединяются к мРНК, что приводит к блокированию процесса трансляции (т.е. синтеза белка) и деградации мРНК. Второй вариант выключения гена – транскрипционный, когда микроРНК в составе полибелкового комплекса вызывают эпигинетические модификации генома – метилирование ДНК и деацетилирование и метилирование гистонов.

Сегодня известно, что каждая микроРНК может контролировать множество (до нескольких сотен) генов, при этом один конкретный ген может являться мишенью для нескольких микроРНК. Как же действует эта малая молекула? микроРНК заставлют ген «замолчать» несколькими способами. Во-первых, они подавляют экспрессию генов путём взаимодействия с матричной РНК (мРНК). микроРНК присоединяются к мРНК, что приводит к блокированию процесса трансляции (т.е. синтеза белка) и деградации мРНК. Второй вариант выключения гена – транскрипционный, когда микроРНК в составе полибелкового комплекса вызывают эпигинетические модификации генома – метилирование ДНК и деацетилирование и метилирование гистонов.

Список литературы

1. Lee RC, Feinbaum RL, Ambros V. The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14. Cell. 1993 Dec 3;75(5):843–54.
2. Reinhart BJ, Slack FJ, Basson M, Pasquinelli AE, Bettinger JC, Rougvie AE, Horvitz HR, Ruvkun G. The 21-nucleotide let-7 RNA regulates developmental timing in Caenorhabditis elegans. Nature. 2000 Feb 24;403(6772):901–6.
3. Eiring A.M., Harb J.G., Neviani P. et al. miR- 328 functions as an RNA decoy to modulate hnRNP E2 regulation of mRNA translation in leukemic blasts. Cell. 2010. V. 140, N 5. P. 652–665.
4. Vasudevan S., Tong Y., Steitz J.A. (2007). Switching from Repression to Activation: MicroRNAs Can Up-Regulate Translation. Science 318, 1931–1934
5. Ji X., Takahashi R., Hiura Y. et al. Plasma miR-208 as a biomarker of myocardial injury. Clin. Chem. 2009. 55 (11). Р. 1944 –1949.
6. Yan H1, Ma F, Zhang Y, Wang C, Qiu D, Zhou K, Hua Y, Li Y. miRNAs as biomarkers for diagnosis of heart failure: A systematic review and meta-analysis. Medicine (Baltimore). 2017 Jun;96(22):e6825.
7. Wang Q, Ma J, Jiang Z, Wu F, Ping J, Ming L. Identification of microRNAs as diagnostic biomarkers for acute myocardial infarction in Asian populations: A systematic review and meta-analysis. Medicine (Baltimore). 2017 Jun;96(24):e7173.
8. Bye A, Røsjø H, Nauman J, Silva GJ, Follestad T, Omland T, Wisløff U. Circulating microRNAs predict future fatal myocardial infarction in healthy individuals — The HUNT study. J Mol Cell Cardiol. 2016 Aug;97:162–8.
9. Ромакина В. В., Жиров И. В., Насонова С. Н., Засеева А. В., Кочетов А. Г., Лянг О. В., Терещенко С. Н. МикроРНК как биомаркеры сердечно-сосудистых заболеваний. Кардиология. 2018;58(1):66–71.
10. И.Ф. Гареев, Ш.М. Сафин, Джао Шигуанг., Янг Гуанг. Циркулирующие микроРНК как новые потенциальные биомркеры для ранней диагностики и прогноза спонтанного внутримозгового кровоизлияния у людей. Медицинский вестник Башкортостана. Том 12, № 6 (72), 2017.
11. Dewdney B, Trollope A, Moxon J, Thomas Manapurathe D, Biros E, Golledge J. Circulating MicroRNAs as Biomarkers for Acute Ischemic Stroke: A Systematic Review. Stroke Cerebrovasc Dis. 2018 Mar;27(3):522–530…
12. Liu L, Wang S, Cao X, Liu J. Analysis of circulating microRNA biomarkers for breast cancer detection: a meta-analysis. Tumour Biol. 2014 Dec;35(12):12245–53.
13. Cui Z, Lin D, Song W, Chen M, Li D. Diagnostic value of circulating microRNAs as biomarkers for breast cancer: a meta-analysis study. Tumour Biol. 2015 Feb;36(2):829–39.
14. Tang S, Fan W, Xie J, Deng Q, Wang P, Wang J, Xu P, Zhang Z, Li Y, Yu M. The roles of ncRNAs in the diagnosis, prognosis and clinicopathological features of breast cancer: a systematic review and meta-analysis. Oncotarget. 2017 Aug 10;8(46):81215–81225.
15. Zeng W, Tu Y, Zhu Y, Wang Z, Li C, Lao L, Wu G. Predictive power of circulating miRNAs in detecting colorectal cancer.Tumour Biol. 2015 Apr;36(4):2559–67.
16. Zhang L, Cao D, Tang L, Sun C, Hu Y. A panel of circulating miRNAs as diagnostic biomarkers for screening multiple myeloma: a systematic review and meta-analysis. Int J Lab Hematol. 2016 Dec;38(6):589–599.
17. Zi Y1,, Yin Z, Xiao W, Liu X, Gao Z, Jiao L, Deng L. Circulating MicroRNA as Potential Source for Neurodegenerative Diseases Biomarkers. Mol Neurobiol. 2015 Dec;52(3):1494–1503.
18. Reed E.R., Latourelle J.C., Bockholt J.H. et al. (2017) MicroRNAs in CSF as prodromal biomarkers for Huntington disease in the PREDICT-HD study. Neurology, 2018 Jan 23;90(4):e264-e272.
19. Kumar S, Vijayan M, Reddy PH. MicroRNA-455–3p as a potential peripheral biomarker for Alzheimer's disease. Hum Mol Genet. 2017 Oct 1;26(19):3808–3822.
20. Hara N, Kikuchi M, Miyashita A, Hatsuta H, Saito Y, Kasuga K, Murayama S, Ikeuchi T, Kuwano R. Serum microRNA miR-501–3p as a potential biomarker related to the progression of Alzheimer's disease. Acta Neuropathol Commun. 2017 Jan 31;5(1):10.
21. Guo R, Fan G, Zhang J, Wu C, Du Y, Ye H, Li Z, Wang L, Zhang Z, Zhang L, Zhao Y, Lu Z .J. A 9-microRNA Signature in Serum Serves as a Noninvasive Biomarker in Early Diagnosis of Alzheimer's Disease. Alzheimers Dis. 2017;60(4):1365–1377.
22. Кайдашев И. П. Перспективы изучения и применения микроРНК в иммунологии и аллергологии. Клин. иммунол. Аллергол. Инфектол. 2008. № 7.
23. Wezel, A., et al (2015) Inhibition of microRNA-494 reduces carotid artery atherosclerotic lesion development and increases plaque stability, Ann. Surg.., 262, 841–847.
24. Munekazu Yamakuchi. MicroRNAs in Vascular Biology. International Journal of Vascular Medicine, vol. 2012, 13 pages, 2012.