ИМПОРТ РНК В МИТОХОНДРИИ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
Аннотация
К биологическим макромолекулам, импортирующимся в митохондрии эукариотических клеток из цитозоля, относятся белки и рибонуклеиновые кислоты. Импорт белков в митохондрии — универсальный процесс, и его механизмы описаны в достаточной степени подробно. Импорт РНК в митохондрии, напротив, показан только для некоторых групп организмов, и в каждом случае механизмы данного процесса обладают большим количеством индивидуальных особенностей. В данном обзоре рассматриваются современные данные о процессе импорта РНК в митохондрии клеток человека и обсуждается возможность использования данного процесса в генной терапии митохондриальных болезней.
При поддержке: Министерство образования и науки РФ
Об авторах
Валентина Александровна Лакунина
биологический факультет МГУ
Россия
аспирант кафедры молекулярной биологии
Россия
аспирант кафедры молекулярной биологии
Мария Вячеславовна Балева
биологический факультет МГУ
Россия
аспирант кафедры молекулярной биологии
Россия
аспирант кафедры молекулярной биологии
Сергей Алексеевич Левицкий
биологический факультет МГУ
Россия
канд. биол. наук, ст. науч. сотр. кафедры молекулярной биологии
Россия
канд. биол. наук, ст. науч. сотр. кафедры молекулярной биологии
Иван Владимирович Чичерин
биологический факультет МГУ
Россия
аспирант кафедры молекулярной биологии
Россия
аспирант кафедры молекулярной биологии
Игорь Александрович Крашенинников
биологический факультет МГУ
Россия
канд биол. наук, проф. кафедры молекулярной биологии
Россия
канд биол. наук, проф. кафедры молекулярной биологии
Елена Олеговна Самойлова
биологический факультет МГУ
Россия
мл. науч. сотр. кафедры молекулярной биологии
Россия
мл. науч. сотр. кафедры молекулярной биологии
Пётр Андреевич Каменский
биологический факультет МГУ
Россия
канд. биол. наук, вед. науч. сотр. кафедры молекулярной биологии
Россия
канд. биол. наук, вед. науч. сотр. кафедры молекулярной биологии
Список литературы
1. Schneider A. Mitochondrial tRNA import and its consequences for mitochondrial translation // Annu. Rev. Biochem. 2011. Vol. 80. P. 1033—1053.
2. Chang D.D., Clayton D.A. A mammalian mitochondrial RNA processing activity contains nucleus-encoded RNA // Science. 1987. Vol. 235. N 4793. P. 1178—1184.
3. Li K., Smagula C.S., Parsons W.J., Richardson J.A., Gonzalez M., Hagler H.K., Williams R.S. Subcellular partitioning of MRP RNA assessed by ultrastructural and biochemical analysis // J. Cell Biol. 1994. Vol. 124. N 6. P. 871—882.
4. Doersen C.J., Guerrier-Takada C., Altman S., Attardi G. Characterization of an RNase P activity from HeLa cell mitochondria. Comparison with the cytosol RNase P activity // J. Biol. Chem. 1985. Vol. 260. N 10. P. 5942—5949.
5. Wang G., Chen H.W., Oktay Y., Zhang J., Allen E.L., Smith G.M., Fan K.C., Hong J.S., French S.W., McCaffery J.M., Lightowlers R.N., Morse H.C. III, Koehler C.M., Teitell M.A. PNPASE regulates RNA import into mitochondria // Cell. 2010. Vol. 142. N 3. P. 456—467.
6. Wang G., Shimada E., Koehler C.M., Teitell M.A. PNPASE and RNA trafficking into mitochondria // Biochim. Biophys. Acta. 2012. Vol. 1819. N 9—10. P. 998—1007.
7. Rainey R.N., Glavin J.D., Chen H.W., French S.W., Teitell M.A., Koehler C.M. A new function in translocation for the mitochondrial i-AAA protease Yme1: import of polynucleotide phosphorylase into the intermembrane space // Mol. Cell Biol. 2006. Vol. 26. N 22. P. 8488—8497.
8. Wang G., Shimada E., Zhang J., Hong J.S., Smith G.M., Teitell M.A., Koehler C.M. Correcting human mitochondrial mutations with targeted RNA import // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012. Vol. 109. N 13. P. 4840—4845.
9. Yoshionari S., Koike T., Yokogawa T., Nishikawa K., Ueda T., Miura K., Watanabe K. Existence of nuclearencoded 5S-rRNA in bovine mitochondria // FEBS Lett. 1994. Vol. 338. N 2. P. 137—142.
10. Magalhaes P.J., Andreu A.L., Schon E.A. Evidence for the presence of 5S rRNA in mammalian mitochondria // Mol. Biol. Cell. 1998. Vol. 9. N 9. P. 2375—2382.
11. Smirnov A.V., Entelis N.S., Krasheninnikov I.A., Martin R., Tarassov I.A. Specific features of 5S rRNA structure — its interactions with macromolecules and possible functions // Biochemistry (Mosc.). 2008. Vol. 73. N 13. P. 1418—1437.
12. Smirnov A., Tarassov I., Mager-Heckel A.M., Letzelter M., Martin R.P., Krasheninnikov I.A., Entelis N. Two distinct structural elements of 5S rRNA are needed for its import into human mitochondria // RNA. 2008. Vol. 14. N 4. P. 749—759.
13. Entelis N.S., Kolesnikova O.A., Dogan S., Martin R.P., Tarassov I.A. 5S rRNA and tRNA import into human mitochondria. Comparison of in vitro requirements // J. Biol. Chem. 2001. Vol. 276. N 49. P. 45642—45653.
14. Smirnov A., Comte C., Mager-Heckel A.M., Addis V., Krasheninnikov I.A., Martin R.P., Entelis N., Tarassov I. Mitochondrial enzyme rhodanese is essential for 5S ribosomal RNA import into human mitochondria // J. Biol. Chem. 2010. Vol. 285. N 40. P. 30792—30803.
15. Smirnov A., Entelis N., Martin R.P., Tarassov I. Biological significance of 5S rRNA import into human mitochondria: role of ribosomal protein MRP-L18 // Genes Dev. 2011. Vol. 25. N 12. P. 1289—1305.
16. Entelis N., Brandina I., Kamenski P., Krasheninnikov I.A., Martin R.P., Tarassov I. A glycolytic enzyme, enolase, is recruited as a cofactor of tRNA targeting toward mitochondria in Saccharomyces cerevisiae // Genes Dev. 2006. Vol. 20. N 12. P. 1609—1620.
17. Kamenski P., Smirnova E., Kolesnikova O., Krasheninnikov I.A., Martin R.P., Entelis N., Tarassov I. tRNA mitochondrial import in yeast: Mapping of the import determinants in the carrier protein, the precursor of mitochondrial lysyl-tRNA synthetase // Mitochondrion. 2010. Vol. 10. N 3. P. 284—293.
18. Brown A., Amunts A., Bai X. C., Sugimoto Y., Edwards P.C., Murshudov G., Scheres S.H., Ramakrishnan V. Structure of the large ribosomal subunit from human mitochondria // Science. 2014. Vol. 346. N 6210. P. 718—722.
19. Greber B.J., Boehringer D., Leibundgut M., Bieri P., Leitner A., Schmitz N., Aebersold R., Ban N. The complete structure of the large subunit of the mammalian mitochondrial ribosome // Nature. 2014. Vol. 515. N 7526. P. 283—286.
20. Gowher A., Smirnov A., Tarassov I., Entelis N. Induced tRNA import into human mitochondria: implication of a host aminoacyl-tRNA-synthetase // PLoS One. 2013. Vol. 8. N 6. P. e66228.
21. Kolesnikova O.A., Entelis N.S., Jacquin-Becker C., Goltzene F., Chrzanowska-Lightowlers Z.M., Lightowlers R.N., Martin R.P., Tarassov I. Nuclear DNA-encoded tRNAs targeted into mitochondria can rescue a mitochondrial DNA mutation associated with the MERRF syndrome in cultured human cells // Hum. Mol. Genet. 2004. Vol. 13. N 20. P. 2519—2534.
22. Patrushev M.V., Kamenski P.A., Mazunin I.O. Mutations in mitochondrial DNA and approaches for their correction // Biochemistry (Mosk.). 2014. Vol. 79. N 11. P. 1151—1160.
23. Kolesnikova O.A., Entelis N.S., Mireau H., Fox T.D., Martin R.P., Tarassov I.A. Suppression of mutations in mitochondrial DNA by tRNAs imported from the cytoplasm // Science. 2000. Vol. 289. N 5486. P. 1931—1933.
24. Karicheva O.Z., Kolesnikova O.A., Schirtz T., Vysokikh M.Y., Mager-Heckel A.M., Lombes A., Boucheham A., Krasheninnikov I.A., Martin R.P., Entelis N., Tarassov I. Correction of the consequences of mitochondrial 3243A>G mutation in the MT-TL1 gene causing the MELAS syndrome by tRNA import into mitochondria // Nucleic Acids Res. 2011. Vol. 39. N 18. P. 8173—8186.
25. Kolesnikova O., Kazakova H., Comte C., Steinberg S., Kamenski P., Martin R.P., Tarassov I., Entelis N. Selection of RNA aptamers imported into yeast and human mitochondria // RNA. 2010. Vol. 16. N 5. P. 926—941.
26. Comte C., Tonin Y., Heckel-Mager A.M., Boucheham A., Smirnov A., Aure K., Lombes A., Martin R.P., Entelis N., Tarassov I. Mitochondrial targeting of recombinant RNAs modulates the level of a heteroplasmic mutation in human mitochondrial DNA associated with Kearns Sayre Syndrome // Nucleic Acids Res. 2013. Vol. 41. N 1. P. 418—433.
27. Tonin Y., Heckel A.M., Vysokikh M., Dovydenko I., Meschaninova M., Rotig A., Munnich A., Venyaminova A., Tarassov I., Entelis N. Modeling of antigenomic therapy of mitochondrial diseases by mitochondrially addressed RNA targeting a pathogenic point mutation in mitochondrial DNA // J. Biol. Chem. 2014. Vol. 289. N 19. P. 13323—13334.
Рецензия
Для цитирования:
Лакунина В.А., Балева М.В., Левицкий С.А., Чичерин И.В., Крашенинников И.А., Самойлова Е.О., Каменский П.А. ИМПОРТ РНК В МИТОХОНДРИИ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2015;(3):32-36.
For citation:
Lakunina V.A., Baleva M.V., Levitskii S.A., Chicherin I.V., Krasheninnikov I.A., Samoylova E.O., Kamenski P.A. RNA IMPORT INTO MITOCHONDRIA AND ITS USE IN THE GENE THERAPY. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2015;(3):32-36. (In Russ.)
Просмотров:
455
Послать статью по эл. почте 