МікроРНК () — клас некодуючих молекул РНК, довжиною ~22 нуклеотидів, що беруть участь у регуляції трансляції та деградації мРНК. Особливістю мікроРНК є неповна комплементарність їх взаємодії з цільовою мРНК.. Станом на 2014 р. всього зареєстровано 28 645 пре-мікроРНК з різних тварин, рослин і вірусів (1881 людини) і 35 822 зрілих мікроРНК (2588 людини). Довжина зареєстрованих зрілих молекул: 15–34 нуклеотидів.

Походження МікроРНК кодуються генами, перші з яких були виявлені у 1993 році у Caenorhabditis elegans.The microRNAs of Caenorhabditis elegans http://cseweb.ucsd.edu/classes/wi05/cse206b/pub/burge_MiRscan.pdf Еволюційно гени мікроРНК є похідними мобільних елементів класу MITE () та виникли з окремих копій транспозонів. Транскрипти MITE завдяки наявності інвертованих повторів та формуванню шпильок клітина розпізнавала та використовувала для пригнічення активності решти копій транспозонів. На сьогодні мікроРНК виявлені у рослинних й у тваринних організмах. Мішенями мікроРНК є значна кількість генів — щонайменше третина генів геному. Раніше вважалось, що мікроРНК наявні лише у багатоклітинних організмах, але, наявність цієї групи молекул виявлена і у одноклітинних еукаріотів, а саме — у зелених водоростей Chlamydomonas reinhardtii. Це свідчить про великий еволюційний вік мікроРНК.

Будова і процесинг Гени мікроРНК транскрибуються із утворенням довгих транскриптів первинної мікроРНК (). Ці РНК процесуються у ядрі, внаслідок чого вони перетворюються у пре-мікроРНК — структури у вигляді шпильки довжиною приблизно 70 нуклеотидів. Комплекс процесингу первинного транскрипту в пре-мікроРНК містить фермент із активністю РНКази III, який називають Drosha, та білок, що зв'язує дволанцюгову РНК — Pasha. Цей комплекс відрізає довгі «хвости» молекули РНК, залишаючи невелику дволанцюгову молекулу зі шпилькою, довжиною 70-90 нуклеотидів — пре-мікроРНК. Після утворення пре-мікроРНК транспортується з ядра в цитоплазму, де від неї відрізується шпилька за допомогою ферменту дайсер (у Drosophila melanogaster та С.elegans для міРНК та мікроРНК існують різні ізоформи ферменту дайсер). У багатьох, але не у всіх, випадках тільки один з ланцюгів зрілої мікроРНК залишається в цитоплазмі і зв'язується із ферментативним RISC-комплексом. Другий (пасажирський) ланцюг деградується РНКазами. Відомий також шлях процесингу мікроРНК, незалежний від дайсеру. У цьому випадку пре-мікроРНК ріжеться білком аргонавт 2.

Функція Принципова різниця між міРНК та мікроРНК полягає у тому, що у тварин послідовність мікроРНК не повністю комплементарна до послідовності мРНК-мішені, таким чином мікроРНК можуть інгібувати трансляцію із кількох різних мРНК, що містять схожі послідовності (у рослин як мікроРНК так і міРНК зазвичай повністю комплементарні до РНК-мішені). МікроРНК приєднуються до 3'-UTR (3'-кінцевої ділянки, що не транслюється) мРНК і викликають дестабілізацію комплексу ініціації трансляції на 5'-UTR.

МікроРНК відіграють важливу роль у пригніченні експресії інших генів та у регуляції розвитку, особливо у визначенні часу морфогенезу та підтриманні недиференційованих або не повністю диференційованих типів клітин, таких як стовбурові клітини.

Позаклітинні мікроРНК Зрілі мікроРНК існують не тільки в цитоплазмі, а також і в біологічних рідинах: плазмі крові, слині, сльозах, спинномозковій рідині, сечі, грудному молоці, молозиві, амніотичній рідині, семенній рідині, рідині порожнини живота, плевральній рідині, а також в калі. Позаклітинні мікроРНК дуже стабільні тому що знаходяться в екзосомах, або зв'язані з білком аргонавт або ліпопротеїнами високої щільності. Починаючи з 2008 р. багато зусиль було покладено на пошук кореляції між спектром циркуляційних мікроРНК і раковими чи іншими захворюваннями, але встановити надійних біомаркерів поки не вдалося. Не знайшла достатньої підтримки екзосомна модель міжклітинних комунікацій за рахунок мікроРНК. Порівняння спектрів мікроРНК в грудному молоці людей та інших ссавців виявило спільні типи зустрінутих мікроРНК, але можливий вплив молочної мікроРНК на розвиток новонароджених ще не знайдено.

МікроРНК і мікробіота У 2016 р. гарвардські вчені відкрили механізм формування флори кишечника через потрапляння фекальних мікроРНК, які виділяються епітелієм, всередину бактерій і регуляцію їх генів. Виявилось, що специфічний набір мікроРНК виробляється та експортується в порожнину кишечника клітинами з поверхні епітелію, а також стовбуровими клітинами, які знаходяться в +4 шарі, разом з їх більш диференційованими нащадками з характерною експресією гена Hopx. Концентрація мікроРНК в клубовій кишці більша ніж у товстій. Спектр типів мікроРНК в різних секціях травного тракту змінюється. Тести з найпоширенішими типами мікроРНК показали, що hsa-miR-515-5p прискорює ріст кишечної бактерії Fusobacterium nucleatum специфічно діючи на її 16S рибосомну РНК. Інша мікроРНК — hsa-miR-1226-5p прискорює ріст E. coli через взаємодію з мРНК транспортного білка YegH. Лабораторні миші з порушенням у виробництві фекальних мікроРНК дуже вразливі до коліту, але якщо їх годувати цими мікроРНК, то вдається зменшити наслідки патології кишечника. Наступним кроком буде розробка лікувальних засобів на основі мікроРНК.

Примітки

Джерела «Моя наука». Маленькая, но ценная РНК. Кто же она?