Хорошо изучен процесс редактирования мРНК аполипопротеина B (APOB) млекопитающих
, участвующего в транспорте холестерина и триглицеридов в крови. Эдитинг у
млекопитающих был впервые открыт при анализе экспрессии гена аполипопротеина B была показана
тканеспецифичность этого процесса [ Сhen ea 1987
]. Обнаружены две формы APOB, кодируемые одним и тем же геном и образующиеся в результате
редактирования APOB-мРНК ( рис. I.11,а
). Уникальный ген АPOB человека
содержит 29 экзонов, и его общая длина составляет 43 т.п.о. Длина мРНК
этого гена, кодирующей ApoB100 с молекулярной массой 512 кДа, составляет 14
тысяч оснований (т.о.). В середине самого большого экзона 26 имеется
глутаминовый кодон СAA, который в результате редактирования мРНК
превращается в терминирующий кодон UAA. Некоторые из мРНК, подвергшихся
редактированию, расщепляются по криптическому (не функционирующему до
расщепления) сайту полиаденилирования, что приводит к образованию более
короткой мРНК длиной в семь т.о. В результате трансляции редактированных
мРНК образуется укороченный APOB48 (241 кДа), который содержит 2152
N-концевых аминокислотных остатка APOB100. В функциональном отношении этот
белок остается полностью активным, однако у него отсутствует С-концевой
домен APOB100, который отвечает за связывание с рецептором липопротеинов низкой плотности.
Молекулярным механизмом редактирования APOB-мРНК является
сайт-специфическое дезаминирование цитозина с помощью цитидиндезаминазы .
В клетках печени синтезируется полноразмерный
белок АроВ 100 (512 кДа) с нередактированной
мРНК-матрицы, тогда как в клетках
тонкого кишечника происходит редактирование: замена 6666-го нуклеотида
С на U, в результате чего образуется стоп-кодон и синтезируется белок
меньшего размера АроВ 48 (241 кДа). Два белка,
транслирующиеся на ароВ- матрнце, выполняют различную роль в метаболизме
липидов: АроВ48 задействован в транспорте жиров, поступающих с пищей и
всасывающихся в кишечнике, тогда как АроВ 100
вовлечен в транспорт эндогенно синтезированных триглицеридов и холестерола . Механизм редактирования
ароВ мРНК был разработан во многом благодаря созданию in vitro системы
эдитинга ароВ мРНК [ Driscoll ea 1989 ].
Оказалось, что катализирует превращение цитидина в уридин фермент,
названный APOBECI . Клонировали ген, кодирующий
этот фермент у человека, и полностью определили его первичную структуру.
Показано, что цитидиндезаминаза человека, осуществляющая редактирование
APOB- мРНК, представляет собой димер, построенный из двух идентичных
субъединиц (АРОВЕС1) с молекулярной массой 28 кДа. Ген фермента,
расположенный на хромосоме 12, экспрессируется исключительно в тонком
кишечнике.
Данный фермент взаимодействует с 22-членной
следовательностью ароВ мРНК, 4 нуклеотида второй предшествуют
редактируемому цитидину Находящийся ниже Ced AU-богатый участок +5'- +15
нуклеотидов (5'- UGAUCAGUAUA-3') является
"критическим" (mooring sequence): большинство изменений в нем нарушают или
совсем аннулируют редактирование [ Navaratnam ea
1995 , Chang ea 1998 ]. Участок связывания
APOBECI с мРНК от +12 до +17 от Ced (5'-UAUAUU-3') перекрывается с
вышеуказанной последовательностью. Поскольку APOBECI является гомодимером,
предполагают, что одна из его субъединиц связывается с AU-богатой
последовательностью (+5 - +15), тогда как другая оказывается на
фиксированном расстоянии до Ced, обеспечивая его редактирование [ Scott ea 1995 , Lau ea
1994 ]. Для осуществления эдитинга кроме р27 необходимы и другие белки,
связывающиеся с мРНК. Такие факторы обнаружены как в тканях,
экспрессирующих ароВ мРНК, так и, например, в клетках HeLa и печени
млекопитающих, в которых ароВ мРНК отсутствует. Следовательно, эти факторы
(один из них - белок 60 кДа) либо участвуют в редактировании и других мРНК,
что пока не обнаружено, либо неспецифичны и связаны не только с эдитингом,
но и с другими клеточными процессами [ Navaratnam ea
1995 ]. APOBECI выявляется также в других тканях ( семенниках , селезенке , яичниках ), в которых не синтезируется
АроВ липопротеин. Вполне вероятно, что этот фермент взаимодействует и с
другими РНК-субстратами [ Scott ea 1995 ].
Специфичность дезаминирования остатка цитозина определяется двумя
факторами: последовательностью нуклеотидов мРНК в окрестностях этого сайта
и белковыми кофакторами, взаимодействующими с каталитической субъединицей
цитидиндезаминазы. Перенос методами генной
инженерии последовательности нуклеотидов, фланкирующей сайт
редактирования, в новые мРНК приводил к тому, что новые рекомбинантные РНК
также подвергались специфическому редактированию in vivo и in vitro. В
экспериментах такого рода, а также путем замен отдельных нуклеотидов
методами направленного мутагенеза определили последовательность нуклеотидов
мРНК, отвечающую за специфичность редактирования. Оказалось, что для
оптимального осуществления этого процесса необходима последовательность
длиной в 55 нуклеотидов, однако и 25 нуклеотидов в окрестностях сайта было
достаточно, чтобы редактирование осуществлялось in vitro с 25%- ной
эффективностью.