Dicer

Dicer, znan i kao endoribonukleaza Dicer ili helikaza s RNKaznim motivom, jest enzim koji je kod ljudi kodiran genom DICER1 sa hromosoma 14. Budući da je dio porodice RNaza III, Dicer cijepa dvolančanu RNK (dsRNK) , pre-mikroRNK (pre-miRNK) u kratke dvolančane fragmente RNK zvane mala interferirajuća RNK odnosno i mikroRNK, respektivno. Ovi fragmenti su dugi otprilike 20-25 baznih parova sa dvobaznim prevjesom na 3' krajevima. Dicer olakšava aktivaciju RNK-induciranog kompleksa utišavanja (RISC), koji je neophodan za RNK- interferenciju. RISC ima katalitsku komponentu Argonaut, koja je endonukleaza sposobna da razgradi iRNK (mRNK).

DICER1
Dostupne strukture PDB Pretraga ortologa: PDBe RCSB Spisak PDB ID kodova 2EB1, 4NGB, 4NGC, 4NGD, 4NGF, 4NGG, 4NH3, 4NH5, 4NH6, 4NHA, 4WYQ
Identifikatori
Aliasi	DICER1
Vanjski ID-jevi	OMIM: 606241 MGI: 2177178 HomoloGene: 13251 GeneCards: DICER1
Lokacija gena (čovjek) Hrom. Hromosom 14 (čovjek)[1] Bend 14q32.13 Početak 95,086,228 bp[1] Kraj 95,158,010 bp[1]
Lokacija gena (miš) Hrom. Hromosom 12 (miš)[2] Bend 12 E|12 54.83 cM Početak 104,654,001 bp[2] Kraj 104,718,211 bp[2]
Ontologija gena Molekularna funkcija • nucleotide binding • GO:0008026 helicase activity • protein domain specific binding • pre-miRNA binding • vezivanje iona metala • endoribonuclease activity • endoribonuclease activity, producing 5'-phosphomonoesters • GO:0001948, GO:0016582 vezivanje za proteine • siRNA binding • vezivanje sa RNK • nuclease activity • double-stranded RNA binding • endonuclease activity • hydrolase activity • ATP binding • ribonuclease III activity • vezivanje sa DNK • deoxyribonuclease I activity Ćelijska komponenta • citoplazma • citosol • RNK-inducirani kompleks utišavanja • growth cone • ARC complex • RISC-loading complex • Akson • dendrit • jedro • endoplasmic reticulum-Golgi intermediate compartment • Egzosom Biološki proces • neuron projection morphogenesis • GO:0033168, GO:0036404, GO:1902360 RNA processing • GO:1901227 negative regulation of transcription by RNA polymerase II • peripheral nervous system myelin formation • pre-miRNA processing • positive regulation of myelination • nerve development • RNA phosphodiester bond hydrolysis, endonucleolytic • positive regulation of Schwann cell differentiation • negative regulation of Schwann cell proliferation • production of miRNAs involved in gene silencing by miRNA • GO:0061715 miRNA metabolic process • GO:0070919 production of siRNA involved in RNA interference • Utišavanje gena • apoptotic DNA fragmentation • negative regulation of tumor necrosis factor production • NIK/NF-kappaB signaling • negative regulation of gene expression • tube formation Izvori:Amigo / QuickGO
Ortolozi
Vrste	Čovjek	Miš
Entrez	23405	192119
Ensembl	ENSG00000100697	ENSMUSG00000041415
UniProt	Q9UPY3	Q8R418
RefSeq (mRNK)	NM_001195573 NM_001271282 NM_001291628 NM_030621 NM_177438	NM_148948
RefSeq (bjelančevina)	NP_001182502 NP_001258211 NP_001278557 NP_085124 NP_803187	NP_683750
Lokacija (UCSC)	Chr 14: 95.09 – 95.16 Mb	Chr 12: 104.65 – 104.72 Mb
PubMed pretraga	[3]	[4]
Wikipodaci
Pogledaj/uredi – čovjek Pogledaj/uredi – miš

Funkcionalni domeni

Jedna molekula Dicer proteina iz Giardia intestinalis, koja katalizira cijepanje dsRNK na siRNK. RNkaza III domena je zelen, PAZ domen žut, domen platforme crven, a spirala konektora plava.^[5]

Ljudski dicer (također poznat kao hsDicer ili DICER1) je klasificiran kao ribonukleaza III jer sadrži i helikazu i PAZ (Piwi/argonaut/Zwille) proteinski domen.^[6][7] Pored ovih domena, hsDicer sadrži još četiri funkcionalna domena: dva Rnazna III domena i dva dvolančana RNK-vezujuća domena (domen nepoznate funkcije DUF283 i dsRBD).^[8]

Sadašnja istraživanja sugeriraju da je PAZ domen sposoban da veže dva nukleotida 3' preko dsRNK dok katalitski domeni RNKaza III formiraju pseudo-dimere oko dsRNK da iniciraju cijepanje lanaca. Ovo rezultira funkcionalnim skraćivanjem lanca dsRNK. Udaljenost između domena PAZ i RNazaIII određena je uglom heliksa konektora i utiče na dužinu proizvoda mikro RNK. dsRBD domen vezuje dsRNK, iako specifično mjesto vezanja domena nije definirano. Moguće je da ovaj domen radi kao dio kompleksa sa drugim regulatornim proteinom (TRBP kod ljudi, R2D2, Loqs kod Drosophila), kako bi se efikasno pozicionirali domeni Rnaza III i tako kontrolirala specifičnost proizvoda sRNK.^[9] Domen helikaze uključen je u preradu dugih supstrata.

Uloga u interferenciji RNK

Enzim dicer skraćuje dvolančanu RNK ili pri-miRNK da bi formirao malu interferirajuću RNK ili mikroRNK. Ove prerađene RNK su inkorporirane u RNA-inducirani kompleks za utišavanje (RISC), koji cilja iRNK da spriječi translaciju.^[10]

Mikro RNK

Interferencija RNK je proces u kojem razlaganje molekula RNK u miRNK inhibira ekspresiju gena specifičnih sekvenci mRNK domaćina. miRNA se proizvodi unutar ćelije počevši od primarne miRNK (pri-miRNA) u jezgro. Ove dugačke sekvence se cijepaju na manje prekursorske miRNA (pre-miRNA), koje se obično sastoje od 70 nukleotida sa strukturom ukosnice. Pri-miRNA identifikuje DGCR8 i cijepa Drosha kako bi se formirala pre-miRNA, proces koji se odvija u jezgru. Ove pre-miRNA se zatim izvoze u citoplazmu, gdje ih Dicer cijepa da formira zrelu miRNA.^[11]

Mala interferirajuća RNK

Male interferirajuće RNK (siRNA) proizvode se i funkcioniraju na sličan način kao miRNK, cijepanjem dvolančane RNK dicerom na manje fragmente, dužine 21 do 23 nukleotida.^[9] Obje, imiRNK i siRNK aktiviraju RNK-inducirani kompleks za utišavanje (RISC), koji pronalazi komplementarnu ciljnu sekvencu iRNK i cijepa RNK pomoću RNkaza.^[12] Utišavanje pojedinih gena obavlja se putem interferencije RNK.^[13] siRNK i miRNK se razlikuju po činjenici da su siRNA tipski specifične za sekvencu iRNK, dok miRNK nisu u potpunosti komplementarne sekvenci iRNK. miRNK mogu komunicirati s ciljevima koji imaju slične sekvence, što inhibira translaciju različitih gena.^[14] Općenito, RNK-interferencija je bitan dio normalnih procesa u organizmima kao što su ljudi, i to je područje koje se istražuje kao dijagnostički i terapeutski alat za mete raka.^[11]

Formiranje miRNA koja se koristi u interferenciji RNK

Klinički značaj

Makulska degeneracija

Starosna makulska degeneracija je istaknuti uzrok sljepoće u razvijenim zemljama. Dicerova uloga u ovoj bolesti postala je očigledna nakon što je otkriveno da oboljeli pacijenti pokazuju smanjene razine dicera u svom retinskom pigmentnom epitelu (RPE). Miševi s nokautiranim dicerom, kojima je nedostajao samo u nihovom RPE, pokazali su slične simptome. Međutim, drugi miševi kojima nedostaju važni proteini RNAi puta poput Drosha i Pasha, nisu imali simptome makulne degeneracije kao sicer-nokaut-miševi. Ovo zapažanje sugerira da dicer ima specifičnu ulogu u zdravlju mrežnjače koja je neovisna o RNKi putu i stoga nije funkcija generiranja si/miRNK. Utvrđeno je da je oblik RNK zvani Alu RNK (RNK transkripti alu elementa) povišen kod pacijenata sa nedovoljnim nivoom dicera. Ovi dugi nekodirajući lanci RNK mogu u petlji formirati strukture dsRNK koje bi Dicer razgradio u zdravoj retini. Međutim, sa nedovoljnim nivoom dicera, akumulacija alu RNK dovodi do degeneracije RPE, kao posljedice upale.^[15][16]

Kancer

Promijenjeni profili ekspresije miRNK kod malignih karcinoma ukazuju na ključnu ulogu miRNK, a time i dicera u razvoju i prognozi raka. miRNK mogu funkcionirati kao supresori tumora i stoga njihova izmijenjena ekspresija može rezultirati tumorigenezom.^[17] U analizi karcinoma pluća i jajnika, loša prognoza i smanjeno vrijeme preživljavanja pacijenata koreliraju sa smanjenom ekspresijom dicera i drosha. Smanjeni nivoi iRNK dicera koreliraju sa uznapredovalim stadijem tumora. Međutim, visoka ekspresija dicera kod drugih karcinoma, poput prostate^[18] i jednjaka pokazalo se da korelira sa lošom prognozom za pacijenata. Ova neslaganja između tipova raka sugerira da se jedinstveni RNAi regulatorni procesi koji uključuju dicer razlikuju među različitim tipovima tumora.^[11]

Dicer je također uključen u popravak DNK. Oštećenje DNK se povećava u ćelijama sisara sa smanjenom ekspresijom dicera, kao posljedica smanjene efikasnosti popravljanja oštećenja DNK i drugih mehanizama. Naprimjer, siRNK iz prekida dvostrukog lanca (koji proizvodi dicer) može djelovati kao vodič za proteinske komplekse koji su uključeni u mehanizme popravke dvostrukog lanca i također može usmjeravati modifikacije hromatina. Osim toga, obrasci ekspresije miRNK se mijenjaju kao posljedica oštećenja DNK, uzrokovanog ionizujućim ili ultraljubičastim zračenjem. Mehanizmi RNKi odgovorni su za utišavanje transpozona i u njihovom odsustvu, kao kada je D dicer nokautiran/dauniran, mogu dovesti do aktiviranih transpozona koji uzrokuju oštećenje DNK. Akumulacija oštećenja DNK može rezultirati ćelijama sa onkogenim mutacijama, a time i razvojem tumora.^[11]

Diceroliki proteini

Biljni genomi kodiraju proteine poput dicera sa sličnim funkcijama i proteinskim domenima kao životinjski, uključujući i insekte. Naprimjer, u modelnom organizmu Arabidopsis thaliana, napravljena su četiri proteina nalik na kockice i označena su od DCL1 do DCL4. DCL1 je uključen u stvaranje miRNK i proizvodnju sRNK iz invertiranih ponavljanja. DCL2 stvara siRNK iz cis-djelovanja antisens transkripata koji pomažu u imunosti na viruse i odbrani. DCL3 generira siRNK koja pomaže u modifikaciji hromatina, a DCL4 je uključen u metabolizam trans-aktivne siRNK i utišavanje transkripta na posttranskripcionom nivou. Dodatno, DCL 1 i 3 su važni za cvjetanje u rodu Arabidopsis. Kod arabidopsisa, nokaut DCL ne uzrokuje ozbiljne probleme u razvoju. Riža i grožđe također proizvode DCL, jer je mehanizam kockice uobičajena odbrambena strategija mnogih organizama. Riža je razvila druge funkcije za pet DCL-a koje proizvodi i oni imaju važniju ulogu u funkciji i razvoju nego u arabidopsisu. Osim toga, obrasci ekspresije se razlikuju među različitim vrstama biljnih ćelija riže, dok je ekspresija u arabidopsisu više homogena. Na ekspresiju DCL-a riže mogu uticati uslovi biološkog stresa, uključujući sušu, salinitet i hladnoću, tako da ovi stresori mogu smanjiti otpornost biljaka na viruse. Za razliku od arabidopsisa, gubitak funkcije proteina DCL uzrokuje razvojne defekte riže.^[19]

Također pogledajte

• Ekspresija gena
• RISC
• RNK interferencija
• mikroRNK
• Mala interferirajuća RNK
• Drosha
• Ribonukleaza III
• iRNK