miR-134 (мікроРНК-134) — родина попередників мікроРНК, які беруть участь у посттранскрипційній регуляції експресії генів, впливаючи як на стабільність, так і на трансляцію мРНК. Цікаво, що miR-134 знаходиться в межах найбільшого кластеру мікроРНК характерного для ссавців - кластеру miR-379 ~ 410, який у людини локалізується на довгому плечі 14 хромосоми. Транскрипція мікроРНК, як правило, починається з утворення фрагменту довжиною ~ 70 нуклеотидів, який згодом в цитоплазмі розрізається рибонуклеазою Дайсер (Dicer) з отриманням ~ 22 нуклеотидної зрілої мікроРНК. Вирізаним регіоном або ж, зрілим продуктом, miR-134 попередника є мікроРНК mir-134.
miR-134 є специфічною для мозку мікроРНК. Так, у щурів вона локалізована в нейронах гіпокампа і може опосередковано регулювати розвиток дендритного дерева та утворення синапсів шляхом взаємодії з LIMK1 мРНК. Також було визначено, що miR-134 грає важливу роль при патогенезі карциноми людини і бере участь у проліферації пухлинних клітин, апоптозі, вторгненні та метастазуванні, стійкості пухлинних клітин до лікарських засобів.
Функції
Під час ембріонального розвитку miR-134 регулює проліферацію нервових стовбурових клітин та міграцію нейронів, пригнічуючи експресію CHRDL1 та DCX. miR-134 відіграє важливу роль у диференціації ембріональних стовбурових клітин до клітин центральної нервової системи шляхом пригнічення NANOG.Надмірна експресія miR-134 у клітинах A549 та Calu-3 (клітини раку легень) може сприяти їх проліферації та інгібувати клітинний апоптоз та міграційні характеристики in vitro. Було показано, що miR-134 регулює морфогенез дендритних шипиків шляхом впливу на LIMK1 та ріст дендритів за участі посттранскрипційного репресору - PUM2. Мутації в LIMK1 пов’язані із синдромом розумової відсталості у людини, а для мишей з дефіцитом PUM2 характерні відхилення у поведінкових реакціях. Також було продемонстровано, що miR-134 грає вирішальну роль в процесах формування пам'яті в гіпокампі та посилення синаптичної пластичності під дією 2,3,5,4'-тетрагідрокси-стильбен-2-O-β-D-глюкозиду у мишей. Доведено роль miR-134 у довготривалій потенціації (LTP) через регуляцію сиртуїну 1 (SIRT1) та в епілептогенезі.
У електронномікроскопічних дослідженнях in situ було продемонстровано, що miR-134, в основному, локалізується біля основи шипиків на дендритах та на шийках шипиків. Чисельність miR-134 варіює в залежності від морфологічних та функціональних характеристик шипиків і кількість негативно корелює з постульованими стадіями дозрівання шипиків. У молодих нейронах, їх функціональна активність підвищує рівень miR-134, аби сприяти інгібуванню трансляції PUM2, забезпечуючи ріст дендритів. У більш зрілих нейрональних культурах вивільнення нейротропного фактора мозку (BDNF) місцево пригнічує опосередковане miR-134 інгібування трансляції LIMK1. Можна припустити, що ці різні ефекти можуть не лише відображати різні функції miR-134 на різних стадіях розвитку, але також представляти механізм нейронального гомеостазу у відповідь на збільшення або зниження активності нейронів.
Вважається, що підвищений глобальний рівень miR-134 у відповідь на активність нейронів може грати роль у процесі синаптичного масшабування (механізм, який зменшує середню амплітуду постсинаптичних відповідей, щоб утримувати загальну збудливість нейронів у фізіологічному діапазоні) шляхом обмеження формування шипиків. Окрім того, синаптична активність призводить до секреції BDNF, який може локально блокувати активність miR-134. Ці дві форми регуляції miR-134, що залежать від нейрональної активності, роблять можливою потенціацію окремих активних синапсів у нейроні без шкоди для нейронального гомеостазу.
Роль у патогенезі захворювань miR-134 залучена до патогенезу багатьох захворювань, включаючи рак, епілепсію та ішемію.
miR-134 та рак Роль miR-134 при патогенезі раку є двоякою, оскільки вона не тільки функціонує як репресор пухлин, але також може діяти як промотор раку. miR-134 вважається супресором раку, оскільки пригнічує проліферацію ракових клітин та сприяє їх апоптозу, а також допомагає виживанню пацієнтів. Однак, miR-134 може грати негативну роль при ракових захворюваннях, спричиняючи пухлиногенез, ріст ракових клітин та посилення метастазування.
Liu та колеги виявили, що рівень miR-134 помітно знижується в клітинах карциноми нирки, і відновлення експресії даної мікроРНК стримує проліферацію ракових клітин, впливаючи на фази клітинного циклу G0 / G1. Надмірна експресія miR-134 також може перешкоджати формуванню метастаз в клітинах пухлини ендометрію. Окрім того, miR-134 може також впливати на резистентність до ліків за рахунок взаємодії з ABCC1 у клітинах раку молочної залози; також вона бере участь у формуванні резистентності до лікарських засобів в клітинах карциноми яєчників, що дає підстави припустити, що механізми через які miR-134 залучена до патогенезу раку для різних видів карцином можуть бути різноманітними. Вплив miR-134 націлений на декілька генів у пухлинах, таких як KRAS, STAT5B, Nanog, FOXM1, EGFR тощо (Таблиця 1). +Таблиця 1. Порушення регуляції miR-134 при різних ракових захворюваннях та її гени-мішеніmiR-134 ↓Таргетний генmiR-134 ↑Таргетний генРак легеньген DPYDНедрібноклітинний рак легенівген YKT6Недрібноклітинний рак легенівгени CCND1, FOXM1, EGFRРак голови та шиїген WWOXГліомаген KRASГліобластомагени KRAS, STAT5B, NANOGРак молочної залозигени C/EBPα, HER2Рак ниркиген KRASКолоректальний ракгени EGFR, PIK3CAРак печінкигени KRAS, ITGB1Рак ендометріюген POGLUT1 Було встановлено, що miR-134 сприяє апоптозу клітин недрібноклітинного раку легенів, підвищуючи вихід каспази-3 і каспази-7 та зменшуючи експресію білка Bcl2. У дослідженнях in vitro було показано роль miR-134 в апоптозі клітин шляхом інгібування клітинного циклу, тоді як рівень розщепленого PARP, який є ознакою апоптозу клітин, був підвищений у експериментах in vivo. STAT5B і KRAS у дослідженнях були ідентифіковані як відповідні гени-мішені miR-134, оскільки дана мікроРНК пригнічувала експресію STAT5B і KRAS у клітинах гліобластоми. Подібне явище спостерігалося і в іншому дослідженні гліобластоми, яке також підтвердило за допомогою проточної цитометрії, що miR-134 посилює апоптоз клітин. Однак, у випадку дрібноклітинного раку легенів miR-134 зменшує апоптоз пухлинних клітин, і після лікування за допомогою анти-miR-134 спостерігався зворотний результат.
Щодо процесу метастазування, то і в цьому процесі miR-134 має вагому роль при патогенезі ракових захворювань. Так, для різних клітинних ліній недрібноклітинного раку легень висока експресія miR-134 погіршувала вторгнення ракових клітин, що може бути обумовлено її впливом на епітеліально-мезенхімальний перехід. У гліомі, після зараження клітинної лінії U251 miR-134, вторгнення клітин помітно зменшувалося завдяки взаємодії KRAS та miR-134. В іншому дослідженні надмірна експресія miR-134 суттєво пригнічувала інвазію клітин гліобластоми U87 і метастазування шляхом взаємодії miR-134 з мРНК NANOG.
YKT6, білок SNARE, корелює з розвитком клітин раку молочної залози, його рівень підвищений у хворих на рак молочної залози з мутацією p53. Було виявлено, що YKT6 є ключовою молекулою в регуляції вивільнення екзосом у клітинах раку легенів і, що регулюється за участі miR-134 та miR-135b.
miR-134 та епілепсія Підвищена експресія miR-134 спостерігалася у декількох експериментальних моделях епілепсії та у виділеній скроневій частці мозку у хворих на епілепсію. Також було продемонстровано, що зменшення експресії мікроРНК-134 у мозку гризунів за допомогою антисмислових олігонуклеотидів може збільшити пороги судом і послабити епілептичний статус. Тобто, пригнічення мікроРНК-134 після епілептичного снападу може сильно знизити частоту спонтанних повторних нападів. Окрім того, також повідомлялося про зміну рівня miR-134 у плазмі крові у пацієнтів з епілепсією, що дозволяє припустити, що мікроРНК-134 може мати діагностичне значення як біомаркер захворювання.
У дослідженні Jimenez-Mateos разом з колегами показали, що пригнічення експресії miR-134 in vivo з використанням антагомірів (анти-мікроРНК) зменшує щільність дендритних шипиків у пірамідному шарі зони СА3 гіпокампа на 21%, що зробило мишей несприйнятливими до нападів та травм гіпокампа, спричинених епілептичним статусом. Зменшення рівня miR-134 після епілептичного статусу у мишей зменшило виникнення спонтанних нападів більш ніж на 90% і пом'якшило супутні патології після епілепсії скроневої частки. Таким чином, замовчування генів miR-134 надає тривалу супресивну та нейропротекторні дію у випадку епілепсії.
miR-134 та ішемія МікроРНК-134 є специфічною для мозку мікроРНК і по-різному експресується в тканинах мозку, що зазнали ішемічної травми. Однак, основний механізм miR-134 у регуляції ішемічної травми головного мозку залишається недостатньо вивченим. У дослідженні з використанням моделі киснево-глюкозної депривації (ГКД) нейронів гіпокампа in vitro, було виявлено, що надмірна експресія miR-134, опосередкована зараженням рекомбінантним аденоасоційованим вірусом (AAV), суттєво сприяє загибелі нейронів, спричиненій ГКД / реоксигенацією, тоді як інгібування miR-134 забезпечувало захисні ефекти проти загибелі клітин, індукованої ГКД / реоксигенацією. Більше того, експресія CREB - білок, що зв’язує циклічний АМФ (cAMP), який є передбачуваною мішенню miR-134, є зниженою чи підвищеною за рахунок надмірної експресії або інгібування miR-134, відповідно. Пряма взаємодія між miR-134 та 3′-нетрансльованою областю (UTR) мРНК CREB була підтверджена подвійним аналізом репортера люциферази. Надмірна експресія miR-134 також пригнічувала експресію нейротропного фактора мозку (BDNF) та регулятора апоптозу Bcl-2, тоді як інгібування miR-134 збільшувало експресію BDNF та Bcl-2 у нейронах після ГКД / реоксигенації. Цікаво, що нокдаун CREB за допомогою CREB міРНК скасував захисний ефект анти-miR-134 щодо клітин, уражених внаслідок індукованої ГКД / реоксигенацією. Тобто припускається, що зниження експресії miR-134 пом'якшує наслідки ішемічного ушкодження за рахунок посилення експресії CREB та BDNF, що може бути потенційною терапевтичною мішенню при ішемічному ушкоджені мозку.
Бази данних про miR-134 +Таблиця 2. Ідентифікатори miR-134 у базах данихНазва бази данних Ідентифікатор мікроРНКRfamRF00699miRBaseMI0000474 miRBase familyMIPF0000112 NCBI Gene406924 HGNC31519
Примітки