Y РНК и контроль репликации ДНК

Ещё в 80х годах прошлого столетия в крови людей, больных системной красной волчанкой были найдены короткие РНК, связанные с белками, названные, впоследствии Y РНК. В клетке эти молекулы локализуются как в ядре, так и в цитоплазме, в фазу клеточного цикла G1 их находят в большом количестве на ДНК, прежде всего, на ориджинах репликации в эухроматине. Онивходят в состав белкового комплекса, образующегося на ориджине в эту стадию клеточного цикла. Однако, когда репликация начинается, Y РНК покидают ориджины и не участвуют в ней. Похожие, высококонсервативные молекулы были найдены и у других позвоночных. Обнаружены они также и у нематод и устойчивого в воздействию радиации микроорганизма Deinococcus radiodurans. В то де время, найти подобных молекул у дрожжей, растений и насекомых пока не удалось.

У человека описано четыре варианта Y РНК,  названные Y1, Y3, Y4  и Y5, обнаружена также укороченная форма Y1, названная Y2. Наиболее представленными являются молекулы Y1 и Y3 несколько меньше содержание в клетках Y5, а наиболее “редким” вариантом является Y4.  Однако, если ингибировать любую из этих молекул, репликация ДНК остановится, поскольку её инициация зависит от присутствия этих молекул. С другой стороны, если внести в бесклеточную смесь при таком эксприменте какую либо из Y РНК в повышенной концентрации, она способна будет функционально заместить ингибированную молекулу. Более того, заместить недостающую Y РНК можно даже используя аналогичную Y РНК от организма другого вида. Нельзя сказать, чо функционально все молекулы Y РНК идентичны. По крайней мере, некоторые различия удалось установить, изучая их локализацию в клетке. В частности, Y5 преимущественно локализуется в районе ядрышка, и, вероятно, участвует в его репликации.

Вторичная структура Y РНК консервативна. Общей чертой является наличие характерных шпилек и петель. 3’ и 5’ концы молекулы образуют нижнюю шпильку, на конце которой находится несколько остатков уридина. Над данной структурой располагается петля, завершающаяся верхней шпилькой. Верхняя шпилька - структура, необходимая для регуляции репликации. Нарушения её последовательности могут болкировать процесс удвоения ДНК. С другой стороны, изменения последовательности нижней шпильки не приводили к подобному эффекту.

Клеточный цикл  последовательность событий, которые происходят с клеткой в течение её жизни - до гибели или до следующего деления. Этот процесс контролируется сигналами извне и внутренними механизмами. В клеточном цикле принято выделять интерфазу, когда клетка готовится к делению и, собственно, деление, митоз. В интерфазе выделяют фазу G1-фазу, фазу начального роста, во время которой идет синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов, S-фаза является периодом удвоения ДНК, а в фазу G2 идет подготовка к митозу. На самом деле, если клетка идёт по пути дальнейшего размножения, первые процессы подготовки к делению начинаются уже на исходе фазы G1. Собственно, в этот период и задействована Y РНК. Неизвестно, какой именно механизм лежит в основе реализации её регулирующей функции, взаимодействует ли она с ориджином непосредственно или её влияние опосредовано связывающимися с ней белками. Тем не менее, если этого, прямого или же опосредованного взаимодействия не происходит, клетка не переходит в следующую фазу цикла, фазу S, когда формируются репликативные вилки и происходит удвоение ДНК. Однако, если репликация ДНК уже началась, она может продолжаться и в случае, если Y РНК ингибирована. Таким образом, этот процесс уже не зависит от присутствия Y РНК на ориджинах или в каких-либо других участках ДНК. Конечно, репликация ДНК регулируется многими механизмами, однако, возможно, связывание Y РНК является тем фактором, который определяет репликацию генома в ходе клеточного цикла полностью, и один единственный раз.