Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1035710.32607/20758251-2017-9-4-13-25ReviewsОбзорыResearch ArticleNon-coding RNAs As Transcriptional Regulators In EukaryotesНекодирующие РНК, регулирующие транскрипцию в клетках эукариотBureninaO. Yu.БуренинаO. Ю.
Russian Federation
alunit@inbox.ruOretskayaT. S.ОрецкаяT. С.
Russian Federation
alunit@inbox.ruKubarevaE. A.КубареваE. A.
Russian Federation
alunit@inbox.ruSkolkovo Institute of Science and TechnologyСколковский институт науки и технологийLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваBelozersky Institute of Physico-Chemical BiologyМосковский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваBelozersky Institute of Physico-Chemical Biology1512201794VOL 9, NO4 (2017)ТОМ 9, №4 (2017)132517012020Copyright ©; 2017, Burenina O.Y., Oretskaya T.S., Kubareva E.A.Copyright ©; 2017, Буренина O.Ю., Орецкая T.С., Кубарева E.A.2017Burenina O.Y., Oretskaya T.S., Kubareva E.A.Буренина O.Ю., Орецкая T.С., Кубарева E.A.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10357

Non-coding RNAs up to 1,000 nucleotides in length are widespread in eukaryotes and fulfil various regulatory functions, in particular during chromatin remodeling and cell proliferation. These RNAs are not translated into proteins: thus, they are non-coding RNAs (ncRNAs). The present review describes the eukaryotic ncRNAs involved in transcription regulation, first and foremost, targeting RNA polymerase II (RNAP II) and/or its major proteinaceous transcription factors. The current state of knowledge concerning the regulatory functions of SRA and TAR RNA, 7SK and U1 snRNA, GAS5 and DHFR RNA is summarized herein. Special attention is given to murine B1 and B2 RNAs and human Alu RNA, due to their ability to bind the active site of RNAP II. Discovery of bacterial analogs of the eukaryotic small ncRNAs involved in transcription regulation, such as 6S RNAs, suggests that they possess a common evolutionary origin.

В клетках эукариот обнаружено множество относительно небольших (длиной до 1000 нуклеотидных остатков) молекул РНК, выполняющих различные регуляторные функции, в том числе при ремоделировании хроматина и пролиферации. Эти РНК не подвергаются трансляции, т.е. являются некодирующими (нкРНК). В обзоре описаны нкРНК эукариот, участвующие в регуляции транскрипции главным образом посредством взаимодействия с РНК-полимеразой II (РНКП II) и/или с ее основными факторами транс крипции белковой природы. Обобщены сведения о регуляторных функциях SRA РНК, 7SK и TAR РНК, U1 мяРНК, GAS5 РНК и DHFR РНК. Особое внимание уделено свойствам B1 и B2 РНК мыши и Alu РНК человека, способных связываться с активным центром РНКП II. Обнаружение бактериальных аналогов малых нкРНК эукариот, вовлеченных в регуляцию транскрипции, а именно 6S РНК, позволяет предположить общность их эволюционного происхождения.

noncoding RNAsRNA polymerasetranscription regulationнекодирующие РНКРНК-полимеразарегуляция транскрипцииThis work was carried out under the grant of the Russian Science Foundation (No. 14-24-00061).Работа выполнена в рамках гранта РНФ (№ 14-24-00061).[1] Yang Z., Li X., Yang Y., He Z., Qu X., Zhang Y. // Cell Death Dis. 2016, V.7, №9, e2389[2] Francia S. // Front Genet. 2015, V.13, №6, P.320[3] Kaikkonen M.U., Lam M.T.Y., Glass C.K. // Cardiovasc. Res. 2011, V.90, №3, P.430-440[4] Castelnuovo M., Stutz F. // Curr. Opin. Cell Biol. 2015, V.34, P.16-22[5] Esteller M. // Nat. Rev. Genet. 2011, V.12, №12, P.861-874[6] Khurana E., Fu Y., Chakravarty D., Demichelis F., Rubin M.A., Gerstein M. // Nat. Rev. Genet. 2016, V.17, №2, P.93-108[7] Lopez-Pajares V. // Pflug. Arch. 2016, V.468, №6, P.971-981[8] Iwasaki Y.W., Siomi M.C., Siomi H. // Annu. Rev. Biochem. 2015, V.84, P.405-433[9] Yan B.X., Ma J.X. // Cell Mol. Life Sci. 2012, V.69, №17, P.2833-2842[10] Lam M.T., Li W., Rosenfeld M.G., Glass C.K. // Trends Biochem. Sci. 2014, V.39, №4, P.170-182[11] St. Laurent G., Wahlestedt C., Kapranov P. // Trends Genet. 2015, V.31, №5, P.239-251[12] Rutenberg-Schoenberg M., Sexton A.N., Simon M.D. // Annu. Rev. Genomics Hum. Genet. 2016, V.17, P.69-94[13] Eidem T.M., Kugel J.F., Goodrich J.A. // J. Mol. Biol. 2016, V.428, №12, P.2652-2659[14] Boon R.A., Jaé N., Holdt L., Dimmeler S. // J. Am. Coll. Cardiol. 2016, V.67, №10, P.1214-1226[15] Walters R.D., Kugel J.F., Goodrich J.A. // IUBMB Life. 2009, V.61, №8, P.831-837[16] Kettenberger H., Eisenführ A., Brueckner F., Theis M., Famulok M., Cramer P. // Nat. Struct. Mol. Biol. 2006, V.13, №1, P.44-48[17] Mondragón E., Maher L.J. // Nucl. Acids Ther. 2016, V.26, №1, P.29-43[18] Kramerov D.A., Vassetzky N.S. // Heredity. 2011, V.107, №6, P.487-495[19] Fornace A.J.Jr., Alamo I.Jr., Hollander M.C., Lamoreaux E. // Exp. Cell Res. 1989, V.182, №1, P.61-74[20] Elbarbary R.A., Lucas B.A., Maquat L.E. // Science. 2016, V.351, №6274, aac7247[21] Ponicsan S.L., Kugel J.F., Goodrich J.A. // Curr. Opin. Genet. Dev. 2010, V.20, №2, P.149-155[22] Vassetzky N.S., Ten O.A., Kramerov D.A. // Gene. 2003, V.319, P.149-160[23] Mariner P.D., Walters R.D., Espinoza C.A., Drullinger L.F., Wagner S.D., Kugel J.F., Goodrich J.A. // Molecular Cell 2008, V.29, №4, P.499-509[24] Allen T.A., Von Kaenel S., Goodrich J.A., Kugel J.F. // Nat. Struct. Mol. Biol. 2004, V.11, №9, P.816-821[25] Espinoza C.A., Allen T.A., Hieb A.R., Kugel J.F., Goodrich J.A. // Nat. Struct. Mol. Biol. 2004, V.11, №9, P.822-829[26] Kassube S.A., Fang J., Grob P., Yakovchuk P., Goodrich J.A., Nogales E. // J. Mol. Biol. 2013, V.425, №19, P.3639-3648[27] Wagner S.D., Kugel J.F., Goodrich J.A. // Mol. Cell Biol. 2010, V.30, №1, P.91-97[28] Kramerov D.A., Vassetzky N.S. // Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA 2011, V.2, P.772-786[29] Allen T.A., Von Kaenel S., Goodrich J.A., Kugel J.F. // Nat. Struct. Mol. Biol. 2004, V.11, №9, P.816-821[30] Bladon T.S., Frégeau C.J., McBurney M.W. // Mol. Cell Biol. 1990, V.10, №8, P.4058-4067[31] Espinoza C.A., Goodrich J.A., Kugel J.F. // RNA. 2007, V.13, №4, P.583-596[32] Ponicsan S.L., Kugel J.F., Goodrich J.A. // Noncoding RNA. 2015, V.1, P.4-16[33] Sansó M., Fisher R.P. // Transcription. 2013, V.4, №4, P.146-152[34] Wagner S.D., Yakovchuk P., Gilman B., Ponicsan S.L., Drullinger L.F., Kugel J.F., Goodrich J.A. // EMBO J. 2013, V.32, №6, P.781-790[35] Flores R., Ruiz-Ruiz S., Serra P. // Semin Liver Dis. 2012, V.32, №3, P.201[36] Burenina O.Y., Elkina D.A., Hartmann R.K., Oretskaya T.S., Kubareva E.A. // Biochemistry (Mosc). 2015, V.80, P.1429-1446[37] Guiro J., O’Reilly D. // WIREs RNA. 2015, V.6, №1, P.79-92[38] Kwek K.Y., Murphy S., Furger A., Thomas B., O’Gorman W., Kimura H., Proudfoot N.J., Akoulitchev A. // Nat. Struct. Biol. 2002, V.9, №11, P.800-805[39] Leichter M., Marko M., Ganou V., Patrinou-Georgoula M., Tora L., Guialis A. // Biochim. Biophys. Acta. 2011, V.1814, №12, P.1812-1824[40] Masters J.N., Attardi G. // Mol. Cell. Biol. 1985, V.5, №3, P.493-500[41] Blume S.W., Meng Z., Shrestha K., Snyder R.C., Emanuel P.D. // J. Cell Biochem. 2003, V.88, №1, P.165-180[42] Martianov I., Ramadass A., Serra Barros A., Chow N., Akoulitchev A. // Nature 2007, V.445, №7128, P.666-670[43] Yang Z., Zhu Q., Luo K., Zhou Q. // Nature 2001, V.414, №6861, P.317-322[44] Nguyen V.T., Kiss T., Michels A.A., Bensaude O. // Nature 2001, V.414, №6861, P.322-325[45] Wei P., Garber M.E., Fang S.M., Fischer W.H., Jones K.A. // Cell. 1998, V.20, №4, P.451-462[46] Jonkers I., Lis J.T. // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2015, V.16, №3, P.167-177[47] McNamara R.P., Bacon C.W., D’Orso I. // Cell Cycle. 2016, V.15, №16, P.2115-2123[48] Peterlin B.M., Brogie J.E., Price D.H. // Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA 2012, V.3, №1, P.92-103[49] Wassarman D.A., Steitz J.A. // Mol. Cell. Biol. 1991, V.11, №7, P.3432-3445[50] Gupta S., Busch R.K., Singh R., Reddy R. // J. Biol. Chem. 1990, V.265, №31, P.19137-19142[51] D’Orso I. // RNA Biol. 2016, V.13, №6, P.545-553[52] Quaresma A.J.C., Bugai A., Barboric M. // Nucleic Acids Research 2016, V.44, №16, P.7527-7539[53] Liu W., Ma Q., Wong K., Li W., Ohgi K., Zhang J., Aggarwal A., Rosenfeld M.G. // Cell. 2013, V.155, №7, P.1581-1595[54] Karn J., Stoltzfus M.C. // Cold Spring Harb. Perspect Med. 2012, V.2, №2, a006916[55] Tahirov T.H., Babayeva N.D., Varzavand K., Cooper J.J., Sedore S.C., Price D.H. // Nature 2010, V.465, №7299, P.747-751[56] Zhou M., Halanski M.A., Radonovich M.F., Kashanchi F., Peng J., Price D.H., Brady J.N. // Mol. Cell. Biol. 2000, V.20, №14, P.5077-5086[57] Krueger B.J., Varzavand K., Cooper J.J., Price D.H. // PLoS One. 2010, V.5, №8, e12335[58] Ott M., Geyer M., Zhou Q. // Cell Host Microbe. 2011, V.10, №5, P.426-435[59] Ji X., Zhou Y., Pandit S., Huang J., Li H., Lin C.Y., Xiao R., Burge C.B., Fu X.D. // Cell. 2013, V.153, №4, P.855-868[60] Leygue E. // Nucl. Recept. Signal. 2007, V.5, e006[61] Liu C., Wu H.T., Zhu N., Shi Y.N., Liu Z., Ao B.X., Liao D.F., Zheng X.L., Qin L. // Clin. Chim. Acta. 2016, V.459, P.137-146[62] Caretti G., Schiltz R.L., Dilworth F.J., Di Padova M., Zhao P., Ogryzko V., Fuller-Pace F.V., Hoffman E.P., Tapscott S.J., Sartorelli V. // Dev. Cell. 2006, V.11, №4, P.547-560[63] Colley S.M., Leedman P.J. // Biochimie. 2011, V.93, №11, P.1966-1972[64] Lanz R.B., Razani B., Goldberg A.D., O’Malley B.W. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002, V.99, №25, P.16081-16086[65] Novikova I.V., Hennelly S.P., Sanbonmatsu K.Y. // Nucleic Acids Research 2012, V.40, №11, P.5034-5051[66] Sanbonmatsu K.Y. // Biochim. Biophys. Acta. 2016, V.1859, №1, P.41-45[67] Jung E., Jang S., Lee J., Kim Y., Shin H., Park H.S., Lee Y. // Mol. Biol. Rep. 2016, V.43, №10, P.1019-1025[68] Zhao X., Patton J.R., Ghosh S.K., Fischel-Ghodsian N., Shen L., Spanjaard R.A. // Mol. Endocrinol. 2007, V.21, №3, P.686-699[69] Ghosh S.K., Patton J.R., Spanjaard R.A. // Biochemistry. 2012, V.51, №41, P.8163-8172[70] McKay D.B., Xi L., Barthel K.K., Cech T.R. // J. Mol. Biol. 2014, V.426, №8, P.1766-1785[71] Hube F., Velasco G., Rollin J., Furling D., Francastel C. // Nucleic Acids Research 2011, V.39, №2, P.513-525[72] Tani H., Torimura M., Akimitsu N. // PLoS One. 2013, V.8, №1, e55684[73] Pickard M.R., Williams G.T. // Genes. 2015, V.6, №3, P.484-499[74] Yu X., Li Z. // Oncol Lett. 2015, V.10, №3, P.1953-1958[75] Mayama T., Marr A.K., Kino T. // Horm. Metab. Res. 2016, V.48, №8, P.550-557[76] Kino T., Hurt D.E., Ichijo T., Nader N., Chrousos G.P. // Sci. Signal. 2010, V.3, №107, ra8[77] Pickard M.R., Williams G.T. // Oncotarget. 2016, V.7, №9, P.10104-10116[78] Guo C., Song W., Sun P., Jin L., Dai H. // J. Biomed. Sci. 2015, V.22, P.100[79] Qian X., Xu C., Zhao P., Qi Z. // Virology 2016, V.492, P.155-165[80] Kuwabara T., Hsieh J., Nakashima K., Taira K., Gage F.H. // Cell. 2004, V.116, №6, P.779-793[81] Peyman J.A. // Biol. Reprod. 1999, V.60, №1, P.23-31[82] Shamovsky I., Ivannikov M., Kandel E.S., Gershon D., Nudler E. // Nature 2006, V.440, №7083, P.556-560[83] Meng X., Li X., Zhang P., Wang J., Zhou Y., Chen M. // Brief Bioinform. 2017, V.18, №4, P.547-557[84] Li Z., Huang C., Bao C., Chen L., Lin M., Wang X., Zhong G., Yu B., Hu W., Dai L. // Nat. Struct. Mol. Biol. 2015, V.22, №3, P.256-264[85] Chen L.L., Yang L. // Trends Cell Biol. 2017, V.27, №7, P.480-490[86] Zovoilis A., Cifuentes-Rojas C., Chu H.P., Hernandez A.J., Lee J.T. // Cell. 2016, V.167, №7, P.1788-1802