Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1057810.32607/20758251-2013-5-4-83-93Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleAlu- and 7SL RNA Analogues Suppress MCF-7 Cell Viability through Modulating the Transcription of Endoplasmic Reticulum Stress Response GenesАналоги Alu- и 7SL РНК подавляют жизнеспособность клеток MCF-7, модулируя транскрипцию генов ответа на стресс эндоплазматического ретикулумаBaryakinD. N.БарякинД. Н.
Russian Federation
baryakindn@niboch.nsc.ruSemenovD. V.СеменовД. В.
Russian Federation
baryakindn@niboch.nsc.ruSavelуevaA. V.СавельеваA. В.
Russian Federation
baryakindn@niboch.nsc.ruKovalO. A.КовальO. A.
Russian Federation
baryakindn@niboch.nsc.ruRabinovI. V.РабиновИ. В.
Russian Federation
baryakindn@niboch.nsc.ruKuliginaE. V.КулигинаE. В.
Russian Federation
baryakindn@niboch.nsc.ruRiсhterV. A.РихтерВ. A.
Russian Federation
baryakindn@niboch.nsc.ruInstitute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут химической биологии и фундаментальной медицины СО РАНNovosibirsk State UniversityНовосибирский национальный исследовательский государственный университет1512201354VOL 5, NO4 (2013)ТОМ 5, №4 (2013)839317012020Copyright ©; 2013, Baryakin D.N., Semenov D.V., Savelуeva A.V., Koval O.A., Rabinov I.V., Kuligina E.V., Riсhter V.A.Copyright ©; 2013, Барякин Д.Н., Семенов Д.В., Савельева A.В., Коваль O.A., Рабинов И.В., Кулигина E.В., Рихтер В.A.2013Baryakin D.N., Semenov D.V., Savelуeva A.V., Koval O.A., Rabinov I.V., Kuligina E.V., Riсhter V.A.Барякин Д.Н., Семенов Д.В., Савельева A.В., Коваль O.A., Рабинов И.В., Кулигина E.В., Рихтер В.A.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10578

11% of the human genome is composed of Alu-retrotransposons, whose transcription by RNA polymerase III (Pol III) leads to the accumulation of several hundreds to thousands of Alu-RNA copies in the cytoplasm. Expression of Alu-RNA Pol III is significantly increased at various levels of stress, and the increase in the Alu-RNA level is accompanied by a suppression of proliferation, a decrease in viability, and induction of apoptotic processes in human cells. However, the question about the biological functions of Pol III Alu-transcripts, as well as their mechanism of action, remains open. In this work, analogues of Alu-RNA and its evolutionary ancestor, 7SL RNA, were synthesized. Transfection of human breast adenocarcinoma MCF-7 cells with the Alu-RNA and 7SL RNA analogues is accompanied by a decrease in viability and by induction of proapoptotic changes in these cells. The analysis of the combined action of these analogues and actinomycin D or tamoxifen revealed that the decreased viability of MCF-7 cells transfected with Alu-RNA and 7SL RNA was due to the modulation of transcription. A whole transcriptome analysis of gene expression revealed that increased gene expression of the transcription regulator NUPR1 (p8), as well as the transcription factor DDIT3 (CHOP), occurs under the action of both the Alu- and 7SL RNA analogues on MCF-7 cells. It has been concluded that induction of proapoptotic changes in human cells under the influence of the Alu-RNA and 7SL RNA analogues is related to the transcriptional activation of the genes of cellular stress factors, including the endoplasmic reticulum stress response factors.

Геном человека на 11% состоит из Alu-ретротранспозонов, транскрипция которых РНК-полимеразой III (Pol III) приводит к накоплению от нескольких сотен до тысяч копий Alu-РНК в цитоплазме. Экспрессия Pol III Alu-РНК существенно возрастает при различных стрессах, а повышение уровня Alu-РНК сопровождается подавлением пролиферации, снижением жизнеспособности и индукцией апоптотических процессов в клетках человека. Однако вопрос о биологических функциях Pol III Alu-транскриптов, а также механизм их действия в настоящее время остается открытым. В представленной работе синтезированы аналоги Alu-РНК и ее эволюционного предшественника 7SL РНК. Трансфекция клеток аденокарциномы молочной железы человека MCF-7 аналогами Alu-РНК и 7SL РНК сопровождается снижением жизнеспособности и индукцией проапоптотических изменений в этих клетках. Анализ совместного действия этих аналогов и актиномицина D или тамоксифена показал, что снижение жизнеспособности клеток MCF-7, трансфицированных Alu-РНК и 7SL РНК, обусловлено модуляцией транскрипции. В результате полнотранскриптомного анализа экспрессии генов установлено, что под действием аналогов и Alu-, и 7SL РНК в клетках MCF-7 усиливается экспрессия генов регулятора транскрипции NUPR1 (p8), а также фактора транскрипции DDIT3 (CHOP). Сделан вывод, что индукция проапоптотических изменений клеток человека под действием аналогов Alu-РНК и 7SL РНК связана с активацией транскрипции генов факторов клеточного стресса, в том числе факторов ответа на стресс эндоплазматического ретикулума.

Alu-repeatsAlu-RNA7SL RNAMCF-7 human breast adenocarcinoma cellsAlu-повторыAlu-РНК7SL РНКклетки аденокарциномы молочной железы человека MCF-7This work was supported by the RFBR (grant No. 13-04-01058), Interdisciplinary Integration Project of the Presidium of the SB RAS No. 84 (2012–2014).Работа поддержана РФФИ (грант № 13-04-01058), междисциплинарным интеграционным проектом Президиума СО РАН № 84 (2012–2014 гг.).[1] International Human Genome Sequencing Consortium // Nature 2001, V.409, №6822, P.860-921[2] Deininger P.L., Batzer M.A. // Genome Res. 2002, V.12, №10, P.1455-1465[3] Batzer M.A., Deininger P.L., Hellmann-Blumberg U., Jurka J., Labuda D., Rubin C.M., Schmid C.W., Zietkiewicz E., Zuckerkandl E. // J. Mol. Evol. 1996, V.42, №1, P.3-6[4] Jurka J., Krnjajic M., Kapitonov V.V., Stenger J.E., Kokhanyy O. // Theor. Popul. Biol. 2002, V.61, №4, P.519-530[5] Dewannieux M., Esnault C., Heidmann T. // Nat. Genet. 2003, V.35, №1, P.41-48[6] Batzer M.A., Deininger P.L. // Nat. Rev. Genet. 2002, V.3, №5, P.370-379[7] Liu W.M., Maraia R.J., Rubin C.M., Schmid C.W. // Nucleic Acids Res. 1994, V.22, №6, P.1087-1095[8] Liu W.M., Chu W.M., Choudary P.V., Schmid C.W. // Nucleic Acids Res. 1995, V.23, №10, P.1758-1765[9] Shaikh T.H., Roy A.M., Kim J., Batzer M.A., Deininger P.L. // J. Mol. Biol. 1997, V.271, №2, P.222-234[10] Maraia R.J., Driscoll C.T., Bilyeu T., Hsu K., Darlington G.J. // Mol. Cell Biol. 1993, V.13, №7, P.4233-4241[11] Sarrowa J., Chang D.Y., Maraia R.J. // Mol. Cell Biol. 1997, V.17, №3, P.1144-1151[12] Häsler J., Strub K. // Nucleic Acids Res. 2006, V.34, №19, P.5491-5497[13] Sakamoto K., Fordis C.M., Corsico C.D., Howard T.H., Howard B.H. // J. Biol. Chem. 1991, V.266, №5, P.3031-3038[14] Chu W.M., Ballard R., Carpick B.W., Williams B.R., Schmid C.W. // Mol. Cell Biol. 1998, V.18, №1, P.58-68[15] Rubin C.M., Kimura R.H., Schmid C.W. // Nucleic Acids Res. 2002, V.30, №14, P.3253-3261[16] Hasler J., Strub K. // Nucleic Acids Res. 2006, V.34, №8, P.2374-2385[17] Bovia F., Wolff N., Ryser S., Strub K. // Nucleic Acids Res. 1997, V.25, №2, P.318-326[18] Chang D.Y., Hsu K., Maraia R.J. // Nucleic Acids Res. 1996, V.24, №21, P.4165-4170[19] 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[20] Yakovchuk P., Goodrich J.A., Kugel J.F. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009, V.106, №14, P.5569-5574[21] Kaneko H., Dridi S., Tarallo V., Gelfand B.D., Fowler B.J., Cho W.G., Kleinman M.E., Ponicsan S.L., Hauswirth W.W., Chiodo V.A. // Nature 2011, V.471, №7338, P.325-330[22] Tarallo V., Hirano Y., Gelfand B.D., Dridi S., Kerur N., Kim Y., Cho W.G., Kaneko H., Fowler B.J., Bogdanovich S. // Cell. 2012, V.149, №4, P.847-859[23] Galluzzi L., Vitale I., Kepp O., Seror C., Hangen E., Perfettini J.L., Modjtahedi N., Kroemer G. // Methods Enzymol. 2008, V.442, P.355-374[24] Stepanov G.A., Semenov D.V., Savelyeva A.V., Kuligina E.V., Koval O.A., Rabinov I.V., Richter V.A. // Biomed. Res. 2013, P.e.656158[25] Kroemer G., Galluzzi L., Brenner C. // Physiol. Rev. 2007, V.87, №1, P.99-163[26] Demchenko A.P. // Exp. Oncol. 2012, V.34, №3, P.263-268[27] Berridge M.V., Herst P.M., Tan A.S. // Biotechnol. Annu. Rev. 2005, V.11, P.127-152[28] Siddik Z.H. // Oncogene. 2003, V.22, №47, P.7265-7279[29] Balachandran S., Barber G.N. // Meth. Mol. Biol. 2007, V.383, P.277-301[30] Lindner D.J., Kolla V., Kalvakolanu D.V., Borden E.C. // Mol. Cell Biochem. 1997, V.167, №1-2, P.169-177[31] Iacopino F., Robustelli della Cuna G., Sica G. // Int. J. Cancer. 1997, V.71, №6, P.1103-1108[32] Der S.D., Zhou A., Williams B.R., Silverman R.H. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998, V.95, №26, P.15623-15628[33] Goruppi S., Iovanna J.L. // J. Biol. Chem. 2010, V.285, №3, P.1577-1581[34] Guo X., Wang W., Hu J., Feng K., Pan Y., Zhang L., Feng Y. // Anat. Rec. (Hoboken). 2012, V.295, №12, P.2114-2121[35] Carracedo A., Lorente M., Egia A., Blázquez C., García S., Giroux V., Malicet C., Villuendas R., Gironella M., González-Feria L. // Cancer Cell. 2006, V.9, №4, P.301-312[36] Tabas I., Ron D. // Nat. Cell Biol. 2011, V.13, №3, P.184-190[37] Riemer J., Appenzeller-Herzog C., Johansson L., Bodenmiller B., Hartmann-Petersen R., Ellgaard L. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009, V.106, №35, P.14831-14836[38] Siu F., Chen C., Zhong C., Kilberg M.S. // J. Biol. Chem. 2001, V.276, №51, P.48100-48107