Streszczenie

Potranskrypcyjna regulacja puli mRNA jest podstawowym procesem koordynującym prawidłowe funkcjonowanie komórek. Właściwa liczba cząsteczek RNA w komórkach, pozwala im na szybką adaptację w odpowiedzi na zmieniające się warunki otoczenia bez konieczności aktywacji translacji. Jednym z procesów istotnych w utrzymaniu homeostazy RNA jest precyzyjnie regulowana szybkość jego degradacji.

Białkiem zaangażowanym w ten proces jest RNaza MCPIP1, której funkcja została opisana w 2009 roku. Białko to, w swojej strukturze zawiera domenę palca cynkowego odpowiedzialną za wiązanie RNA oraz domenę katalityczną, która bierze udział w endonukleolitycznym trawieniu cząsteczek RNA. Substratami MCPIP1 są zarówno endogenne mRNA, miRNA, jak i RNA wirusów. Choć nie jest jeszcze znana struktura MCPIP1, wiadomo jak zbudowane jest centrum aktywne tego enzymu, oraz jakie motywy w sekwencji RNA są rozpoznawane i trawione – MCPIP1 tnie RNA w obrębie struktury spinki. Szerokie spektrum substratów MCPIP1 powoduje, że białko to jest zaangażowane w regulację wielu procesów biologicznych, takich jak m. in. regulacja stanu zapalnego, różnicowanie komórek, rozwój nowotworów czy infekcje wirusowe. W niniejszym artykule podsumowano najważniejsze odkrycia dotyczące funkcji białka MCPIP1.

Odkrycie białka MCPIP1

Białko MCPIP1 (monocyte chemoattractant protein-induced protein 1, alias Regnase-1) opisano po raz pierwszy w 2006 r. Gen ZC3H12A, który je koduje jest umiejscowiony na chromosomie 1 (1p34.3) i składa się z 6 eksonów oraz intronów. Długość ludzkiego genu ZC3H12A wynosi 9860 par zasad, natomiast powstałe na matrycy mRNA białko – MCPIP1 jest zbudowane z 599 aminokwasów (ryc. 1) [44]. Nazwa MCPIP1 nawiązuje do obserwacji dokonanej przez Zhou i wsp., którzy stwierdzili, że ekspresja genu ZC3H12A ulega indukcji w ludzkich monocytach stymulowanych chemokiną MCP-1 (monocyte chemoattractant protein 1) [44]. Późniejsze badania wykazały także wzrost jego ekspresji po stymulacji komórek IL-1β, TNF, czy też LPS [17, 29, 34]. Stwierdzono również, że poziom ekspresji ZC3H12A jest zróżnicowany zarówno w tkankach ludzkich jak i mysich. W komórkach ludzkich, najwyższy poziom mRNA MCPIP1 wykryto w leukocytach, choć ulega on także ekspresji m.in. w sercu, śledzionie, wątrobie, łożysku oraz w płucach [29]. Podobne wyniki zaobserwowano w mysich tkankach – produkt genu Zc3h12a wykryto w śledzionie, grasicy, płucach i jelitach [16].

Budowa i funkcje MCPIP1

Białko MCPIP1 należy do rodziny białek MCPIP, reprezentowanych przez MCPIP1, 2, 3 i 4 (kodowanych przez geny ZC3H12A, B, C i D u ludzi oraz Zc3h12a, b, c i d u myszy). Ich cechą charakterystyczną jest występowanie motywu pojedynczego palca cynkowego typu CCCH oraz domeny PIN (PilT N-terminus domain) [17]. Obecność palca cynkowego w strukturze MCPIP1 jest związana z jego aktywnością rybonukleolityczną, choć początkowo przypisywano mu funkcje czynnika transkrypcyjnego [17,44]. Dzięki badaniom in silico oraz danym eksperymentalnym wkrótce wykazano, że białko MCPIP1 ma aktywność RNazy. Aktywność ta wiąże się z występowaniem w jego strukturze N-końcowego fragmentu wykazującego homologię do tzw. domeny PIN, która jest cechą charakterystyczną białek o właściwościach RNazy [26,29].

Mimo że nie jest znana struktura przestrzenna całego białka, badania in silico oraz analiza czterech domen pozwoliły na wyróżnienie kilku regionów w obrębie MCPIP1 (ryc. 1):

Ryc. 1. Schemat budowy białka MCPIP1. Zaznaczono domeny: NTD (N-terminal domain), PRR ( proline-rich regions), PIN ( PilT N-terminus domain), palec cynkowy ZF (CCCH-type zinc-finger domain) oraz CTD (C-terminal domain). Szczegółowy opis w tekście, na podstawie [42], zmieniono

• Domena N-terminalna (NTD, N-terminal domain), która składa się z aminokwasów 45-89 [42].

• Regiony bogate w prolinę (PRR, proline-rich regions) zbudowane z aminokwasów 100-126 oraz 458-536 [44].

• Domena typu PIN (PilT N-terminus domain), aminokwasy 133-270 [12], 139-297 [39], 134-295 [42].

• Motyw pojedynczego palca cynkowego (ZF) typu CCCH (CCCH-type zinc-finger domain), aminokwasy 306-322 [16] 305-325 [12], 300-324 [39].

• Domena C-terminalna (CTD, C-terminal domain), która składa się z aminokwasów 545-598 [16,12], 544-596 [42].

W strukturze MCPIP1 domena PIN poprzedza motyw palca cynkowego, a co istotne, tworzy centrum aktywne, którego strukturę przestrzenną opisano w 2012 r. [41]. W obrębie domeny PIN występuje ujemnie naładowana kieszeń składająca się z reszt kwasów asparaginowych (Asp; 141, 225, 226, 244 i 248) oraz reszty asparaginowej (Asn; 144). Aminokwasy te biorą udział w wiązaniu atomów Mg2+ oraz odpowiadają za aktywność katalityczną białka. Eksperymenty z wykorzystaniem mutagenezy punktowej pozwoliły stwierdzić, że RNazowa aktywność białka, zależna od wiązania jonów Mg2+, jest związana z występowaniem aminokwasów w pozycjach 141, 225, 226 oraz 244 [29, 41]. Usunięcie domeny PIN ze struktury białka lub wykorzystanie postaci zmutowanej (m.in. Asp141Ala, Asp225Ala lub Asp226Ala) znosiło aktywność RNazową tego białka [29,26,41]. Warto podkreślić, że mechanizm działania MCPIP1 jest związany z rozpoznawaniem przez to białko struktury spinki do włosów występującej w RNA, która jest następnie cięta. W najnowszych badaniach opisano, że białko MCPIP1 może oddziaływać ze spinkami o różnej wielkości i różnej sekwencji nukleotydów, m.in. 6-3-6 (6 nukleotydów tworzy trzon, natomiast 3 tworzą pętle, ryc. 2A) [28]. Mimo poznania struktury domeny PIN nie wiadomo w dalszym ciągu jaki jest mechanizm rozpoznawania i wiązania struktury RNA przeznaczonej do degradacji. Wiadomo natomiast, że MCPIP1 bierze udział w degradacji transkryptów podlegających translacji z udziałem białka UPF1 [28]. Niedawno opublikowane wyniki wykazały, że aktywność katalityczna mysiego białka Mcpip1 jest regulowana przez wzajemne oddziaływania między jego domenami. Oddziaływanie między domenami NTD i PIN w obrębie jednej cząsteczki jest kluczowe dla prawidłowej aktywności enzymatycznej białka. Ponadto, domeny PIN dwóch monomerów oddziałują tworząc funkcjonalny dimer [42].

Oprócz mRNA substratami dla MCPIP1 mogą być również inne cząsteczki kwasów nukleinowych. Jak wykazały badania, MCPIP1 hamuje biogenezę miRNA przez cięcie nukleolityczne w obrębie sekwencji nukleotydowej umiejscowionej w pętli terminalnej pre-miRNA tym samym zmniejszając liczbę dojrzałych cząsteczek miRNA (ryc. 2B) [35]. Egzogenny RNA, taki jak materiał genetyczny wirusów np. HIV, HCV jest również degradowany dzięki endonukleolitycznej aktywności MCPIP1 [20,21,24 ].

Ryc. 2. Mechanizm działania białka MCPIP1. MCPIP1 jest endonukleazą, która trawi pętle RNA występujące w charakterystycznym motywie spinki do włosów. Rozpoznawane struktury przez MCPIP1 znajdują się w mRNA (A) lub miRNA (B). MCPIP1 trawi również wirusowe RNA

Aktywność endonukleolityczna MCPIP1 jest bardzo dobrze udokumentowana i nie budzi obecnie żadnych wątpliwości. Drugim procesem, w którym uczestniczy MCPIP1 jest deubikwitynacja białek [16,40]. Liang i wsp. wykazali, że nadekspresja MCPIP1 w makrofagach hodowanych in vitro zmniejsza wytwarzanie cytokin prozapalnych, takich jak TNF, IL-1β czy IL-6. Autorzy stwierdzili, że MCPIP1 bierze udział w deubikwitynacji TRAF2, TRAF3 i TRAF6. Usuwanie reszty ubikwityny z białek TRAF zmniejszało aktywację NF-κB i kinazy JNK [16]. Być może białko MCPIP1 nie ma aktywności deubikwitynazy per se, ale funkcjonuje w kompleksie z białkami TANK oraz deubikwitynazą USP10. Naukowcy opisali występowanie kompleksu TANK-MCPIP1-USP10, którego aktywność powoduje usuwanie reszt ubikwityny z białek TRAF6 i hamuje aktywację NF-κB [40]. Taki pośredni mechanizm działania MCPIP1 wydaje się bardziej prawdopodobny, ponieważ białko to nie zawiera domeny homologicznej do poznanych dotąd deubikwitynaz. Co więcej, nie opisano do tej pory żadnego białka mającego dwie aktywności enzymatyczne: RNazy i deubikwitynazy [38].

Konsekwencje delecji genu Zc3h12a in vivo

Wrodzona odpowiedź immunologiczna jest aktywowana przez stymulację receptorów rozpoznających molekularne wzorce patogenności (PAMP, pathogen associated molecular patterns). PAMP to charakterystyczne struktury drobnoustrojów, takie jak m.in. lipopolisacharyd, RNA wirusów, niemetylowane sekwencje CpG, które są selektywnie rozpoznawane przez komórki układu immunologicznego. Związanie PAMP przez receptor wyzwala kaskadę zdarzeń mających na celu eliminację patogenu i przywrócenie homeostazy organizmu. W celu identyfikacji genów, których ekspresja wzrasta w przebiegu tego typu odpowiedzi odpornościowej, mysie makrofagi stymulowano za pomocą lipopolisacharydu, który jest rozpoznawany przez receptory Toll-like typu 4 (TLR4). Stwierdzono, iż zwiększonej ekspresji ulega 214 genów, a wśród nich znajduje się gen Zc3h12a kodujący Mcpip1. W celu określenia roli tego białka w przebiegu odpowiedzi immunologicznej analizie poddano myszy pozbawione genu Zc3h12a. Zwierzęta wykazały liczne nieprawidłowości w rozwoju – m.in. zaburzenia wzrostu, powiększenie węzłów chłonnych oraz śledziony. We krwi badanych myszy wykryto zwiększoną liczbę komórek odpornościowych oraz immunoglobulin. Zaobserwowano także naciek komórek plazmatycznych do płuc, trzustki oraz przewodu żółciowego (ryc. 3) [26].

Ryc. 3. Charakterystyka myszy pozbawionych białka Mcpip1. Zwierzęta pozbawione funkcjonalnych kopii genu Zc3h12a (Zc3h12a -/-) kodującego białko Mcpip1 wykazują szereg nieprawidłowości związanych z ogólnoustrojową reakcją zapalną. Charakteryzuje je m.in. podwyższone stężenie immunoglobulin oraz cytokin prozapalnych w osoczu czy też powiększona śledziona zawierająca zwiększoną liczbę leukocytów

Inne szczegółowe badania wykazały, iż u ośmiotygodniowych myszy pozbawionych genu Zc3h12a doszło do znaczących zaburzeń rozwoju narządów limfatycznych: grasicy, węzłów chłonnych oraz śledziony. W grasicy nie rozwinęła się kora, a rdzeń był znacznie powiększony, natomiast w korze węzłów chłonnych nie występowały grudki limfatyczne. W śledzionie doszło do rozrostu miazgi czerwonej oraz niedorozwoju miazgi białej, zaobserwowano także obniżoną liczbę limfocytów B i T, podwyższoną liczbę neutrofilów, nadmierną aktywację limfocytów T oraz zwiększone różnicowanie limfocytów B do komórek plazmatycznych. Wykryto infiltrację limfocytów B i makrofagów do płuc oraz neutrofilów i makrofagów w okolice triady wątrobowej, a także akumulację przeciwciał klasy IgM oraz IgG w skórze, płucach, aorcie i śledzionie. Ogólnoustrojowy stan zapalny zaobserwowany u tych zwierząt był związany również ze znacząco podwyższonym poziomem cytokin prozapalnych zarówno w osoczu, jak i w śledzionie badanych zwierząt [27]. W wyniku tych zaburzeń doszło do śmierci 90% badanych zwierząt w ciągu 12 tygodni od urodzenia [26,27]. Dzięki uzyskanym wynikom stwierdzono, iż MCPIP1 jest ważnym regulatorem stanu zapalnego, a jego brak przyczynia się do rozwoju poważnych zaburzeń immunologicznych. Podobny fenotyp wykazały myszy pozbawione receptora LDL, którym przeszczepiono szpik kostny od myszy pozbawionych genu Zc3h12a. Model ten wykorzystano do badania rozwoju miażdżycy u zwierząt karmionych paszą eksperymentalną typu „western diet”, która jest wzbogacona w nasycone kwasy tłuszczowe, cukry proste oraz cholesterol, co odzwierciedla skład pokarmu spożywanego powszechnie przez przedstawicieli społeczeństw zachodnich. Myszy wykazały zaburzenia wzrostu, anemię, powiększenie węzłów chłonnych i śledziony, dezorganizację grasicy, infiltrację komórek układu odpornościowego do wątroby, trzustki i nerek oraz zaburzenia różnicowania i dojrzewania komórek hematopoetycznych. Co zaskakujące, u zwierząt tych poziom cholesterolu w osoczu był niższy, a zmiany miażdżycowe były mniejsze, niż u zwierząt kontrolnych [43]. W kolejnych badaniach wykazano, iż u myszy z delecją genu Zc3h12a stymulacja receptorów TLR4 za pomocą lipopolisacharydu wywołała szok septyczny, a śmierć wszystkich badanych zwierząt nastąpiła w ciągu 72 godzin od stymulacji. Bezpośrednią przyczyną śmierci był najprawdopodobniej zespół ostrej niewydolności oddechowej [6].

Stan zapalny, związany z lokalnie podwyższonym poziomem cytokin prozapalnych, aktywacją mikrogleju, astrocytów oraz limfocytów jest zjawiskiem towarzyszącym niedokrwiennemu udarowi mózgu. U myszy, u których wywołano taki udar, zaobserwowano wzrost poziomu Mcpip1 w mózgu. Wykazano również, iż podanie lipopolisacharydu przed wywołaniem udaru, ma prewencyjne działanie neuroprotekcyjne, za pośrednictwem Mcpip1. Natomiast u zwierząt pozbawionych genu Zc3h12a nie zaobserwowano tego – zwierzęta te charakteryzował podwyższony poziom cytokin prozapalnych, zwiększony obrzęk mózgu oraz wyższa śmiertelność [18]. Podobnie, zastosowanie elektroakupunktury lub stosowanie minocykliny przed wywołaniem udaru mózgu działało neuroprotekcyjnie za pośrednictwem Mcpip1 [10,11]

Brak Mcpip1 u myszy wywołuje także autoimmunologiczne zapalenie błony śluzowej żołądka, przez co dochodzi do zmniejszonej absorpcji żelaza i witaminy B12, a w konsekwencji do zaburzeń erytropoezy i rozwoju niedokrwistości złośliwej. U zwierząt tych zaobserwowano obecność autoprzeciwciał skierowanych przeciwko erytrocytom, które przyczyniają się do usuwania tych krwinek z krążenia [45].

Liczne zaburzenia rozwoju zwierząt pozbawionych genu Zc3h12a oraz ich duża śmiertelność po kilkunastu tygodniach od urodzenia znacząco utrudnia prowadzenie badań in vivo. Trudności te skłoniły badaczy do sięgnięcia po nowatorskie rozwiązanie – swoiste tkankowo usunięcie genu Zc3h12a u zwierząt modelowych, a następnie badanie wybranych procesów. Dzięki takiej swoistej komórkowo delecji Zc3h12a w limfocytach T, określono rolę Mcpip1 w zapobieganiu ich nadmiernej aktywacji. U myszy tych zaobserwowano zwiększoną liczbę limfocytów T efektorowych oraz pamięci w obrębie śledziony, co było skutkiem podwyższonego tempa proliferacji oraz zwiększonej ekspresji genów związanych z ich aktywacją, kodujących molekuły powierzchniowe oraz cytokiny prozapalne [39]. Natomiast podczas badań dotyczących roli Mcpip1 w przebiegu łuszczycy, wykorzystano myszy mające tylko jeden prawidłowy allel genu Zc3h12a. Myszy heterozygotyczne charakteryzował cięższy przebieg choroby niż myszy typu dzikiego: w zwiększonym stopniu obserwowano u nich złuszczanie skóry, zgrubienie naskórka, parakeratozę oraz naciek neutrofilów do skóry [30].

Degradacja mRNA przez MCPIP1

Najdokładniej opisaną aktywnością MCPIP1 jest endonukleolityczna degradacja swoistych transkryptów biorących udział w różnorodnych procesach komórkowych. Jedne z pierwszych badań dotyczących funkcji MCPIP1 wykazały, iż białko to degraduje mRNA IL-6, IL-12p40 oraz receptora kalcytoniny (tabela 1) [26]. Następnie wykryto podobny mechanizm w regulacji mRNA IL-1β, a także w autoregulacji własnego transkryptu przez MCPIP1 [7,29]. Cytokiną, której mRNA jest degradowane przez MCPIP1 jest IL-2, odgrywająca ważną rolę w aktywacji i proliferacji limfocytów T. Doświadczenia prowadzone z użyciem limfocytów T pomocniczych wykazały, iż w czasie ich aktywacji dochodzi do indukcji ekspresji MCPIP1. Białko MCPIP1 wiąże się do transkryptu IL-2, a następnie prowadzi do jego degradacji, co potwierdzono badając komórki z nadekspresją MCPIP1 [15]. Mcpip1 destabilizuje także transkrypt kodujący białko powierzchniowe Ox40 oraz podjednostki c-Rel czynnika transkrypcyjnego NF-κB, które są zaangażowane w aktywację limfocytów T [39]. Poziom transkryptów białek, które również pełnią rolę w aktywacji limfocytów T, takich jak Icos, Cd44 oraz Tnfr2 jest prawdopodobnie regulowany bezpośrednio przez Mcpip1 [39]. W podobny sposób Mcpip1 hamuje różnicowanie limfocytów Th17 – przez wpływ na poziom transkryptów Iκbζ, Iκbns oraz Irf4, które są zaangażowane w ten proces [8]. Powyższe wyniki pozwalają na wysnucie wniosku, iż MCPIP1 odgrywa rolę w zapobieganiu nadmiernej aktywacji limfocytów T.

MCPIP1 jest również zaangażowany w negatywną regulację zależnego od IL-17 przekazu sygnału przez degradację mRNA receptorów tej cytokiny (IL-17RA i IL-17RC) [4]. Badania wykazały, że MCPIP1 odpowiada także za kontrolę fizjologicznej oraz poinfekcyjnej ekspresji genu kodującego IL-8 w komórkach epitelialnych, w wyniku bezpośredniej degradacji mRNA tej chemokiny. Ponieważ jest ona czynnikiem chemotaktycznym dla neutrofilów, MCPIP1 hamuje zależną od IL-8 infiltrację tych komórek i odpowiedź zapalną [3].

RNazowa aktywność MCPIP1 odgrywa także rolę w procesie różnicowania różnego typu komórek. Ekspresja Zc3h12a wzrasta w czasie różnicowania mysich fibroblastów linii 3T3-L1 do adipocytów. Nasz zespół wykazał, iż wzmożona ekspresja MCPIP1 w preadipocytach poddanych różnicowaniu, hamuje ten proces, bowiem wpływa na obniżenie poziomu transkryptu C/EBPβ (CCAAT/enhancer-binding protein beta), jednego z induktorów adipogenezy [22]. Najnowsze wyniki wskazują na bezpośrednie trawienie tego mRNA przez MCPIP1, zidentyfikowano także kilka potencjalnych struktur typu „spinki do włosów” w 3’UTR transkryptu C/EBPβ, z którymi MCPIP1 może wchodzić w interakcję (tabela 2) [23]. Mcpip1 promuje natomiast różnicowanie mysich progenitorowych komórek nerwowych kory mózgowej do neuronów, za pośrednictwem degradacji transkryptów białek Tet1, Tet2 oraz Tet3, które są zaangażowane w demetylację DNA [9].

Rola MCPIP1 w biologii nowotworów wydaje się równie znacząca. W tkance nowotworowej piersi, poziom MCPIP1 jest niższy niż w zdrowej tkance. Podobną zależność zaobserwowano porównując komórki linii komórkowej raka piersi z prawidłowymi komórkami epitelialnymi gruczołu piersiowego. Nadekspresja MCPIP1 wpływała na zwiększoną apoptozę komórek przez degradację transkryptów kodujących białka antyapoptotyczne, takie jak BCL2L1, BCL2A1, BIRC3, RelB, i BCL3. Podobne działanie wywołuje nadekspresja MCPIP1 w komórkach nowotworowych in vivo – wpływa na regresję nowotworu i redukcję przerzutów [25]. Również w raku nerki typu jasnokomórkowego, poziom MCPIP1 jest niższy w tkance nowotworowej niż w zdrowej tkance. Wzmożona ekspresja MCPIP1 w komórkach Caki-1 (linii komórkowej jasnokomórkowego raka nerki) zmniejsza ich proliferację oraz wpływa na indukcję apoptozy. W przypadku tego nowotworu, MCPIP1 ma wpływ na zmniejszony poziom białka HIF2α, które jest czynnikiem transkrypcyjnym aktywującym ekspresję genów związanych z procesami nowotworowymi [19]. Co ciekawe, w większości degradowanych transkryptów MCPIP1 wiąże struktury typu „spinki do włosów” w obrębie 3’UTR tych mRNA (tabela 2). Wyjątkiem są transkrypty białek Tet1, Tet2 i Tet3 oraz IL-17RA, do których MCPIP1 wiąże się w obrębie sekwencji kodujących.

MCPIP1 hamuje biogenezę miRNA

Do grupy jednoniciowych cząsteczek kwasów nukleinowych, których stabilność jest regulowana przez MCPIP1 zalicza się także miRNA. MCPIP1 hamuje ich biogenezę przez cięcie nukleolityczne w obrębie sekwencji nukleotydowej umiejscowionej w pętli terminalnej prekursorowego miRNA. MCPIP1 działa w ten sposób antagonistycznie w stosunku do białka Dicer, które pełni ważną funkcję w procesie dojrzewania miRNA. Odkrywcy tego mechanizmu wykazali, iż MCPIP1 hamuje biogenezę let-7g, miR-16-1, miR-135b, miR-146a, miR-21, miR-155, miR-143 oraz miR-145 (tabela 1) [35]. Roy i wsp. wykazali, że w przebiegu procesów zapalnych MCPIP1 degraduje antyangiogenne pre-miRNA, takie jak pre-miR-20b oraz pre-miR-34a. Funkcją tych miRNA jest represja translacji białka HIF1α oraz SIRT1, które wzmacniają potencjał angiogenny np. komórek linii HUVEC [33].

MiR-146a zapobiega również rozwojowi chorób autoimmunologicznych poprzez hamowanie biosyntezy białek TRAF-6, IRAK-1, IFN-5, STAT-1, a więc interferonów typu I [36,37]. Białka te pełnią istotne funkcje w przypadku tocznia rumieniowatego układowego, gdzie poziom interferonów typu I w leukocytach jest wysoki, natomiast miR146a niski. Wykazano, iż pod wpływem interferonów typu I poziom MCPIP1 wzrasta, wpływając na zahamowanie biogenezy miR-146a. Gdy poziom tego miRNA jest zmniejszony, dochodzi do obniżenia tolerancji immunologicznej oraz rozwoju chorób autoimmunologicznych [32].

Mcpip1, m.in. przez degradację miRNA, odgrywa także rolę w polaryzacji fenotypu makrofagów, Stwierdzono bowiem, że IL-4 za pośrednictwem Mcpip1 indukuje polaryzację makrofagów do fenotypu alternatywnie aktywowanego (M2). Poziom miR-155 i miR-125, które są związane z polaryzacją makrofagów w kierunku fenotypu aktywowanego klasycznie (M1), jest zmniejszony w komórkach wykazujących nadekspresję Mcpip1, przyczyniając się do preferencyjnej polaryzacji makrofagów do fenotypu M2, który wiąże się z odpowiedzią antyzapalną [13]. Hamowanie biogenezy miRNA przez MCPIP1 odgrywa również rolę w procesach nowotworowych. Nadekspresja MCPIP1 w komórkach linii nerwiaka zarodkowego ma wpływ na zmniejszony poziom miR-3613-3p, a także na podwyższony poziom białek regulowanych przez ten miRNA (DFFB, APAF1) [1].

MCPIP1 degraduje wirusowe RNA

Substratem dla MCPIP1 jest także genomowy RNA wirusów. Pierwsze odkrycia wykazały, iż MCPIP1 jest negatywnym regulatorem replikacji dwóch wirusów: japońskiego zapalenia mózgu (JEV) oraz dengi (DEN). Oba wirusy są zaliczane do rodziny Flaviviridae, a ich materiał genetyczny jest zbudowany z jednoniciowej cząsteczki RNA o dodatniej polarności. Poziom MCPIP1 w komórkach linii A549 rośnie pod wpływem infekcji tymi flawiwirusami. Jak wykazano, do hamowania ich replikacji dochodzi w wyniku bezpośredniej degradacji RNA przez MCPIP1 [20]. U osób zarażonych wirusem zapalenia wątroby typu C (HCV), obserwuje się podwyższony poziom MCPIP1 w komórkach wątroby. Podobnie jak DEN i JEV, HCV zaliczany jest do rodziny Flaviviridae i zawiera materiał genetyczny w postaci jednoniciowego RNA o dodatniej polarności. MCPIP1 tak jak w przypadku wyżej wymienionych wirusów degraduje wirusowe RNA i hamuje replikację HCV [21]. MCPIP1 hamuje również namnażanie innych wirusów mających ten typ materiału genetycznego – wirusa Sindbis, wirusa alfa oraz wirusów zapalenia mózgu i mięśnia sercowego. Do podobnej regulacji dochodzi w niektórych wirusach mających materiał genetyczny w postaci jednoniciowego RNA o ujemnej polarności – wirusa grypy typu A oraz ortomyksowirusa. MCPIP1 hamuje także replikację adenowirusów, których materiał genetyczny jest zbudowany z DNA [20]. Wirus zespołu nabytego braku odporności (HIV) zawierający materiał genetyczny w postaci jednoniciowego RNA o dodatniej polarności, atakuje limfocyty T pomocnicze, a także makrofagi i komórki dendrytyczne. Jego cechą jest zdolność do integracji swego materiału genetycznego do genomu zaatakowanych komórek. Również w tym przypadku wykazano, że MCPIP1 hamuje replikację wirusa HIV w limfocytach T pomocnicznych, najprawdopodobniej w wyniku nukleolitycznego cięcia RNA po jego transkrypcji z DNA gospodarza [24].

Podsumowanie

Potranskrypcyjna regulacja ekspresji genów jest istotnym czynnikiem wpływającym na homeostazę zarówno komórek prokariotycznych, jak i eukariotycznych. Jeden z głównych mechanizmów jest związany z kontrolowaniem stabilności mRNA. Mechanizm ten pozwala na szybką adaptację komórek do panujących warunków bez konieczności aktywacji transkrypcji. Dzięki degradacji mRNA, zmniejsza się ilość nowo syntetyzowanego białka. Właściwa rotacja puli mRNA, konieczna do utrzymania prawidłowej homeostazy komórek, jest regulowana m.in. przez degradację transkryptów w wyniku nukleolitycznego trawienia. Jak ważne są to procesy, wykazały badania opisujące fenotyp zwierząt pozbawionych funkcjonalnego genu Zc3h12a, który koduje RNazę Mcpip1. Białko Mcpip1 przez degradację mRNA cytokin prozapalnych jest zaangażowane m.in. w negatywną regulację stanu zapalnego. U myszy pozbawionych Mcpip1 stwierdzono ogólnoustrojową reakcję zapalną, prowadzącą do śmierci zwierząt.

Kilkuletnie badania białka MCPIP1 sugerują, że może być ono potencjalnym celem terapeutycznym w zwalczaniu ludzkich chorób zapalnych. Związki chemiczne, które hamują degradację MCPIP1 mogłyby być terapeutycznie użyteczne w przewlekłym zapaleniu lub chorobach autoimmunologicznych. Być może małe cząsteczki hamujące częściowo aktywność MCPIP1 zwiększyłyby aktywację układu immunologicznego, pomocną w terapii nowotworowej. Jednak w dalszym ciągu wiele ważnych pytań dotyczących właściwości MCPIP1 wymaga dalszych badań.

Pełna treść artykułu