Рибонуклеи́новая кислота́ (РНК) — одна из трёх основных макромолекул, которые содержатся в клетках всех живых организмов и играют важную роль в кодировании, прочтении, регуляции и экспрессии генов.
Метилирование ДНК — это модификация молекулы ДНК без изменения самой нуклеотидной последовательности ДНК, что можно рассматривать как часть эпигенетической составляющей генома.
Нуклеи́новая кислота — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.
Ми́кроРНК — малые некодирующие молекулы РНК длиной 18—25 нуклеотидов, обнаруженные у растений, животных и некоторых вирусов, принимающие участие в транскрипционной и посттранскрипционной регуляции экспрессии генов путём РНК-интерференции. Помимо внутриклеточной обнаружена внеклеточная (циркулирующая) микроРНК.
Xist — ген, кодирующий РНК и локализованный на Х-хромосоме плацентарных млекопитающих, является ключевым эффектором в инактивации Х-хромосомы. Он входит в состав комплекса Xic, наряду с двумя другими РНК-кодирующими генами и двумя белоккодирующими генами. Продукт гена Xist — Xist-РНК — представляет собой крупный транскрипт, который экспрессируется на неактивной хромосоме и не экспрессируется на активной. Процессинг этого транскрипта напоминает процессинг мРНК и тоже включает этапы сплайсинга и полиаденилирования, однако он остаётся в ядре и не транслируется. Было высказано предположение, что ген Xist по крайней мере частично образовался как часть белоккодирующего гена, который впоследствии стал псевдогеном. Инактивированная Х-хромосома покрыта Xist-РНК, который необходим для процесса инактивации. Х-хромосома, лишённая гена Xist, не будет инактивирована, однако дупликация этого гена на другой хромосоме вызывает инактивацию и первой хромосомы тоже.
Некодирующая ДНК или Мусорная ДНК — части геномной ДНК организмов, которые не кодируют последовательности белков. Некоторые некодирующие ДНК переводятся в функциональные некодирующие РНК-молекулы. Другие функции некодирующей ДНК включают регуляцию последовательностей кодирующих белки, центромер и теломер. Термин «мусорная ДНК» стал популярным в 1960-х. В соответствии с T. Ryan Gregory, геномным биологом, первое явное обсуждение природы «мусорной» ДНК было сделано David Comings в 1972 году и он применил этот термин ко всем некодирующим ДНК. Термин был формализован Сусуму Оно в 1972 году, который заметил, что генетический груз нейтральных мутаций находится на верхнем пределе значений для функционирующих локусов, которые могли быть ожидаемыми исходя из типичной частоты мутаций. Сусуму предсказал, что геномы млекопитающих не могут содержать более чем 30 000 локусов из-за давления естественного отбора, так как «стоимость» мутационной нагрузки вызвала бы неизбежное снижение приспособленности, и в конечном счете вымирание. Этот прогноз остается верным, геном человека содержит приблизительно 20 000 генов. Другим подтверждением теории Оно служит наблюдение, что даже близкородственные виды могут иметь очень разные по размеру геномы, которое окрестили C-парадокс в 1971 году.
piРНК — наиболее крупный класс малых некодирующих РНК, экспрессируемых в клетках животных; они обнаружены в комплексах с белками семейства Piwi, за что и получили своё название. piРНК обычно длиннее микроРНК и малых интерферирующих РНК и имеют длину 26—32 нуклеотида, кроме того, в отличие от микроРНК, они не так консервативны. Белки Piwi относятся к большой группе белков Argonaute и экспрессируются почти исключительно в клетках зародышевой линии; они необходимы для поддержания стволовых клеток зародышевой линии, сперматогенеза и репрессии мобильных элементов. Комплексы Piwi с piРНК не только задействованы в сайленсинге ретротранспозонов и других генетических элементов на пост-трансляционном уровне, но имеют и некоторые другие, в значительной мере ещё неописанные эффекты, например, эпигенетические.
Белки группы polycomb — это семейство белков, которые способны ремоделировать хроматин. Эти белки-регуляторы были впервые описаны у дрозофил, где они подавляют гомеозисные гены, контролирующие индивидуальные отличия сегментов развивающегося эмбриона.
Антисмысловы́е РНК — одноцепочечные РНК, которые комплементарны мРНК, транскрибируемой в клетке, или гену-мишени. Механизмы действия антисмысловых РНК весьма разнообразны, они могут как подавлять, так и активировать экспрессию гена-мишени. Природные антисмысловые РНК есть и у прокариот, и у эукариот; они относятся к длинным некодирующим РНК как РНК длиной более 200 нуклеотидов. Синтетические антисмысловые РНК нашли широкое применение у исследователей в качестве инструмента для нокдауна генов. Антисмысловые РНК также находят медицинское применение.
Молекулы группы mir-34 microRNA представлены малыми некодирующими РНК (мкРНК), которые у млекопитающих определяют группу, состоящую из трёх зрелых форм малых интерферирующих РНК (миРНК). Изначально структура молекул, принадлежащих группе miR-34 была предсказана в результате компьютерного анализа[1] и позже подтверждена экспериментально.[2][3] Структура молекулы-предшественника миРНК представлена шпилькой, которая процессируется в цитоплазме эндонуклеазой Diser таким образом, что зрелая форма miR-34 в виде двуцепочечной РНК вычленяется из 5' области шпильки (hairpin). Зрелая форма молекулы вида miR-34a является частью системы активности факторов, связанных с действием опухолевого ингибитора p53; в этой связи существует гипотеза, согласно которой дисрегуляция экспрессии молекул семейства miR-34 связана с развитием онкологических проявлений различной этиологии.[4][5]
TUG1 — длинная некодирующая РНК, которая экспрессируется в сетчатке и мозге. Впервые была идентифицирована при поиске генов, которые активируются в клетках развивающейся сетчатки в ответ на действие таурина. Продукт гена TUG1.
Транскрипто́мика одино́чных кле́ток — область биологических исследований, в которой основным инструментом служат методы количественного анализа экспрессии генов в индивидуальных клетках. Изучение транскриптома отдельных клеток позволяет решить проблему «усреднённых» данных, которые получаются при анализе тотальной РНК, выделенной из образца. Секвенирование РНК одиночных клеток сделало возможными анализ клеточного многообразия в популяциях клеток, считавшихся ранее однородными, например, были получены новые данные в областях иммунологических, эмбриологических и онкологических исследований. Развитие технологий с 2009 года, когда впервые было произведено секвенирование транскриптома одиночных клеток, по наше время позволило увеличить производительность эксперимента от единиц до сотен тысяч клеток, что существенно повысило точность получаемых данных.
Y-РНК — малые некодирующие РНК, входят в состав рибонуклеопротеинов, содержащих белки Ro60 и La, которые являются мишенью аутоантител у пациентов, страдающих системной красной волчанкой и синдромом Шегрена. Они также необходимы для репликации ДНК, так как взаимодействуют с хроматином и инициаторными белками.
Транс-активи́рующие ма́лые интерфери́рующие РНК, tasiРНК, TAS РНК — группа малых некодирующих РНК наземных растений, подавляющие экспрессию генов путём пост-трансляционного сайленсинга. TasiРНК транскрибируются в геноме в форме двуцепочечных полиаденилированных РНК, которые в дальнейшем процессируются и превращаются во фрагменты РНК длиной 21 нуклеотид. Эти фрагменты включаются в РНК-индуцируемый комплекс выключения гена (RISC). tasiРНК часто относят к малым интерферирующим РНК (siРНК) ввиду того, что обе этих группы малых РНК транскрибируются в форме двуцепочечных РНК и подвергаются схожему процессингу. Впрочем, tasiРНК отличаются от других siРНК тем, что они связывают свои последовательности-мишени с меньшей специфичностью. В этом их механизм более схож с механизмом действия микроРНК, так как они не нуждаются в полной комплементарности последовательностей со своей мишенью, чтобы направлять её распад.
Ма́лые РНК бакте́рий — небольшие некодирующие РНК длиной 50—250 нуклеотидов, содержащиеся в клетках бактерий. Как правило, малые РНК бактерий имеют сложную структуру и содержат несколько шпилек. Многочисленные малые РНК были определены в клетках кишечной палочки, модельном патогене Salmonella, азотфиксирующей альфа-протеобактерии Sinorhizobium meliloti, морских цианобактериях, возбудителе туляремии Francisella tularensis, патогене растений Xanthomonas oryzae pathovar oryzae и других бактериях. Для поиска малых РНК в геноме бактерий использовали компьютерный анализ и различные лабораторные методы.
Парамута́ция — взаимодействие двух аллелей одного локуса, при котором один аллель вызывает наследуемые изменения в другом аллеле. Эти изменения могут заключаться в изменении паттерна метилирования ДНК или модификации гистонов. Аллель, индуцирующий эти изменения, называется парамутагенным, а тот аллель, который эпигенетически изменяется, называется парамутабельным. Парамутабельный аллель может иметь изменённые уровни экспрессии, которые могут сохраняться у потомства, унаследовавшего этот аллель, даже в отсутствие парамутагенного аллеля. Парамутации могут иметь место, например, у генетически идентичных растений, демонстрирующих совершенно разные фенотипы.
Длинные некодирующие РНК (lncRNAs) — некодирующие РНК, которые как правило имеют длину более 200 нуклеотидов, и расположены в ядре или в цитоплазме. Точное количество lncRNAs в клетках человека до сих пор неизвестно. Предполагается, что в геноме человека присутствуют около 15000 lncRNAs.
GENCODE — проект геномных исследований, являющийся составной частью проекта «Энциклопедия элементов ДНК» (ENCODE).
Транскрипто́мные техноло́гии — методы, разработанные для изучения транскриптома организма. В состав транскриптома входят все транскрипты, которые присутствовали в клетке на момент выделения РНК. Исследуя транскриптом, можно установить, какие клеточные процессы были активны в тот или иной момент времени.
Кольцевы́е РНК — тип молекул РНК, концы которых замкнуты друг на друга с помощью ковалентной связи между концевыми нуклеотидами. Кольцевые РНК могут образовываться из интронов или в результате выпетливания различных участков созревающего транскрипта. Хотя кольцевые РНК обычно относят к числу некодирующих РНК, в настоящее время накапливаются свидетельства того, что они могут кодировать пептиды. Конкретные функции кольцевых РНК до конца не изучены, но, вероятно, они задействованы в регуляции экспрессии генов. Кольцевых РНК особенно много в головном мозге, они свободно циркулируют в плазме крови. Возможно, в будущем кольцевые РНК будут использовать в качестве биомаркеров различных видов рака.
