MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs that regulate gene expression at the post-transcriptional level in the cytoplasm and play an important role in a wide range of biological processes. Recent studies have found that the miRNA sequences are presented not only in the cytoplasm, but also in the mitochondria. These miRNAs (the so-called mitomiRs) may be the sequences of nuclear or mitochondrial origin; some of them are involved in regulation of the mitochondrial gene functions, while the role of others is still unknown. The identification of nucleotide signals, which are unique to mitomiRs, may help to determine this role. We formed a dataset that combined the experimentally discovered mitomiRs in human, rat and mouse. To isolate signals that may be responsible for the mitomiRs' functions or for their translocation from or into mitochondria a context analysis was carried out for the sequences. For three species in the group mitomiRs/non-mitomiRs and the group of all miRNAs from the miRBase database statistically overrepresented 8-letter motifs were identified (p-value < 0.01 with Bonferroni correction for multiple comparisons), for these motifs the patterns of the localization in functionally important regions for different types of miRNAs were found. Also, for the group mitomiRs/non-mitomiRs we found the statistically significant features of the miRNA nucleotide context near the Dicer and Drosha cleavage sites (Pearson's χ2 test of independence for the first three positions of the miRNA, p-value < 0.05). The observed nucleotide frequencies may indicate a more homogeneous pri-miRNA cleavage by the Drosha complex during the formation of the 5' end of mitomiRs. The obtained results can help to determine the role of the nucleotide signals in the origin, processing, and functions of the mitomiRs.
МикроРНК – это малые некодирующие РНК, которые регулируют экспрессию генов на посттранскрипционном уровне в цитоплазме, и, таким образом, играют важную роль в большом числе биологических процессов. Последние исследования обнаружили присутствие последовательностей микроРНК не только в цитоплазме, но и внутри митохондрий. Такие микроРНК (так называемые митомиры, mitomiRs) могут иметь ядерное или митохондриальное происхождение, при этом для некоторых из них установлена роль в регулировании функций митохондриальных генов, а для большинства она пока неизвестна. Выявление нуклеотидных сигналов, уникальных для митомиров, может помочь определить эту роль. В нашей работе составлена выборка экспериментально обнаруженных митомиров человека, мыши и крысы. С целью выделения сигналов, которые могут быть ответственны за функционирование митомиров и за их транспортировку в митохондрии или из них, осуществлен контекстный анализ для полученных последовательностей митомиров. Для трех видов в группе данных митомиры/не-митомиры и в группе всех микроРНК из базы miRBase выявлены статистически перепредставленные 8-буквенные мотивы (уровень значимости p <0.01 с учетом поправки Бонферрони на множественность сравнения). Для этих мотивов обнаружены закономерности их локализации в функционально значимых участках для разных типов микроРНК. Для рассматриваемой группы митомиры/не-митомиры также обнаружены статистически значимые особенности нуклеотидного состава последовательностей микроРНК возле границ разрезания комплексами Drosha/ Dicer (критерий независимости χ2 Пирсона для первых трех позиций микроРНК с уровнем значимости p < 0.05). Наблюдаемые частоты нуклеотидов, предположительно, могут указывать на наличие у митоми- ров (в сравнении с не-митомирами) более однородного разрезания прай-миРНК комплексом Drosha при формировании 5’-конца последовательностей. Результаты работы могут быть полезными для выявления сигналов, принимающих участие в возникновении, процессинге и функциях митомиров.
Keywords: miRNA; mitochondrion; mitomiR; pre-miRNA.
Copyright © AUTHORS.