A humán genom mintázatainak értékelése igen összetett, és
a környezetnek sokkal jelentősebb szerepe van a sejt DNS állományának gyors
modulálásában, mint ahogy azt korábban hittük. A környezeti hatások és a
genetikai kód közötti kapcsolatot az epigenetikai tényezők jelentik, melyek a
humán genom gyors adaptációjáért felelősek, a folyamatosan változó fizikai,
kémiai és biológiai környezetben. Ennek következtében nagy szerepet játszanak
az egyént meghatározó tulajdonságok létrejöttében. Az epigenetika definíció
szerint magában foglalja azokat az öröklődő, fenotípusbeli és
génkifejeződésbeli változásokat, melyek nem járnak együtt a DNS szekvencia
megváltozásával. Az epigenetikai mechanizmusok közé tartozik a DNS metiláció, a
hisztonfehérje módosulások, a kromatin remodeling, a polycomb fehérjecsoportok
és a rövid nem kódoló RNS molekulák (miRNS, siRNS, piRNS és snoRNS és snRNS)
által közvetített szabályozás.
A mikro-RNS-ek
(mi-RNS) molekulacsoportot az 1990-es években fedezték fel egy mikroszkopikus
nematódában (Caenorhabditis elegans), és rájöttek, hogy más fajokban, így az
emberben is expresszálódnak. A mi-RNS-ek kis, 19-25 bázispár hosszúságú
RNS-ek, melyek intra- vagy intergenikus szakaszról íródnak át, és nem
transzlálódnak. Szintézisük több lépéses folyamat: a transzkripciót
RNS-polimeráz III. végzi, ami egy 1-3 kb hosszú, kettős szálú prekurzort, a
primer miRNS-t (pri-miRNS) hoz létre, jellegzetessége, hogy hajtű-struktúrákat
(stem loop) tartalmaz. Ezután egy endoribonukleáz, a DROSHA és kofaktora, a
DGCR-8 (di George syndrome critical region) segítségével a stem loop részeket
leválasztja. Az így keletkezett 70-100 nukleotid hosszúságú pre-miRNS a
citoplazmába Ran-GTPáz aktivitású Exportin-5 segítségével jut ki. Végső
átalakítását a DICER ribonukleáz és kofaktora, a TRBP (Tar RNA binding protein)
végzi a terminális hurok eltávolításával, és így kialakul a 19-25 bázispár
hosszúságú miRNS. Az érett miRNS beépül egy
ribonukleotid komplexbe, a RISC-be (RNA induced silencing complex). Itt a
kettős szálú miRNS szétcsavarodik, elválik egymástól, a vezérszál
stabilizálódik, a másik szál pedig elbomlik.Ezt követően kötődésük a messenger
RNS-ekhez (mRNS) ehhez a komplexhez kapcsoltan történik. A RISC a miRNS-en
kívül argonauta fehérjét (emlősökben négy változat ismert: AGO-1-4) és több más
fehérjét tartalmaz. A miRNS a cél mRNS-hez kötődve szabályozza annak működését.
A szabályozás történhet a target mRNS 3’ UTR (untranslated region) szakaszához
történő kapcsolódással, de kötődhet az 5’ UTR szakaszhoz vagy ORF-hez (open
reading frame) is. Így a miRNS blokként gátolja a transzlációt, vagy lebontó
endonukleázokat aktiválva a mRNS degradációját okozza. A kötődéshez, így a szabályozáshoz nem szükséges a teljes
komplementaritás.
Eddig több mint 30.000 miRNS-t azonosítottak
(www.mirBase.org). Valószínűsítik, hogy a genom 50-60%-át szabályozzák a
miRNS-ek. Egy mRNS-t több miRNS szabályozhat, és egy miRNS több mRNS transzlációját
befolyásolhatja. Így lehetővé válik a génexpresszió finom hangolása, a
sejt életfolyamatainak - a differenciáció, a sejtosztódás, az apoptózis, az
intermedier anyagcsere folyamatok harmonikus szabályozása, a homeosztázis
fenntartása. Ha a sejtek életfolyamatainak bármely területén változás
következik be, a miRNS mintázat, a miRNS-ek mennyisége és szabályozó képességük
módosulása az élettani funkciók megváltozásához vezet. Gyulladásos
folyamatokban, szövetkárosodás során, daganatos betegségekben detektálható ez
az eltérés. Ugyanakkor természetes élettani folyamatokban, például a magzati
növekedés és differenciáció kapcsán a magzat és a placenta folyamatos miRNS
kifejeződés változása is megfigyelhető .
Adott szövet daganatos és egészséges sejtjeit
összehasonlítva a miRNS mintázat eltérést mutat. Ez egyrészt eredhet
közvetlenül a DNS szekvencia sorrendet érintő struktúrális változásból, mivel a
miRNS gének többnyire intergénikus szakaszokon, fragilis kromoszóma
régiókbantalálhatók, melyek daganatokban gyakran szenvednek deléciót, transzlokációt,
töréseket. Genom szintű változásokon kívül a miRNS-ek érése során
bekövetkező módosulások, epigenetikus eltérések is vezethetnek eltérő miRNS
kifejeződéshez. Ezen kívül a miRNS-ek vezikuláris aktív transzportja
is bizonyítást nyert. A megváltozott miRNS szabályozást mutató sejt így a
szomszédos sejtekben zajló poszttranszkripciós szabályozó folyamatokra is
hatással lehet, néhány közleményben a szöveti szerveződést, morfosztázist fenntartó
illetve azt befolyásoló faktorként említik. A miRNS-ek struktúrális és
funkcionális változásai hidat képeznek a genetikai és epigenetikai szintű
változások között. Kismolekulák, melyek egyrészről külső hatásra azonnali
funkcionális genomiális változásokat indukálhatnak, ugyanakkor megteremtik a
génkifejeződés stabil kémiai hátterét az egyes sejtgenerációk között.
Aszerint, hogy mely gént regulálják, a miRNS-ek
viselkedhetnek onkogénként (onkomir) illetve tumorszupresszor génként.
A miRNS-ek kifejeződése nagyfokú sejt és szövet specificitást mutat, mely
meghaladja a mRNS és hosszú nem kódoló RNS szakaszok (lncRNS) szöveti szintű
kifejeződésbeli eltéréseit.
A
miRNS-ek kémiailag nagyon stabil szerkezetűek és magas átható képességű molekuláris
vizsgálatokkal jól reprodukálhatóan kimutathatók szövetekből, szérumból,
plazmából, nyálból, vizeletből és egyéb testnedvekből, még formalin fixált
paraffinba ágyazott archív patológiai szövetmintákból is. A miRNS expressziós profil-elemzés számos
daganatos megbetegedés vonatkozásában mutatkozott alkalmasnak a normál és tumor
szövet differenciálására és a szövetspecifikus alcsoportok elkülönítésére.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése