Újabb fontos génszabályozó mechanizmus

Az orvostudomány és a biológia területén is új távlatokat nyitott a mikroRNS-eknek, ezeknek a különleges, parányi molekuláknak a felfedezése 2000-ben. Azóta a kutatások egyre intenzívebbé váltak a területen. A mikroRNS-ekről ugyanis kiderült, hogy rendkívül fontos szerepet játszanak az állatok, a növények és a gombák sejtműködésének szabályozásában: a korai fejlődéstől kezdve számos folyamat irányításában vesznek részt.

A mikroRNS-ek (vagy röviden miRNS-ek) igen hatékonyak különböző gének gátlásában. Ennek következtében az adott gén nem tudja ellátni a feladatát, vagyis az általa kódolt információ alapján nem fog fehérje képződni. Ahhoz, hogy ezt jobban megértsük, ismételjük át egy kicsit azt a folyamatot, ami a sejtekben a fehérjék képződéséhez vezet. A sejtek genetikai információját a sejtmagban található DNS (dezoxiribonukleinsav) molekulák hordozzák, ennek értelmes szakaszai a gének, amelyek a sejt összes fehérjéjét kódolják. A kódolás a DNS-t felépítő ún. szerves bázisok sorrendjén (szekvenciáján) keresztül valósul meg. Amikor egy gén "bekapcsol", akkor a DNS információja alapján egy hozzá nagyon hasonló molekula, RNS (ribonukleinsav) képződik. Az adott génről átírt messenger, azaz hírvivő RNS egy konkrét fehérje képződéséért felelős. A miRNS-ek ezeket a hírvivő RNS-eket ismerik fel, hozzájuk kapcsolódnak és megakadályozzák, hogy róluk a továbbiakban fehérje képződjön.

A cambridge-i Whitehead Institute for Biomedical Research kutatói egy számítógépes program segítségével kerestek olyan szakaszokat az emberi géneknél, amelyek jó eséllyel a miRNS-ek célpontjai lehetnek. Az így kiválogatott szakaszokat összehasonlították a patkány, az egér, a kutya és a tyúk megfelelő génjeivel. Minél több fajnál találtak egyezést, annál biztosabbak lehettek abban, hogy az adott szakaszok valóban szabályozási célpontok.

Az eddigi eredmények alapján a körülbelül 22 ezer emberi gén legalább egyharmadának szabályozásában szerepet játszhatnak a miRNS-ek - számoltak be eredményeikről a Cell című tudományos szaklapban a cambridge-i kutatók. Ám mivel ezek még csak előzetes vizsgálatok voltak, a tényleges arány ennél magasabb lehet.

Debora Marks (Harvard Medical School, Boston) hasonló jellegű kutatásokkal foglalkozik, és szerinte a miRNS-ek talán az összes gén szabályozásában részt vesznek. Habár még kevésbé ismert a szerepük a szabályozó folyamatokban, elképzelhető, hogy ugyanolyan jelentőségük van, mint egyéb, jól ismert szabályozási rendszereknek.

Az eddigi felfedezések alapján azt feltételezik, hogy a miRNS-eknek szerepük lehet bizonyos betegségek kialakulásában, például a rákképződésben is. Amennyiben pontosan tisztázzák ilyen kóros folyamatok molekuláris hátterét, lehetőség nyílik azok kijavítására is, akár a miRNS-ek segítségével. Ezért több biotechnológiai cég már azon dolgozik, hogy miRNS-eket próbál bevetni különböző betegségek kezelésére. A kísérletek során például olyan miRNS-eket juttatnak be rákos sejtekbe, melyek pontosan a tumorképződésben szerepet játszó géneket, pontosabban az azokról átíródott hírvivő RNS-eket gátolják.

A kutatók egyetértenek abban, hogy a miRNS-ek az állatok, a növények és a gombák esetében is fontos szerepet játszanak a génműködés szabályozásában, de a részletek még pontosan nem ismertek. Eddig néhány száz miRNS-t tudtak kimutatni az ember esetében, de ennél pontosabb számokat még nem mondanak, és azt sem tudják még, hogy melyik miRNS milyen gén elcsendesítéséért felelős. Intenzíven folynak a kutatások a világ több laboratóriumában is, és a közeljövőben valószínűleg rengeteg új eredménnyel ismerkedhetünk meg, amelyek nagy hatással lesznek a biológiai és az orvostudományi ismeretekre.

siRNS vagy miRNS

Egy másik anyagunkban részletes összeállítást olvashattak az ún. kis interferáló RNS-ekről (siRNS-ek). Ezek - hasonlóan a miRNS-ekhez - rövid, 19-23 nukleotid hosszúságú molekulák. Míg azonban az siRNS-ek a legtöbb esetben duplaszálúak, addig a miRNS-ek egyetlen RNS-szálból képződnek. Mindkét kis RNS-típusnak a génműködés szabályozásában van fontos szerepe.

Működésük mechanizmusa között valószínűleg nagyon sok hasonlóság van, de ennek tisztázásához még további kutatásokra van szükség. Vannak azonban jelentős különbségek is.

• Az siRNS-ek a természetben hosszú, dupla szálú RNS molekulákból képződnek, és specifikusan találják meg azokat a hírvivő RNS-eket, amelyek hozzájuk a leginkább hasonlítanak, azaz homológok velük. Ezt követően egy speciális enzimkomplex segítségével (RISC) lebontják azokat.
• Ezzel szemben a miRNS-ek állatoknál nem okozzák a hírvivő RNS lebontását, csak időben tolják el annak átíródását fehérjévé. Ezt kétféle módon tehetik: az egyik, hogy a hírvivő RNS-nek egy olyan régiójához kötődnek (az ún 3' UTR-hez), ami minden hírvivő RNS részét képezi, és így gátolják annak átíródását fehérjévé. A másik lehetőség, hogy a miRNS megakadályozza a már kész fehérje elvándorlását a szintézis helyéről.
• A miRNS-ek a sejtmagban képződnek, a genom fehérjét nem kódoló DNS-szakaszairól. Elsőként egész hosszú, akár 1000 bázispár méretű RNS-ek képződnek, amelyek még a sejtmagban darabolódnak szét 70-100 nukleotid méretű darabokra. A magban kialakul a speciális szerkezetű ún. hairpin RNS, így kerülnek ki a sejtmagból a sejtplazmába.
• Az siRNS-ek sokszor vírusfertőzést követően, vagy ún. retrotranszpozonok (speciális, áthelyeződő genetikai elemek) hatására keletkeznek, vagy akkor, ha mesterséges módon juttatnak be a sejtbe duplaszálú RNS-t. Túlnyomórészt a szervezet kórokozók (vírusok) elleni védekezésében játszanak fontos szerepet.

Bodrogi Lilla