Alapvető felismerés a génszabályozásban: génműködést serkentő mikroRNS-ek

Amerikai kutatók kimutatták: a mikroRNS-ek a génműködés fokozásával is hatással vannak a sejtben zajló molekuláris folyamatokra. A mikroRNS-ekről eddig úgy gondoltuk, csak a gének elcsendesítésével avatkoznak be a sejtműködésbe.

Molekuláris kirakósjáték

A kutatóknak sikerült bebizonyítaniuk, hogy az RNS-t felépítő bázisok sorrendjének (az RNS szekvenciájának) a gén elcsendesítéséhez hasonlóan a gén aktivációjában is speciálisnak kell lennie. A 21 nukleotidból álló RNS egyik végén 5 nukleotidot kicseréltek, ezzel teljesen elrontották a molekulát. Kíváncsiak voltak, a molekula mely részletei a legfontosabbak a gén aktivációjában, ezért szisztematikusan megváltoztatták a hatást kiváltó kis-RNS szerkezetét. Kimutatták, hogy egyes változtatások teljesen hatástalanítják a kis-RNS-t, mások viszont fokozzák a génaktiváció mértékét. Arra is rájöttek, hogy az aktiváló hatást kiváltó kis-RNS szekvenciájának nem kell tökéletesen megegyeznie a megcélzott RNS-ével.

Megfigyeléseik alapján úgy vélték, hogy a mechanizmus kísértetiesen hasonlít a mikroRNS-ek működésére. A mikroRNS-ek a sejt örökítőanyagában kódolt szekvenciák, amelyek természetes körülmények között látnak el hasonló szabályozó funkciót, mint a vizsgált mesterséges kis-RNS-ek. Elkezdtek hát olyan mikroRNS-ek után kutatni, amelyek az E-kadherin aktiválásáért lehetnek felelősek.

Számítógépes algoritmusokkal keresték az ember örökítőanyagában (genomjában) az E-kadherin szabályozórégiójával komplementer (tükörkép) mikroRNS-eket. Az azonosított mikroRNS szekvenciákat végigpróbálták a prosztatadaganatból származó sejtvonalon. Az egyikről - a miR373 nevű molekuláról - bebizonyosodott, hogy fokozza az E-kadherin működését. Ez az első olyan mikroRNS, amelyről igazolták, hogy aktiválja egy gén kifejeződését. A kutatások során azt is megmutatták, hogy nem az E-kadherin az egyetlen, amelynek expresszióját valamely mikroRNS fokozni tudja. Kiderült, hogy a génaktiváláshoz ugyanazokra a molekuláris alkatrészekre van szükség, mint a gének elcsendesítéséhez. Amikor e molekuláris gépezetnek egyik fontos elemét, a Dicer nevű fehérjét, eltávolították a gén kiütésével, a miR373 már nem tudta aktiválni az E-kadherin gént.

Bár egyre gyűlnek a bizonyítékok arról, hogy a megfigyelt génaktiválás folyamatában valóban a mikroRNS játssza a központi szerepet, a legtöbben a mai napig szkeptikusak az új felfedezéssel kapcsolatban.

Phillip Sharp Nobel díjas biológus szerint az RNS alapú génaktiválás elképzelhető, de az eddigi eredmények nem bizonyítják egyértelműen. "Valódi bizonyosságot csak akkor kapnánk, ha az aktiválás molekuláris hátterét is sikerülne tisztázni" - mondta Sharp a Nature című folyóiratnak.

Phillip Sharp csoportja a cambridge-i MIT-n (Massachusetts Institute of Technology) úttörő kutatómunkát végzett az RNS-interferencia területén. Amíg nem sikerül fényt deríteni az aktiválásért felelős molekuláris útvonalra, a kutatók számos más magyarázatot is elképzeltek. Az egyik elmélet szerint az E-kadherin aktiválása valójában a géntől távolabb elhelyezkedő gátló szabályozóelem elcsendesítése révén is bekövetkezhet.

Egy eltérő elképzelés szerint egy másik gátló RNS blokkolása miatt következik be az aktiváció. Bár jelenleg Space és Li nem tudják kizárni ezeket az alternatív magyarázatokat, mégis úgy vélik, nem erről lehet szó. Feltételezésüket arra alapozzák, hogy már kiszámítható módon képesek géneket aktiválni a kis-RNS-ek segítségével. Jelentős eltéréseket figyeltek meg továbbá a génelcsendesítésért felelős molekuláris útvonal működése és a génaktiválás során felfedezett jelenségek között. Amíg a génelcsendesítés hatása néhány órán belül érzékelhető és kb. egy hétig tart, a génaktiválás beindulásához akár több napra is szükség lehet, de a hatás akár hetekig is fennmaradhat. Place szerint ez a megfigyelés azt sejteti, hogy ma még ismeretlen folyamatok is szerepet játszanak a szabályozásban.

A klasszikus RNS-interferencia során a génelcsendesítéséért felelős folyamat a sejtplazmában zajlik. De a mikroRNS-nek be kell jutnia a sejtmagba, ahol az örökítőanyag található, ahhoz, hogy hatását a gén szabályozórégióján keresztül fejthesse ki. 2004-ben két kutatócsoport is közzétett arra utaló eredményeket, hogy a gének szabályozórégióját megcélzó kisRNS-ek képesek a sejtmagba bejutva a gének elcsendesítésére. Arra tehát már létezik bizonyíték, hogy a kis-RNS-ek bejuthatnak a magba, ám a pontos mechanizmust még nem derítették föl. Place szerint ennek tisztázása az egyik legnehezebb feladat, de bíznak benne, hogy hamarosan sikerül áttörést elérni ezen a területen. Mindez új fénybe helyezheti, milyen szerepet játszanak az RNS-ek a génműködés szabályozásának bonyolult folyamatában.

A hír forrása: Erica Check Nature, Vol 448|23 August 2007

Eredeti közlemények:
Li, L. C. Proc. Natl Acad. Sci. USA 103, 17337-17342 (2006).
Janowski, B. A. et al. Nature Chem. Biol. 3, 166-173 (2007).