MicroRNA w regulacji różnicowania
Monika Maleszewska | 2008-03-13
MicroRNA, choć jak nazwa wskazuje - małe, odgrywać może wielką rolę w funkcjonowaniu naszych komórek, w tym w regulacji ich różnicowania. Zaburzenia jego działania mogą być odpowiedzialne za nowotworzenie, jemu być może zawdzięczamy także udane próby różnicowania, jak i odróżnicowywania komórek.
MicroRNA (miRNA) to stosunkowo krótkie odcinki RNA zdolne do posttranskrypcyjnej regulacji ekspresji genów, dokładniej ich wyciszania poprzez oddziaływanie z matrycowym RNA (mRNA). Łącząc się z mRNA po pierwsze powstrzymują jego translację, po drugie przyczyniają się do jego rychłej degradacji. Okazuje się, że właśnie ta forma regulacji może być kluczowa dla losu komórek, a zaburzenia funkcjonowania pewnych miRNA w komórce mogą być przyczyną jej transformacji nowotworowej.
Wykazano to na przykład w przypadku raka piersi, gdzie redukcja poziomu jednego tylko miRNA – let7 – jest odpowiedzialna za wzmożoną proliferację i podniesiony potencjał regeneracyjny komórek. Jak dowodzą naukowcy z Sun-Yat-Sen University, Guangzhou, Chiny, i z Harvard Medical School, Boston (opublikowane w Cell z 14.12.2007), dzieje się tak, ponieważ let7 jest w zdrowych komórkach odpowiedzialne za wyciszanie dwóch onkogenów: HMGA2 i RAS. Gdy let7 przestaje działać, wzmożona ekspresja HMGA2 nadaje komórkom multipotencjalność, podczas gdy nadekspresja RAS pozwala na intensywną samoodnowę komórek. [1]
Nie przypadkowo proces ten przywodzi na myśl indukowanie macierzystego charakteru w komórkach somatycznych (patrz również: Pluripotencjalne, lecz nie zarodkowe?). Jednym z genów, które zostały do tego zastosowane był Lin28, wprawdzie nie niezbędny do uzyskania pluripotencjalnych komórek, ale pomocny w tym procesie. Do tej pory wiadomo było tylko, że białko Lin28 wiąże RNA w cytoplazmie. Badania opublikowane w Science z 21 lutego br. (Srinivas Viswanathan, George Daley i Richard Gregory, Harvard University, Cambridge, Massachusetts) wykazały, że tym wiązanym RNA jest forma prekursorowa let7, tzw. pri-let7. Efekt jest zbliżony do tego, co zachodzi w komórkach rakowych: Lin28 wiążąc pri-let7 blokuje jego konwersję do let7. let7 nie spełnia więc swojej funkcji – nie wycisza HMGA2 i RAS, a zatem nie powstrzymuje proliferacji komórek, których potencjał istotnie wzrasta. [2]
Z drugiej strony microRNA zaangażowane są również w procesy odwrotne, tj. różnicowanie komórek. Znaleziono do tej pory wiele typów miRNA charakterystycznych dla komórek pluripotencjalnych, np. zarodkowych komórek macierzystych, jednak ich funkcja pozostaje zagadką. Tymczasem wydają się one mieć kluczowe znaczenie dla procesu różnicowania tych komórek do komórek jednej linii (mezoderma, ektoderma lub endoderma) i następnie ściśle określonych typów komórek, procesu, który musimy poznać, by móc takie komórki wykorzystać kiedyś w klinice. Naukowcy z Gladstone Institute of Cardiovascular Disease (GICD) oraz the University of California, San Francisco, donoszą na łamach Cell Stem Cell o dwóch miRNA – miR-1 i miR-133 – które odpowiadają za różnicowanie komórek pluripotencjalnych do komórek mięśnia sercowego. Oprócz ukierunkowywania pluripotencjalnych komórek do linii mezenchymatycznej i dalej do mięśnia, miR-1 i miR-133 hamują jednocześnie różnicowanie w kierunku komórek ektodermy i endodermy. [3]
Przykłady funkcji miRNA można by mnożyć, już te kilka pokazuje jednak, że małe nie znaczy nieważne. MicroRNA z kolejnymi odkryciami coraz bardziej zyskuje w oczach naukowców, co nie może dziwić, skoro zaangażowane jest w najbardziej podstawowe aspekty funkcjonowania naszych komórek, jak regulacja ich proliferacji i różnicowania.
Źródła:
1. MicroRNA reins in tumor-initiating cells, Nature Reports Stem Cells, Published online: 3 January 2008.
2. More reprogramming tips, Nature Reports Stem Cells, Published online: 6 March 2008.
3. Role Of Tiny RNAs In Controlling Stem Cell Fate Identified, ScienceDaily (Mar. 9, 2008).