Yeni Bir Keşif; Gen Baskılayıcıları miRNA’lar

MikroRNA (miRNA), 1993 yılında iki bağımsız çalışmada eş zamanlı olarak Caenorhabditis elegans (C. elegans)’da keşvedilmiştir. gen ekspresyonunun postranskripsiyonel düzenleyicisi ve yaklaşık 18-22 nükleotidden oluşan, küçük, endojen ve kodlanmayan ,proteine dönüşmeyen RNA’lardır.

Suda yaşayan canlılarda olmamakla birlikte karadaki yaşamla miRNA’larda ortaya çıkmıştır ve evrimsel olarak %100 korunmuşlardır tek baz bile değişiklik olmamıştır .

Protein kodlayan genlerin genomun küçük bir kısmından (%0.5-2) ifade edildiği bilinmesine rağmen, miRNA’lar memeli, sinek ve solucan genlerinin sadece %1-2’sini oluşturmaktadır. Ayrıca, her bir miRNA’nın yüzlerce hedef geni kontrol edebildiği tahmin edilmektedir ,

1 miRNA = yüzlerce mRNA’nın transkripsiyonel düzenlenmesinde rol alabilir.

• İnsan genomunda kodlanan binlerce miRNA vardır ve bu miRNA’ların hedef genlerinin hücre gelişimi, farklılaşması, proliferasyonu ve apoptosis yolaklarında düzenleyici rolü bulunmaktadır. Ancak, düzensiz miRNA ekspresyonunun birçok hastalık patogenezinde yer aldığı bildirilmektedir .Bu açıdan bakıldığında, miRNA aracılı gen ekspresyonu önemli ve vazgeçilmez bir mekanizma olarak kabul edilmektedir Çoğunlukla genomik DNA’nın kodlanmayan genler arası bölgelerinden (intergenik) sentezlenirler fakat az miktarda ekzonlardan ve intronlardan da sentezlenebilirler.
• miRNA’ların post-transkripsiyonel aşamadaki gen regülasyonunu düzenlemesi memeli popüler bir durumdur. Tahmini olarak %30-90 insan genomunda geni 1000’den fazla miRNA ile regüle edilmektedir.

MiRNA’lar

• MiRNA’lar üretildikleri hücreye sipesifik olmamakla beraber kanda taşınma özellikleri ile üretildikleri hücreden çıkıp vücut içerisinde dolaşabilirler, örneğin; beyinden çıkan bir miRNA karaciğere ,kalbe ve ya herhangi bir organa ,hücreye gidip oradaki gen ekspresyonunu baskılayabilirler.

• miRNA’lar gen regülasyon işlemini yaparken miRNA’ların 5’ ucu mRNA’ların henüz translasyona uğramamış 3’ ucu ile (3’UTR) eşleşir. Bunun sonucunda mRNA’nın parçalanmasına ya da translasyonun durmasına sebep olurlar.
• • Günümüzde miRNA’ların tüm türlerde ve dokularda meydana gelen hastalıkların ve hücresel homeostazinin anahtar regülatörü olduğu bilinmektedir. MiRNA’lar immun sisteme dayanan hastalıklar, kanser ve nörodejeneratif hastalıklar gibi daha birçok hastalıkta rol oynamaktadırlar.
  • İnsan vücudunda üretilen miRNA’ların %70’i beyinde üretilmektedir ve bu miRNA’lar beyinde hayati önem taşıyan noktalarda görev almaktadırlar. Bu yüzden herhangi bir sebeple fonksiyonları bozulduğunda ya da ekspresyon düzeyleri değiştiğinde beyinde patolojik durumlar oluşturabilirler.

  miRNA’ların amilod plak ve nörofibriler yumak oluşumundaki rolünün anlaşılması için yapılan birçok farklı çalışmada, beynin farklı bölgelerinde sentezlenen ve Alzheimer hastalığının patolojisinde beynin farklı bölgelerine etki eden birçok miRNA araştırılmıştır.

  RISC COMPLEKSİ

  MiRNA baskılama işlemini tek başına yapmaz bunun için RISC compleksi oluşturur;

  MiRNA ,AGO2(MRNA kesim aktivitesinde doğrudan rol oynar) ,TRBP(rna bağlanma proteini), PACT(PKR aktive edici protein) ile RISC kompleksini oluşturur.

  RISC kompleksi iki şekilde etki edebilir;

  Ya mrna translasyonunu inhibe eder ve mrna’yı yıkmaz ya da doğrudan mrna’ yı yıkıma uğratarak gen ekspresyonunu baskılar.

  MiRNA fonksiyonunu yönlendiren ana bileşeni  miRNA –AGO2  kompleksidir, miRNA molekülünün 5’ucuna AGO2 proteini bağlanırsa katalitik miRNA oluşmuş olur.

  miRNA Biyogenezi

  • miRNA’ların sentezlenme şekilleri farklı hücre tarzlarında farklı aşamalarla meydana gelmektedir.
  • Genellikle klasik yol ile gerçekleşen miRNA sentezinde RNA polimeraz II enzimi, nükleer genomda kodlanmış olan miRNA genlerinden primer mikroRNA (pri-miRNA) olarak adlandırılan ve 5’ cap ile PoliA kuyruğunu da içeren ilk molekülü sentezler.
  • Pri-miRNA, Drosha ile DiGeorge Sendrom Kritik Bölge Gen 8 (DGCR8) proteinlerinden oluşan mikroişlemci kompleks  tarafından yaklaşık 70 nükleotidden oluşan prekürsör miRNA (pre-miRNA) formuna dönüştürülür.
  • Dönüştürme işlemi sırasında DGCR8 proteini pri-miRNA’yı tanıma görevi üstlenirken RNAaz III ailesinin bir üyesi olan Drosha proteini katalitik işlev görür.

   

  • Oluşan pre-miRNA exportin-5 (Exp-5) yardımıyla sitoplazmaya taşınır. Taşıma görevinin yanı sıra, exp-5 molekülünün bağlandığı pre-miRNA’yı yıkımdan koruma görevinin de olduğu bilinmektedir.

  Sitoplazmaya taşınan pre-miRNA, RNAaz III ailesinin bir diğer üyesi olan Dicer enzimi ile kesilerek 22 nükleotidden oluşan matür miRNA’ya dönüşür. Bu işlemden sonra miRNA dupleksi açılır ve klavuz iplik ile yolcu iplik (miRNA*) olarak adlandırılan komplementer zincir oluşur.

• 
• • Nöronal olmayan hücrelerde miRNA’lar hedef mRNA molekülünün tüm sekansına bağlanıp tam bir eşleşme gerçekleştirerek onları parçalayabilir. Nöron hücrelerinde ise farklı bir mekanizma söz konusudur.

  Nöronlarda miRNA’lar, mRNA’ların translasyona uğramamış 3’-UTR ucuna, 7-8 nükleotidden oluşan ve “seed sekans” olarak adlandırılan bölgeleri ile bağlanırlar.

  • Seed sequence olarak adlandırılan bu önemli bölgerde meydana gelen bir mutasyon sonucunda miRNA’lar fonksiyonlarını kaybedebilir. ,
  • Bunun sonucunda mRNA parçalanması ya da translasyon baskılanması azalacağından hedef mRNA ya da protein miktarında artma meydana gelir.

  

   

   

  SiRNA

  SiRNA ,labratuvarlarda sentezlenen ve  kullanılan eksojen miRNA’lar dır ,endojen miRNA gibi iş görür, vücutta üretilen miRNA’lardan farkları ise doğal miRNA’ların baskıladıkları mrna ile tam komplementer olmasına gerek yoktur ,miRNA baskılayacağı mrna ya göre kendini düzenleyebilir fakat siRNA baskılayacağı mrna ile tam komplementerdir.

  ---

• 
• miRNA’lar günümüzde bir çok hastalıkla ilişkilendirilmesine rağmen haklarında daha bir çok şey bilinmemektedir.

Kaynak:

• https://dergipark.org.tr/download/article-file/34053
• https://vdocuments.site/gen-susturma-prof-dr-salih-kuk-erciyes-ueniversitesi-tip-fakueltesi-parazitoloji.html
• Video:https://www.youtube.com/watch?v=t5jroSCBBwk