بخشی از مقاله
چکیده
شناسایی میکرو RNA ها و نقش های بیولوژیکی بسیار متنوع آن ها را در سلول می توان به عنوان یکی از تأثیرگذارترین پیشرفت های حوزه ی ژنتیک در نظر گرفت. miRNA ها گروهی از مولکول های RNA غیر کدکننده کوچک هستند که بیان ژن را در سطح پس از رونویسی تنظیم می کنند.
نظر به پایداری و سادگی نسبی آنالیزشان، miRNA ها بیومارکرهای ایده الی برای تشخیص سرطان می باشند. علاوه بر این، miRNA ها دارای پتانسیل بالایی جهت اهداف درمانی هستند. miRNA درمانی یک شیوه ی بسیار مطلوب جهت غلبه بر بیماری های multi-pathway همچون سرطان می باشد. با توجه به طبیعت و عملکرد miRNA ها، دو روش ممکن جهت miRNA درمانی وجود دارد: Mimicry و .Antagonism
مقدمه
شناسایی میکرو RNA ها - miRNA - و نقش های بیولوژیکی بسیار متنوع آن ها در سلول را می توان به عنوان یکی از تأثیرگذارترین پیشرفت های حوزه ی ژنتیک در نظر گرفت.[20] میکرو RNA ها، RNA های غیر کد کننده ی اندوژنوس و حفاظت شدهٌ با طول تقریبی 20-22 نوکلئوتید می باشند که بیان ژن را در مرحله ی پس از رونویسیٍ و عموما بطور منفی تنظیم می کنند.
علیرغم عدم توانایی میکرو RNA ها در کد کردن پروتئین، این RNA ها، تنظیم کننده های مهم بیان ژن می باشند و از این طریق طیف وسیعی از فرایندهای بنیادی فیزیولوژیکی از قبیل تمایز، تکثیر، تکوین، آپوپتوزَ و پیشروی سرطان را کنترل می کنند
ژن های میکرو RNA ها بر روی همه ی کروموزوم ها بغیر از کروموزوم Y قرار دارد. درصد قابل توجهی از این ژن ها در ماده ی تاریکُ یا همان بخش غیر کدکننده ی ژنوم قرار دارد که پیش از این بعنوان DNA زائدِ شناخته می شد. تعداد قابل توجهی از ژن های میکرو RNA ها بصورت خوشه ایٌ در داخل ژنوم قرار گرفته اند و به شکل چند سیسترونی ٍ رونویسی می شوند که به آن ها خانواده ی 3microRNA اطلاق می شود. میکرو RNA های موجود در یک خوشه اغلب به یکدیگر مرتبط بوده و دارای اهداف یکسان و شباهت های عملکردی می باشند
نامگذاری میکرو RNA ها
نامگذاری هر miRNA شامل چندین بخش می باشد. پیشوند miR در اسم miRNA نشان دهنده ی میکرو RNA بالغ و mir نشان دهنده ی pre-miRNA می باشد. شماره گذاری بر اساس شناسایی میکرو RNA انجام می شود. برای میکرو RNA های متعلق به یک خانواده و دارای تشابه توالی، به شکلی که تنها در یک یا دو نوکلئوتید اختلاف داشته باشند، پس از شماره ی microRNA یک کاراکتر قرار می گیرد.
pre-miRNA هایی که miRNA بالغ آن ها صد در صد مشابه است ولی در جایگاه های مختلفی از ژنوم قرار گرفته اند، با یک خط تیره - - - و یک شماره ی اضافی مشخص می شوند مانند miR-194-1 و .miR-194-2 برخی از miRNA های پیش ساز به دو شکل مختلف برش داده می شوند. در واقع کلیواژ می تواند در نزدیکی انتهای 5ʼ و یا در نزدیکی انتهای 3ʼ پیش ساز miRNA صورت گیرد. دو پسوند 3p و 5p جهت تمایز این دو miRNA از یکدیگر استفاده می شود. در نهایت با استفاده از یک پیشوند سه حرفی در ابتدای نام miRNA، گونه ی مورد نظر مشخص می شود. برای مثال در has-mir-323، hsa معرف تعلق این miRNA به گونه ی Homo sapiense می باشد
بیوژنز و پردازش میکرو RNA ها
بیوژنز و پردازش میکرو RNA ها شامل مراحل رونویسی، پردازش در هسته، خروج از هسته، پردازش در سیتوپلاسم و نهایتا ملحق شدن به کمپلکس RNA induced silencing complex - RISC - می باشد که این مراحل در هسته ی سلول آغاز و در سیتوپلاسم پایان می یابد.
رونویسی: میکرو RNA های بین ژنیُ بوسیله ی RNA پلیمراز ш و میکرو RNA های درون ژنیِ بواسطه ی RNA پلیمراز رونویسی می شوند. محصول اولیه ی حاصل از عملکرد آنزیم پلیمراز یک pri-miRNA بلند چندین کیلو بازی است. بلوغ pri-miRNA از طرق مختلفی صورت می گیرد. اولین و اصلی ترین مسیر، مسیر کنونیکالّ است. سایر مسیرها بسته به نوع آنزیم ریبونوکلئاز ш مشارکت کننده در پردازش، طبقه بندی می شوند.
پردازش در هسته: به دنبال رونویسی، pri-miRNA بصورت سنجاق سری دچار تاخوردگی می شود. این ساختار در هسته توسط کمپلکس ریز پردازشگرْ شناسایی و پردازش می شود. DGCR8 و آنزیم دروشاَ اجزای این کمپلکس می باشند. این کمپلکس RNA را برش می دهد به صورتیکه در انتهای 3ʼ آن دو نوکئوتید اضافه وجود دارد. این نوع برش از ویژگی های خانواده ی 51DVH است که دروشا هم عضوی از این خانواده ی آنزیمی می باشد. در نهایت محصول برش pre-miRNA یا precursor-miRNA است.
خروج از هسته: رسپتور اکسپورتین 5ٌ به همراه Ran-GTP، طی فرایندی فعالانه، دو نوکلئوتید اضافه در pre-miRNA را شناسایی کرده، به آن متصل شده و با صرف انرژی آن را از هسته به سیتوپلاسم منتقل می کنند.
پردازش در سیتوپلاسم: در سیتوپلاسم pre-miRNA می تواند بواسطه ی افزوده شدن نوکلئوتید به انتهای 3ʼ یا 5ʼ، اصلاح شود. آنزیم کاتالیز کننده ی مرحله ی بعدی بلوغ دایسرٍ است که می تواند به pre-miRNA اصلاح شده متصل شود. دایسر در سیتوپلاسم pre-miRNA را برش داده و یک RNA دو رشته ای به طول حدودا 22 نوکلئوتید تولید می کند. گرچه هر دو رشته قابلیت فعالیت دارند اما معمولا تنها یکی از رشته ها به کمپلکس RISC متصل می شود و رشته ی دیگر که با علامت ستاره مشخص می شود از بین می رود.
همراه شدن با کمپلکس :RISC پروتئین های خانواده ی آرگوناتَ اجزای مرکزی کمپلکس RISC می باشند. این پروتئین ها با دمین های PAZ و PIWI خود به ترتیب به انتهای 3ʼ و 5ʼ رشته ی راهنماُ در RNA دو رشته ای متصل می شوند. بعد از این اتصال، دو رشته ی دوپلکس - miRNA/miRNA* - با و یا بدون هلیکاز از یکدیگر جدا می شوند. عوامل زیادی در تعیین و انتخاب رشته ی راهنما دخیل می باشند. در تعداد کمی از جانداران و حشرات، هر دو رشته وارد کمپلکس RISC می شوند.
مکانیسم عملکرد میکرو RNA ها
عملکردهای اساسی میکرو RNA ها در سیتوپلاسم سلول صورت می گیرد، جاییکه میکرو RNA بطور اختصاصی mRNA هدف را هدف گیری کرده و بیان ژن را بصورت پس از رونیسی تنظیم می کند. در کنار عملکرد های سیتوپلاسمی کلاسیک، داده های جدید حاکی از آن است که میکرو RNA ها قادرند عملکردهای هسته ای نیز داشته باشند و می توانند مستقیما بر روی بیان ژن تأثیر داشته باشند. آن ها می توانند بر روی رونویسی ژن، فعالیت هیستون ها، بازارایی کروماتین و شکل گیری الگوهای بیان ژن در ژنوم، تأثیرات مستقیم داشته باشند.
غالبا تأثیر میکرو RNA ها بر روی بیان ژن به صورت منفی و سرکوبگرانه است اما برخی از مطالعات حاکی از عملکرد مثبت میکرو RNA ها بر روی بیان ژن می باشد. تأثیرات مثبت و منفی آن ها بر روی بیان، از راه های مختلفی صورت می گیرد که بر اساس ویژگی های تنظیمی به گروه های مختلف تقسیم می شوند.
تأثیرات منفی بر بیان ژن - - Down-regulation
عملکرد اصلی میکرو RNA ها کاهش بیان می باشد. نحوه ی کاهش بیان به توالی مکمل mRNA و miRNA هدف آن بستگی دارد. زمانیکه توالی seed بطور کامل با mRNA هدف تشکیل جفت باز دهد، برش و تجزیه ی mRNA بوسیله ی یکی از اجزای کمپلکس RISC صورت می گیرد. این مکانیسم در حیوانات نادر است و بیشتر در گیاهان مشاهده می شود.
زمانیکه توالی seed بطور کامل با mRNA هدف مکمل نباشد، بوسیله ی مکانیسم های مختلفی از ترجمه ی mRNA جلوگیری می شود. این مکانیسم ها بر اساس مراحل بلوغ mRNA به سه گروه طبقه بندی می شوند: مکانیسم های pre-translational، مکانیسمهای co-translational و مکانیسم های .postinitiational
در مکانیسم های pre-translational جلوگیری از ترجمه اغلب از طریق فرایندهای اپی ژنتیکی صورت می گیرد. میکرو RNA ها می توانند بر روی تنظیم کننده های اپی ژنتیکی از جمله DNA متیل ترانسفراز، هیستون داستیلاز و ژنهای پروتئین های poly comb تأثیر بگذارند.
