RT Audacity - шаблон joomla Оригами

 

microRNA ها(miRNAsRNAهای کوچک غیر کد گذار 19 تا 25(معمولا 22) نوکلئوتیدی هستند که از پیش ساز های سنجاق سری 70 الی 100 نوکلئوتیدی، بریده شده اند. آنها می توانند بیان ژن را از طریق تحریک تخریب مستقیم mRNA یا مهار ترجمه ی آن تنظیم نمایند. در واقع، روی شبکه های بیان ژنی از طریق مهار mRNAهای هدف از طریق میانکنش های جفت شدن های اختصاصی تاثیر می گذارند. miR  ها در یک رفتار اختصاصی برای بافت بیان شده و فاکتور های حیاتی را در تنظیم مسیرهای مختلف درگیر در رشد و نمو، تمایز سلولی، تکثیر و آپوپتوز، تنظیم می کنند.

حجم زیادی از اطلاعات نشان می دهد که miR ها در بدخیمی های انسانی از تنظیم خارج شده اند. پیشنهاد شده که برخی از آنها می توانند عملکردهای انکوژنی یا مهارگر توموری داشته باشند. همگام با این عقیده، هر دوی بیان بیش از حد(overexpression) و خاموش شدن miR های خاص، در برخی بیماری های قلبی عروقی و نیز  بسیاری از انواع سرطان ها  گزارش شده است. مثلا کاهش بیان miRNA ها در تومورها در مقایسه با بافت های نرمال نشان داده شده که نشان می دهد برخی از  miRNA ها به عنوان مهارگر های توموری بالقوه عمل می کنند. برخی از مکانیسم هایی که در تنظیم بیان miRNA ها دخیل هستند شامل تنظیمات خاص در سطح رونویسی، مکانیسم های اپی ژنتیکی از جمله متیلاسیون و داستیلاسیونهیستون ها و موتاسیون های ژنی که روی پروتئین های شرکت کننده در پردازش و بلوغ miRNA ها اثر می گذارند یا باعث تنظیم پایداری miRNA ها می شوند.


 مطالعات جدید نشان می دهند که بیان miRNA ها میتواند توسط مکانیسم های اپی ژنتیکی مختلفی از جمله  متیلاسیون نا بجا و غیر طبیعی نواحی پروموتری یا تغییرات هیستونی تنظیم شوند. بنابراین یکی از روش های خاموش سازی رونویسی miR ها، می تواند مکانیسم های اپی ژنتیکی مرتبط با متیلاسیون DNAبصورت نا به جا در 5`UTR باشد که این مسئله در بسیاری از انواع معمول TSG ها دیده شده است.اتصال miRNA به mRNA باعث جدا شدن (splitting) اختصاصی ، دآدنیلاسیون یا مهار ترجمه می شود. miRNAها ترجمه ی حدود %60 از تمام ژن های غیر کدگذار انسانی را تنظیم می کنند .

یک mRNA می تواند چند منطقه ی اتصال(binding site) برای یک یا چند miRNA داشته باشد بنابراین اثر miRNA ها روی مهار ترجمه ی mRNA، تشدید می شود. بسیاری از ژن های miR ها، درون اینترون های ژنهای کدگذار پروتئین ها قرار دارند.(در نتیجه از یک ترانسکریپت اولیه مشترک با ژن میزبان منشا می گیرند). بنابراین می توان پیش بینی کرد که به مهار رونویسی توسط متیلاسیون نا به جای یک CpG island درون 5`UTR ژن میزبان حساس هستند. در برخی از موارد فرض شده که تنظیم رونویسی بیان ژن miR می تواند توسط تغییرات اپی ژنتیکی عناصر تنظیمی ژن میزبان به دست آید که می تواند دور از لوکوسmiR، واقع شده باشد.

درطول دهه گذشته، بیش از 34593 مقاله درزمینه های مختلف مانند ژنومیکمیرنا، پیدایش حیات، مکانیسم های عمل، اختلالات بیماری وغیره در پایگاه داده Pubmedگزارش گردیده است.

توليد (biogenesis)ميكرو  RNAهاي انساني

ژنوم انسانی حاوی بیش از 1000 ژن miRNA است كه بیشتر آنها توسط RAN پليمرازII رونويسي مي شوند. مسير متعارف توليد miRNA شامل پردازش هسته اي miRNA اوليه(Pri-miRNA) بوسيله ريبونوكلئاز Drosha و پردازش سيتوپلاسمي(Pri-miRNA) ها بوسيله ي ريبونوكئ ازDicer است.

(Pri-miRNA): كلاهك گذاري (capped)، پليآدنيلهو حاوي يك يا بيشتر ساختمان سنجاق سري(Hairpine) مي شود. اين ساختمان سنجاق سري براي Pri-miR منحصربفرد است ، كه شامل يك شاخه ي 30 bp است. اين ساختمان، بوسيله ي يك كمپلكس ميكرو پروسورحاوي ريبونوكئاز Drosha ( ااا RNase) ، پروتئين اتصالي RNA بنام DGCR8 و تعداد ديگري پروتئين تشخيص و برش داده مي شود.

ماشين برش دهنده كمپلكس RISC ، ريبونوكئاز DICERيك RNase ديگرمي باشد كه موجب تبديل Pre-miRNA به miRNA بالغ مي شود. كه حاوي دو نوكلئوتيد برآمده در دو انتهاي´ 3 است.

DICER انساني يك پروتئين Kd 200 چند دومینی شامل دومين هليكاز در انتهاي N، يك دومين با عملكرد ناشناخته بنام DUF283 و يك دومين بنام PAZ و دو دومين حفاظت شده بنام هاي RIIIA وRIIIB و يك دومين اتصالي dsRNA در انتهايمی باشد.

اولين miRNAدر سال 1995 مشخص شدند با اين حال عملكرد تنظيمي آنها تا سال 2000 مشخص نبود. از آن زمان به بعد محققان نقش هاي مختلفي را در تامين تنظيم منفي و تنظيم مثبت رونويسی و ترجمه كشف نمودند.

miRNA متفاوتي در سلول و بافت هاي مختلف بيان مي شوند. هر گونه انحراف در بيان miRNA ها موجب بيماري هاي متفاوت مي شوند و در حال حاضر درمان با miRNA در حال بررسي و تحقيق است.

همانگونه كه گفته شد ميكرو RNA ها كلاسي از RNAهاي غير كد كننده ي كوچك تك رشته اي هستند كه بيان ژن را بصورت تنظيم منفي انجام مي دهند. ميكرو RNA ها كنترل تجزيه miRNA يا مهار ترجمه را بوسيله ي اتصال به جايگاه هاي مكمل 3'UTR ژن هدف به عهده دارند. بعلاوه ميكرو RNAها يك نقش كليدي را در چندين پروسه ي بيولوژيكي مانند كنترل سيكل سلولي، رشد و افتراق سلولي, اپوپتوزيس و تكامل جنين عهده دار هستند. به همين صورت هرگونه اختلال در miRNA هاي پروسه هاي فوق, موجب ايجاد بيماري مربوطه مي شود، كه به طور كلي به آنها miRdisease گفته مي شود.

سيستم نام گذاريmiRNA ها

تحت يك سيستم نامگذاري استاندارد، miRNA ها قبل از انتشار كشف آنها ,مي بايست نامگذاري و تاييد شوند. بطور مثال پسوند " mir" بعلاوه ي يك خط تيره و يك عدد مي آيد. مثلاً 123-mir در اين مثال " mir" اشاره دارد به pre-miRNA . در حاليكه " miR" اشاره به شكل بالغ miRNA دارد.

miRNA هايي با توالي هاي مشخص نزديك به هم با اختلاف 2-1 نوكلئوتيد با حرف هاي كوچك مشخص مي شوند. مثلاً 123a-mir  بسيارشبيه ومرتبط است با 123bmir.

Pri-miRNAهاي hsa-mir-194-1 و hsa-mir-194-2 داراي miRNA هاي بالغ مثل هم هستند(hsa-mir-194) ، اما آنها در جايگاه هاي مختلف از ژنوم قرار گرفته اند.منشا گونه يmiRNA نيز با يك پسوند سه حرفي مشخص مي شود مثلا hsa-mir-123 يك MiRNA انساني است(homo sapiens) وoar-mir-123  يك ميكرو RNA خوكي است.(ovisaries).

ساير حرف ها نيز بكار مي رود. مثلاً پسوند "V " براي viral و پسوند "d" براي Drosophila. وقتي دو miRNA بالغ منشا آنها از بازوهاي مقابل همان miRNA باشد با پسوند -3pيا-5pمشخص می شود.

امروزه با پیشرفت تکنیک های جدید مولکولی ، امیدهای جدیدی در درمان بیماری های انسانی ظهور نموده است . یکی از اینها microRNA ها هستند.مطالعات جدید نشان داده اند که تا %30  از ژن های انسانی و اغلب مسیرهای ژنتیکی توسط miRNA ها تنظیم می شوند. بیش از 500 miRNA ی مختلف در سلول های انسانی شناخته شده است. در سال های اخیر، microRNA ها(miRNA) به عنوان عوامل مولکولی نوینی که در کارسینوژنر درگیر می شوند، شناسایی شده اند؛ به نحوی که از تنظیم خارج شدن بیان آنها در سرطان های مختلف انسانی شناسائی شده است.

 کشف microRNA ها ، گروهی از RNA های غیرکدگذار تنظیمی، دیدگاه جدیدی در مورد تشخیص و مدیریت سرطان نمایان کرده است. شرکت RNA های غیر کدگذار در کارسینوژنز و پیشرفت تومور توسط بسیاری از مطالعات عملکردی در دهه های اخیر تائید شده است. از میان تمام انواع ncRNA ها، microRNA ها به دلیل فراوانی از تنظیم خارج شدنشان در سرطان ، بیش از همه مورد توجه قرار گرفتند. MiRها دسته ای بزرگ از RNA های اندوژن کوچک غیر کد گذار سلول را تشکیل داده و بیان ژن را پس از رونویسی، تنظیم کرده و بسیاری از مکانیسم های مولکولی را از جمله تمایز بافتی، تکثیر سلولی، تقسیم سلولی ، تمایز سلولی، عدم تقارن نورونی، متابولیسم، مشخصه و ویژگی های سلولی ، آپوپتوز و عفونت ویروسی راکنترل می نمایند.

پیش بینی شده است که هر miR ای تعداد زیادی  mRNAرا بر اساس جفت شدگی توالی آنها با سکانس seed در 3`UTRاش، هدف گیری می نماید که این هدف گیری، نتایج متمایزی دارد. بنابراین، اختلال در بیان miR ها می تواند از طریق هدف گیری تعداد زیادی mRNA، باعث سرعت بخشیدن به آغاز تومورزائی، تکثیر آن یا مهار آپوپتوز و نیز تهاجم شود.

MicroRNAها و اهمیت آنها به عنوان مارکر در تشخیص سرطان

MicroRNA ها، در پاتوژنز انواع مختلفی از سرطان ها دخیل هستند. شواهد زیادی پیشنهاد می کنند که miRها، می توانند به عنوان انکوژن(oncomiR) یا ژن مهارگر تومور(tsmiR) عمل کنند و در مراحل اولیه ی کارسینوژنز دخیل باشند. الگوی بیان miR ها می توانند برای طبقه بندی انواع مختلف سرطان مورد استفاده قرار بگیرند و پروفایل های بیانی آنها می توانند کاربرد های prognostic و نیز درمانی داشته باشند. در مقایسه با mRNA، تعداد کمتری از miRها می توانند برای اهداف کلینیکی کافی باشند.به طور جالبتری،miR ها در بافت های مختلف به میزان زیادی دست نخورده باقی می مانند و عملا توسط تخریب توسط RNA تحت تاثیر قرار نمی گیرند.

. تمام این مشخصه ها، miRها را یک ابزار بسیار جالب و سودمند برای تشخیص زود هنگام تومور، تعیین پیش آگهی و درمان آن می سازد. دلیل بیان افتراقی گسترده ی miR ها بین سلول های طبیعی و سلول های توموری هنوز نامشخص است. حدودا 20 درصد از تمام miR های درونCpG island  ها قرار دارند.

کم شدن بیان global در  microRNAها، یک مشخصه ی شایع در سرطان  است. کم شدن بیان global در microRNAها یک مشخصه ی شایع در سرطان است. از آنجائی که هایپرمتیلاسیون جزایر CpG مکانیسمی برای خاموش سازی miR ها فراهم می کند. اکثر محققین تنها گزارش کرده اند کهmiRNA ها فقط با mRNA ها در 3`UTR شان میانکنش می کنند. ولی تحقیقاتی هم گزارش شده اند که miRNA ها به نواحی 5`UTR و یا CDS یک mRNA نیز متصل می گردند. اولین مرحله در پردازش miRNA ها ، برش خوردن رونوشت هایmiRNA ی اولیه یا pri-miRNA ها  توسط کمپلکس Drosha/DGCR8 در هسته انجام می شود.

ساختارهای ساقه-حلقه ی  miRNA ، می توانند در اینترون های ژن های کد گذار پروتئین یا ژن های RNA های غیر کد گذار و یا در اگزون های ژن های غیر کد گذار یا در نواحی بین ژنی باشند. اکثریت miRNA های انسانی، در اینترون ها قرار دارند. تقریبا %10 از miRNA ها از جمله miR-137 ،miR-155، miR-146a،  miR-22و miR-34a، درون اگزون های ژن های غیر کد گذار قرار دارند. اطلاعات کنونی در مورد پردازش pri-miRNA ها بیشتر در مورد miRNA های اینترونی یا بین ژنی به دست آمده است. پردازش miRNA های اینترونی همزمان با رونویسی در تعاون و همکاری با splicing رونوشت های اولیه انجام می شود.اجزای microprocessor و spliceosome، در یک کمپلکس قرار داشته و با هم دیگر پیش سازهای miRNA (pre- miRNA) و رونوشت های spliced شده را از pri- miRNA های splice نشده تولید می کنند.

Splicing برای پردازشpri- miRNA ها لازم نیست، ولی گرد هم آمدن spliseosome می تواند میزان رها شدن pre- miRNA ها را از اینترون هایpri- miRNA ای، افزایش دهد. برای miRNA های اگزونی، آزاد شدن pre- miRNAها اگزون pri- miRNA را مختل کرده و روی تشکیل رونوشت های spliceشده ،تاثیر می گذارد. بنابراین احتمالا رونوشت های pri- miRNAی splice نشده ی miRNAهای اگزونی، رونوشت های pre- miRNA یا splice شده تولید می کنند. پردازش miRNA  های اگزونی هنوز با جزئیات دقیق مطالعه نشده است.

 اغلب miRNA های اگزونی، درون ژن های RNA ای غیر کد گذار قرار دارند که تنها عملکردشان این است که ژن میزبان آن miRNA باشند. همانطور که بیان شد، بر خلاف miRNAهای اینترونی، فرایند پردازش رونوشت های pri- miRNA از miRNAهای اگزونی به pre- miRNAها ، با فرایند طبیعی splicing رونوشت، تداخل می کند. عقیده بر این است که miRNAهای اگزونی، نسبت به miRNA های اینترونی، مسیرهای فیزیولوژیکی مهمترین را تنظیم می کنند. مثلا miRNA-155 و miRNA-146a ، برای اجزای تنظیمی پاسخ ایمنی و hematopoiesis، و کارسینوژنز حیاتی بوده و miRNA-22، نقش مهم در فرایند کارسینوژنز دارد.

 miRNA-137، یکی از مهمترین این دسته از miRNA ها بوده و به دلیل فعالیت ضد توموری شایانی که داراست، نقش بسیار مهمی در کار سینوژنزکولورکتال دارد.

تنظیم کنندگان:

الهام پوییده، دکتر احسان عارفیان، دکتر عباس اخوان سپهی

 

این مقاله در شماره 98 نشریه پیام آزمایشگاه به چاپ رسیده است.

منابع:

1.      Kataoka N, Fujita M, Ohno M. Functional association of the Microprocessor complex with the spliceosome. Molecular and cellular biology. 2009;29(12):3243-54.

2.      Esteller M. Non-coding RNAs in human disease. Nature reviews Genetics. 2011;12(12):861-74.

3.      Place RF, Li LC, Pookot D, Noonan EJ, Dahiya R. MicroRNA-373 induces expression of genes with complementary promoter sequences. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2008;105(5):1608-13.

4.      Farazi TA, Spitzer JI, Morozov P, Tuschl T. miRNAs in human cancer. The Journal of pathology. 2011;223(2):102-15.

5.      Salmena L, Poliseno L, Tay Y, Kats L, Pandolfi PP. A ceRNA hypothesis: the Rosetta Stone of a hidden RNA language? Cell. 2011;146(3):353-8.

6.      Finnegan EF, Pasquinelli AE. MicroRNA biogenesis: regulating the regulators. Critical reviews in biochemistry and molecular biology. 2013;48(1):51-68.

7.      Ling H, Fabbri M, Calin GA. MicroRNAs and other non-coding RNAs as targets for anticancer drug development. Nature reviews Drug discovery. 2013;12(11):847-65.

8.      Sundarbose K, Kartha R, Subramanian S. MicroRNAs as Biomarkers in Cancer. Diagnostics. 2013;3(1):84-104.

9.      Li W, Zhang X, Zhuang H, Chen HG, Chen Y, Tian W, et al. MicroRNA-137 is a novel hypoxia-responsive microRNA that inhibits mitophagy via regulation of two mitophagy receptors FUNDC1 and NIX. The Journal of biological chemistry. 2014;289(15):10691-701.