microRNA
microRNA, הידוע גם כ-miRNA או miR, הן מולקולות חד-גדיליות קצרות של RNA באורך ממוצע של 21–23 נוקליאוטידים, המשמשות לבקרת ביטוי גנים בתאים אאוקריוטים. miRNA משועתק מגנים של DNA אך אינו מתורגם לחלבון. לאחר שנוצר RNA תחילי הוא מעובד למבנה לולאתי ליצור miRNA סופי.מולקולה זו נמצאת בצמחים, בעלי חיים ובווירוסים מסוימים. בעוד רוב ה miRNA ממוקמים בתוך התא, מקצת ממולקולות אלו, הידועות כ miRNA מעגלי, נמצאו גם מחוץ לתאים- בסביבתם.
מנגנון פעולה
מולקולה בשלה של miRNA תואמת באופן חלקי למולקולות mRNA מסוימות בעיקר לקצה ה3' UTR, ומפנה אותה לפירוק או עיכוב תרגום. כך מולקולת miRNA משמשת כבקרת ביטוי שלילית לחלבונים המתורגמים מאותם mRNA.
miRNA מתפקד באמצעות זיווג- בסיסים עם רצפים משלימים להם במולקולת הmRNA. כתוצאה מכך, מולקולות ה mRNA האלה מושתקות, על ידי אחד או יותר מהתהליכים הבאים:
1.פיצול גדיל ה mRNA לשני גדילים נפרדים.
2.קיצור זנב הפולי A של מולקולת הmRNA.
3.תרגום פחות יעיל של מולקולת ה mRNA על ידי הריבוזומים[1][2].
גילוי
miRNA תוארו לראשונה בשנת 1993 על ידי לי ועמיתים במעבדות ויקטור אמברוס[3]. השם microRNA נטבע בסדרת מאמרים בכתב העת Science בשנת 2001.
מבנה
מולקולות הmicro-RNA הן מולקולות חד-גדיליות. נהוג לפצל את המולקולה ל-2 חלקים:
- seed – אזור הכולל עד 9 נוקלאוטידים, בקצה ה 5' של מולקולת הmiRNA.
- tail- ה"זנב" הנותר. יתר שנוקלאוטידים שאינם כלולים ב seed.
מטרות – TARGETS
מולקולת ה miRNA בצמחים היא בעלת התאמת- בסיסים מושלמת עם אתר המטרה שלה ב mRNA. דבר זה, גורם לדיכוי גנים באמצעות חסימת מולקולת היעד (mRNA של הגן). לעומת זאת, בבעלי חיים, מתאפשרת עריכה של ה miRNA כך עדיין תזהה את אתר המטרה. במולקולות miRNA בבעלי חיים, לא מתאפשרת מוטציה באזור ה seed ( מס' בסיסים מועט 6–8 בקצה ה 5' של הmiRNA) וכ2 שינויים נוספים של בסיסים בחלק הנותר של הmiRNA, כך שעדיין מולקולת ה miRNA מסוגלת לזהות את אתר המטרה[4].למולקולת miRNA נתונה, יכולים להיות מאות אתרי מטרה ב mRNA, ולאתר מטרה נתון ב mRNA יכול להיות מבוקר על ידי מולקולות miRNA רבות[5][6].
בהינתן מוטציה באזור הseed של ה miRNA, סביר להניח כי המולקולה לא תיקשר לאתרי המטרה הייעודיים שלה, אלא לmRNA אחרים, מכיוון שנדרשת התאמה מושלמת בין ה seed לאתר המטרה בmRNA על מנת שהmiRNA יוכל להיקשר אליו, ולבקר את תהליך התרגום.
השפעה במצבי מחלה
בקרת ה-miRNA משפיעה על ביטוי גנים לאחר שעתוק (transcription) וזאת באמצעות פגיעה ביציבות ה- mRNA או בתרגומו לחלבון. בשנים האחרונות נמצא כי למולקולות אלו תפקיד מרכזי בתהליכים תאיים הן במצבים פיזיולוגיים תקינים והן בתנאים פתוגניים, בשלבי התמיינות והתפתחות, במחזור התא, באפופטוזה ובסרטן. ביטוי miRNAs הוא לרוב ספציפי לרקמה או סוג מסוים של תאים ולשלב התפתחותי מסוים, מכאן הוצע שלכל סוג תא, בכל שלב התפתחותי, יש פרופיל ביטוי miRNAs משל עצמו, דבר המאפשר ניהול ובקרה הדוקים של כלל ה- mRNA.
דוגמה לבקרת ה miRNAs: סוגים שונים של microRNAs דוגמת miR125, miR150, miR-34aו miR17-92 מעורבים בתהליך ההתפתחות של תאי B במח העצם (תאי B מהווים חלק ממערכת החיסון הנרכשת ואחראיים על יצירת נוגדנים). שינוי ברמתם של אותם MicroRNAs מוביל לפנוטיפים שונים: עכברים בעלי ביטוי גבוה של 17–92 miR סבלו יותר ממחלות אוטואימוניות ושרדו זמן קצר יותר בהשוואה לעכברי הביקורת. ביטוי לא נכון של miR-34a בשלב ה-pro-B מונע את המעבר מ-pro-B ל-pre-B (השלב השני מתוך שבעה בהתפתחות תא B)[7].
ל MicroRNAs יש גם תפקיד חשוב בהזדקנות, ויש מספר סוגים שצוינו כרגולטורים בהזדקנות דוגמת miR-17-92 ביונקים[8].
ביוגנזה
כ 40% ממולקולות הmiRNAs עשויים להימצא באינטרונים, או אפילו באקסונים של גנים אחרים[9].תבנית ה DNA אינה קובעת באופן מוחלט את ייצור הmiRNA הבוגר. 6% ממולקולות הmiRNA של האדם מצביעות על עריכה של מולקולת ה RNA, כך ששינוי ספציפי באתר המטרה ברצפי ה RNA, גורם לייצור חלבונים שונים מאלה שגדיל ה DNA קודד אליהם בתחילה. דבר זה מגדיל את המגוון של מולקולות ה miRNA, ואת היקף פעולתם (מעבר להשפעת הגנום לבדו).
תעתוק
מולקולות ה miRNA מתועתקות בעיקר על ידי RNA פולימראז II[10][11].לעיתים קרובות, הפולימראז נקשר לפרומוטור שנמצא לפני רצף DNA, ולאחר הקידוד, ייווצר מבנה של לולאת "סיכת-ראש" במולקולת הקדם לmiRNA. לטרנסקריפט שנוצר, מתווסף זנב פוליA בקצה ה5'[10][12].מולקולת ה miRNA בבעלי חיים מועתקת בתחילה כחלק מזרוע אחת של כ-80 נוקלאוטידים במבנה ה RNA-loop, שמהווה חלק ממולקולת קדם של miRNA המורכבת ממאות נוקלאוטידים, הנקראת primary miRNA[10].לאחר מכן, RNA פולימראז III מתעתק את ה miRNA, במיוחד מולקולות miRNA שלאחריהן יש רצפי Alu, ומולקולות t-RNA[13].
