Czy wiesz co jesz, czyli jak roślinne miRNA regulują ludzkie geny?07.12.2011

autor: Marcin Sajek
słowa kluczowe: RNA, rośliny, żywność, dieta

MicroRNA (miRNA) są to krótkie, 22-24-nukleotydowe cząsteczki RNA. Występują one u organizmów eukariotycznych i regulują potranskrypcyjnie ekspresję genów. Regulacja ta odbywa się głównie poprzez oddziaływanie z regionami 3'UTR docelowych mRNA, ale czasami cząsteczki miRNA oddziałują również z otwartymi ramkami odczytu jak i regionami 5'UTR. Proces ten różni się u roślin i zwierząt. U roślin miRNA są przeważnie w pełni bądź prawie w pełni komplementarne do sekwencji docelowej, a regulacja polega zwykle na degradacji transkryptu. U zwierząt natomiast komplementarność jest mniejsza, a regulacja poprzez jeszcze nie do końca poznany mechanizm odbywa się na poziomie translacji. Zwykle jest to obniżenie ekspresji, ale zdarzają się również przypadki aktywacji (for review see [1]).

W ostatnim czasie na łamach „Cell research” ukazała się ciekawa praca, dotycząca regulacji genów zwierząt przez miRNA pochodzenia roślinnego. Chińscy naukowcy odkryli, że w osoczu krwi ludzi i myszy występują roślinne miRNA- w największej ilości są to miR-156a i miR-168a. Spora część z nich znajduje się w tzw. mikropęcherzykach, które mogą być wydzielane przez jakąś tkankę i ze względu na obecność specyficznych receptorów pochłaniane przez inną. O roślinnym pochodzeniu w/w miRNA świadczy obecność grupy 2'OMe na końcu 3' cząsteczki miRNA. Jest to modyfikacja charakterystyczna dla roślin, nie występująca w miRNA zwierzęcych. MiRNA dostają się do organizmów zwierząt z pożywieniem, jako dojrzałe cząsteczki, a nie w formie prekursorów. miR-168a ulega wysokiej ekspresji m. in. w ryżu, kapuście pekińskiej, zbożach czy ziemniakach. Badania pokazały, że nie ulega degradacji podczas gotowania, jak również w bardzo niskim pH (jakie panuje np. w żołądku). Dodatkowo znaleziono gen, który może być potencjalnie regulowany przez miR-168a. Jest to gen kodujący białko LDLRAP1 (ang. Low Density Lipoprotein Receptor Adaptor Protein 1), zaangażowane w transport cholesterolu. Badania na liniach komórkowych pokazały, ze ekspresja tego genu rzeczywiście ulega obniżeniu pod wpływem miR-168a. Co ciekawe działa to wg mechanizmu „zwierzęcego”, tzn. na poziomie translacji. Transfekcja linii komórkowych prekursorowym miR-168a pokazała, że zwierzęca maszyneria obróbki miRNA radzi sobie świetnie z miRNA pochodzenia roślinnego. Zostało to rownież potwierdzone poprzez koimmunoprecypitację miR-168a z białkiem ARGONAUTE2 (AGO2).

Wyniki wszystkich badań jednoznacznie potwierdzają, że miR-168a reguluje ekspresję LDLRAP1. Jednak w badaniach na myszach nie zaobserwowano żadnych zmian fenotypowych, zaburzeń metabolizmu cholesterolu [2].
Niemniej jednak badania te pokazują po raz pierwszy że może istnieć transfer materiału genetycznego między królestwami.

Literatura:

  1. Bartel DP; MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function; Cell; 2004; 116: 281-297
  2. Zhang L, Hou D, Chen X, Li D, Zhu L, Zhang Y, Li J, Bian Z, Liang X, Cai X, Yin Y, Wang C, Zhang T, Zhu D, Zhang D, Xu J, Chen Q, Ba Y, Liu J, Wang Q, Chen J, Wang J, Wang M, Zhang Q, Zhang J, Zen K, Zhang CY; Exogenous plant MIR168a specifically targets mammalian LDLRAP1: evidence of cross-kingdom regulation by microRNA; Cell Research; 2011; doi: 10.1038/cr.2011.158

ISSN 1689-7730