Mikrorna (Mirna)

MikroRNA
Vikipedi, özgür ansiklopediBrassica oleracea 'dan bir pre-microRNA'nın sap-ilmik yapısı

Microrna_secondary_structurepng

Genetikte, mikroRNA (miRNA) yaklaşık 21-23 nükleotit uzunluğunda tek iplikçikli RNA molekülü türüdür, gen ifadesinin düzenlenmesinde rol oynar miRNA'lar kodlamayan RNA'lardandır, yani DNA'dan transkripsiyonu yapılan ama proteine çevirisi yapılmayan genler tarafından kodlanırlar Pri-miRNA olarak adlandırılan primer transkriptler işlenerek, önce pre-miRNA adlı kısa sap-ilmik yapılarına, sonra da fonksiyonel miRNA'ya dönüşürler Olgun miRNA moleküller bir veya daha çok mesajcı RNA (mRNA) ile kısmî tamamlayıcıdır ve başlıca işlevleri gen ifadesini aşağı ayarlamaktır 1993'te Lee ve çalışma arkadaşları tarafından Victor Ambros laboratuvarında keşfedilmişlerdir, ancak mikroRNA terimi ilk 2001'de kullanıma girimiştir

Oluşumu ve İşlenmesiMicroRNA (miRNA) prekursör mikroRNA (pre-miRNA)'dan meydana gelir, o da bir mikroRNA primer transkriptinden (pri-miRNA'dan) meydana gelir

MiRNA_processingsvgpng

miRNA'yı kodlayan genler işlenmiş olgun miRNA molekülünden çok daha uzundur miRNA'lar önce birincil (primer) transkript, veya pri-miRNA olarak yazılırlar, bu transkriptlerin birer başlığı ve poli-A kuyruğu vardır Bunlar işlem görüp hücre çekirdeğinde pre-miRNA olarak bilinen kısa, 70 nükleotit uzunlukta, sap-ilmik şekilli, öncül (prekürsör) yapılara dönüşür Bu işlenme hayvanlarda Mikroişlemci kompleks (İng Microprocessor complex) adlı bir protein kompleksi tarafından gerçekleştirilir Mikroişlemci kompleks'te Drosha adlı bir nükleaz, ve Pasha adlı çift iplikçikli RNA bağlayıcı protein bulunur
Pre-miRNA'lar sonra sitoplazmada Dicer adlı endonükleaz ile etkileşerek olgun miRNA'ya dönüşürler Dicer aynı zamanda RNA-indüklenmiş susturma kompleksi (İng RNA-induced silencing complex; RISC) oluşumunun başlatır Bu kompleks miRNA ifadesi ve RNA interferanstan kaynaklanan gen susturmasından sorumludur
Bitkilerde miRNA oluşumunun yolu, Drosha'nın homologlarının olmamasından dolayı hayvanlardakinden biraz farklıdır; onun yerine Dicer homologları tek başlarına birkaç işlem aşamasını yürütürler Ayrıca intronik sap-ilmiklerden meydana gelen miRNA'ların oluşumunda da Drosha değil, Dicer görev alır DNA'nın anlamlı veya ters anlamlı iplikçiği de miRNA'nın oluşumunda kalıp işlevi görebilir
Pre-miRNA'nın verimli bir şekilde işlenmesi için, sap-ilmik yapısının hem 5', hem de 3' ucunda tek iplikçikli RNA uzantıların olması gerekir Bu tek iplikçikli RNA motiflerin bileşimlerinden çok uzunlukları son derece önemlidir, işlenmenin gerçekleşebilmesi için İnsan ve sinek pri-miRNA'larının bir biyoenformatik analizi, çok benzer yapısal bölgelerin varlığını göstermiş, bunlar, bazal kısımlar, aşağı saplar, yukarı saplar ve uç ilmikler olarak adlandırılmıştır; evrimsel olarak korunmuş bu yapılara dayanarak pri-miRNA'nın termodinamik profilleri tanımlanmıştır Drosha kompleksi, RNA molekülünü uç ilmikten yaklaşık 22 nükleotit uzaktan keser Çoğu pre-miRNA'da tepesinde bir ilmik olan mükemmel çift sarmallı bir yapı yoktur Bu seçiciliğin birkaç olası açıklaması vardır Bir olasılık, 21 baz çiftinden uzun çift sarmallı RNA'nın enterferon tepkisi ve hücrenin anti-viral mekanizmasını harekete geçirmesidir Bir diğer makul açıklama pre-miRNA'nın termodinamik profilinin hangi iplikçiğin Dicer kompleksine dahil olacağını belirlemesidir
Dicer pre-miRNA sap-ilmiğini kestikten sonra iki tamamlayıcı kısa RNA molekülü meydana gelir, ama bunlardan sadece biri RISC kompleksine dahil olur RISC kompleksinin içinde yer alan bir RNAz olan argonaute'un etkisiyle bu ikisinden 5' ucu daha kararlı olanı seçilip komplekse dahil olur Bu iplikçik kılavuz iplikçik (İng guide strand) olarak adlandırılır Öbür iplikçik, anti-kilavuz veya yolcu iplikçik olarak adlandırılır, RISC kompleksinin substratı olarak sindirilir Aktif RISC kompleksine entegre olduktan sonra miRNA'lar kendi tamamlayıcı mRNA molekülleri ile baz eşleşmesi yapar ve argonaute proteinleri tarafından mRNA'nın yıkımına neden olurlar

Hücresel İşlevler
miRNA'nın işlevinin gen düzenlemesi olduğu anlaşılmaktadır Bu amaçla bir miRNA bir veya daha çok mRNA'yı tamamlayıcıdır Hayvan miRNA'ları genelde 3' UTR bölgesine tamamlayıcıdırlar, bitki miRNA'ları ise mRNA'ların protein kodlayıcı kısımlarına tamamlayıcıdır miRNA'nın mRNA ile eşleşmesi bazen protein çevirisini engeller ve bazen de mRNA'nın kesilmesini (RNA interferansa benzer bir süreçle) kolaylaştırır Çoğu hayvan miRNA'sı protein çevirisini engeller, çoğu bitki miRNA'sı da mRNA'yı keserek çalışır miRNA'lar ayrıca hedef mRNA'ya karşılık gelen genomik bölgelerde DNA metilasyonuna neden olabilirler miRNA'lar kendilerini tamamlayan bir grup proteinle (mikroribonükleoproteinler = miRNP) birlikte işlev görürler
miRNA'nın etkileri ilk 1993'te Victor Ambros ve çalışma arkadaşları tarafından C elegans solucanında keşfedildi miRNA'ların varlığı çeşitli bitki ve hayvanlarda teyid edilmiştir Ökaryotik miRNA genlerinin benzerleri bakterilerde de bulunmuştur, bunlar mRNA ile eşleşerek mRNA çokluğunu ve çevirisini kontrol etmektedirler, ancak bu süreçte Dicer enziminin bir benzeri yer almadığı için bu RNA'lar genel olarak miRNA olarak sayılmamaktadırlar
Bitkilerde kısa enterferans RNA'ları (İng short-interfering RNA; siRNA kısaltmasıyla anılır) viral RNA'nın transkripsiyonunu engellemeye yarar siRNA çift sarmallı olmasına rağmen, etki mekanizması miRNA'nınkine yakından benzer, saç firkete yapıları göz önüne alınırsa bu benzerlik daha da çarpıcıdır siRNA'lar gen denetimine de yararlar, miRNA'lar gibi

Gen Aktivasyonu
Çift iplikçikli RNA (İng double stranded RNA'dan dsRNA olarak kısaltılır) gen ifadesini ayrıca etkinleştirebilir de, buna "küçük RNA indüklenmiş gen aktivasyonu" (İngilizce small RNA-induced gene activation veya RNAa) Gen promotörlerinin dsRNA ile hedeflenmesi, ilişkili genlerde güçlü bir transkripsiyon aktivasyonu yaratabilir İnsan hücrelerinde bu hem sentetik dsRNA ile ("küçük etkinleyici RNA" veya İng small activating RNA veya saRNA), hem de endojen miRNA için gösterilmiştir

miRNA Sinyalizasyonunun Belirlenmesi ve Manipülasyonu
Bir miRNA'nın aktivitesi bir kilitli nükleik asit türü olan bir morfolino veya 2'-O-metil RNA oligo kullanılarak deneysel olarak bloke edilebilir miRNA'nın olgunlaşmasındaki adımlar, bloke edici oligonükleotitler ile engellenebilir Bir miRNA'nın mRNA üzerindeki bağlanma yeri de bir oligo tarafından sterik olarak bloke edilebilir

miRNA ve Hastalık
miRNA ökaryotik hücrelerin normal işlevinde yer aldığı gibi, miRNA'nın bozuk çalışması da hastalığa neden olur Kanser, nöroloji, kardiyoloji, viroloji'de bu konuda çalışmalar sürmektedir

miRNA ve Kanser
Birkaç miRNA ile bazı kanser tipleri arasında ilişkiler bulunmuştur
Aşırı c-myc (çeşitli kanserlerde rol oynayan bir protein) üreten bir fare türünde yapılan araştırmalar miRNA'nın kanser gelişmesine etki ettiğini göstermiştir Lenfomalarda bulunan miRNA'ları özellikle çok miktarda üretmek üzere tasarlanmış farelerde 50 gün içinde kanser gelişmiş ve bunlar iki hafta ardından ölmüşlerdir
Bir diğer çalışmada, hücre çoğalmasını düzenleyen E2F1 proteininin iki tip miRNA tarafından inhibe edildiği gösterilmiştir miRNA, mesajcı RNA'ya bağlanarak gen aktivitesine etki eden proteinlerin çevrimini engellemektedir
miRNA kodlayan 217 genin etkinliği ölçülerek farklı kanser tiplerini ayırdebilen gen aktivite örüntüleri bulunmuştur miRNA profilleri kanserlerin sınıflandırılmasına yarayabilir Böylece hekimler bir kanser dokusunu analzi edip onun hangi dokudan yayılmış olduğunu anlayabilir ve özgün doku tipine göre tedavi planlayabilirler Kronik lenfositik lösemili hastaların bu kanserin hızlı mı yavaş mı gelişen türünü taşıdıkları anlamak için miRNA profillemesi kullanılabileceği gösterilmiştir

miRNA ve Kalp Hastalığı
miRNA fonksiyonunun kalpteki global rolünün anlaşılması için fare kalbinde miRNA olgulaşması engellenmiş ve miRNA'nın bu organın gelişmesinde önemli bir rol oynadığı görülmüştür miRNA expression profiling studies demonstrate that expression levels of specific miRNAs change in diseased human hearts, pointing to their involvement in cardiomyopathies Ayrıca, belli miRNA'lar üzerinde yapılan araştırmalar kalp gelişimi sırasında miRNA'ların farklı rolleri olduğunu göstermiştir