Concetti Chiave
- Il processo di maturazione del miRNA inizia con la trascrizione del gene che lo codifica nel nucleo, producendo il pri-miRNA, seguito da un taglio da parte di Drosha che genera il pre-miRNA.
- Il miRNA maturo viene incorporato nel complesso RISC, dove può bloccare o degradare l’mRNA bersaglio a seconda della complementarietà tra i due.
- I miRNA possono derivare da geni indipendenti o dagli introni di geni più grandi (miRtroni), con la possibilità di formare cluster di miRNA da un solo trascritto di DNA.
- Le applicazioni terapeutiche dei miRNA includono l'uso di anti-miR e miR mimics per regolare i livelli di miRNA e affrontare patologie come il cancro.
- I NAT sono molecole di RNA lunghe con funzioni regolarie, che possono essere prodotte da regioni regolatorie o attraverso filamenti complementari per inibire l'espressione genica.
Il processo di maturazione del miRNA
Il processo inizia all'interno del nucleo dove il gene che codifica per il miRNA viene trascritto da RNA Polimerasi II.
Il prodotto di questa trascrizione è il pri-miRNA. È una molecola di RNA a "forcina".
A questo punto interviene Drosha che taglia le due lunghe code (il 5' e il 3') alla base della forcina.
Il risultato di questo primo taglio è il pre-miRNA che esce dal nucleo tramite le esportine 5 (riconosciuto 3 nulceotidi sporgenti in 3’) e arriva nel citoplasma. Qui entra in gioco Dicer che taglia via il loop della forcina e così i due filamenti possono separarsi. Il risultato è un frammento di RNA lungo circa 20-22 nucleotidi.
Il ruolo del complesso RISC
Abbiamo così ottenuto il miRNA maturo. Il filamento guida viene incorporato nel complesso RISC, col quale cercherà l’mRNA bersaglio.
A questo punto possiamo avere 2 destini: se la complementarietà con l’mRNA è parziale abbiamo solo il blocco dell’mRNA, e in base a dove RISC si va a collocare può essere bloccato sia l’inizio che l’allungamento (drop-off): se si mette su 3’ blocca l’inizio perché influenza anche la 5’, in modo che non si assembli il ribosoma. Se invece la complementarietà è perfetta entra in gioco la proteina Argonauta, contenuta in RISC, che degrada l’mRNA.
Origine e funzione dei miRNA
Ora la domanda è: dove si trova l’informazione per produrre miRNA?
I miRNA possono avere un proprio gene che li produce, oppure possono provenire dagli introni di geni più grandi (miRtrone). La differenza è che quelli che hanno un proprio gene sono indipendenti, mentre i miRtroni sono dipendenti dalla trascrizione di altri geni.
Spesso ci sono sequenze di DNA che produce vari miRNA in cluster, cioè con un solo trascritto del DNA otteniamo vari miRNA.
Applicazioni terapeutiche dei miRNA
Abbiamo detto che uno squilibrio di miRNA può essere pericolosa per l’organismo, per cui ci sono varie applicazioni sia per compensare squilibri, sia applicazioni che sfruttano questi meccanismi per risolvere malfunzionamenti e patologie.
1) Anti-miR: se un miRNA "cattivo" è presente in quantità eccessiva, si inserisce nella cellula una sequenza complementare che va a legarsi al miRNA, inibendolo.
2) miR mimics: se un miRNA "buono" è assente o carente, si somministra una molecola identica per ripristinarne i livelli normali e far ripartire la corretta regolazione genica.
3) OncomiR (ambito dei tumori): sono miRNA "cattivi" che promuovono il cancro bloccando i geni che normalmente sopprimono i tumori.
4) miRNA Oncosoppressori: sono miRNA "buoni" che prevengono il cancro bloccando gli oncogeni.
Produzione e funzione dei NAT
Si tratta di molecole di RNA molto lunghe, che vanno dai 200 nucleotidi fino alle 100 kilobasi (kb) ed hanno anche loro funzione regolatoria.
Possono essere prodotti:
1) A partire dalle regioni regolatorie (enhancer e promotori).
2) Usando il filamento complementare (antisenso) a quello che sarebbe il filamento che solitamente si usa per esprimere un gene. In questo modo si dà vita ai NAT. Il concetto è come una cerniera lampo: il NAT si cercherà il filamento di RNA complementare e lo inibirà come un coperchio.
Domande da interrogazione
- Qual è il processo di maturazione del miRNA?
- Qual è il ruolo del complesso RISC nel funzionamento del miRNA?
- Da dove provengono i miRNA e qual è la loro funzione?
- Quali sono le principali applicazioni terapeutiche dei miRNA?
- Cosa sono i NAT e come vengono prodotti?
Il processo di maturazione del miRNA inizia nel nucleo con la trascrizione del gene da parte di RNA Polimerasi II, producendo il pri-miRNA. Questo viene poi tagliato da Drosha per formare il pre-miRNA, che esce dal nucleo e viene ulteriormente elaborato da Dicer nel citoplasma, generando un frammento di RNA maturo lungo circa 20-22 nucleotidi.
Il complesso RISC incorpora il filamento guida del miRNA maturo e cerca l’mRNA bersaglio. Se la complementarietà è parziale, blocca l’mRNA; se è perfetta, la proteina Argonauta degrada l’mRNA, influenzando così la regolazione genica.
I miRNA possono derivare da geni indipendenti o dagli introni di geni più grandi (miRtroni). Possono anche essere prodotti in cluster da sequenze di DNA, e la loro funzione principale è quella di regolare l'espressione genica.
Le applicazioni terapeutiche includono l'uso di anti-miR per inibire miRNA "cattivi", miR mimics per ripristinare miRNA "buoni", e l'uso di oncomiR e miRNA oncosoppressori per affrontare il cancro, bloccando rispettivamente i geni soppressori e gli oncogeni.
I NAT sono molecole di RNA lunghe con funzione regolatoria, prodotte da regioni regolatorie o utilizzando il filamento complementare a quello normalmente usato per esprimere un gene. Funzionano inibendo l'espressione genica come un coperchio su una cerniera lampo.
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