miRNA micro RNA

RNA non codificanti

Oltre gli RNA codificanti, esistono degli RNA non codificanti (ncRNA) che possono essere suddivisi in due grosse categorie:

Housekeeping o infrastrutturali

Sono in generale espressi in modo costitutivo in tutte le cellule e svolgono funzioni di base in processi cellulari fondamentali, come la sintesi proteica e lo splicing. A questo gruppo appartengono rRNA, tRNA, piccoli RNA nucleari (snRNA) e i piccoli RNA nucleolari (snoRNA).

Regolatori

Sono coinvolti nell’espressione genica mediante diversi meccanismi. A differenza dei ncRNA infrastrutturali, non sono in genere espressi in modo costitutivo in tutte le cellule e tessuti, ma presentano sostanziali differenze spaziotemporali nei loro profili di espressione. I ncRNA regolatori possono essere a loro volta suddivisi in 2 categorie sulla base delle loro dimensioni:

• Piccoli: sono molecole di RNA non codificante di lunghezza inferiore a 200 basi.
• Lunghi: sono molecole di RNA non codificante di lunghezza superiore a 200 basi.

Piccoli RNA non codificanti ad attività regolatoria

All’interno di questo gruppo, i micro RNA sono certamente i membri più rappresentativi, anche se stanno emergendo nuovi sottogruppi le cui modalità di azione ed il ruolo biologico non sono ancora noti.

miRNA

I micro RNA (miRNA) sono degli RNA che nella loro forma matura presentano una lunghezza compresa tra i 20 e i 25 nucleotidi e che sono in grado di regolare l’espressione genica mediante la modulazione negativa dei loro geni bersaglio diretti. I miRNA esercitano la loro azione in cellule animali legandosi, mediante parziale complementarietà di sequenza, a mRNA bersaglio (target) a differenza delle cellule vegetali in cui invece vi è perfetto appaiamento di sequenza con il bersaglio, costituito dal gene. Il riconoscimento tra il miRNA e il corrispondente gene bersaglio avviene in genere nella regione 3’ non tradotta dell’mRNA, anche se sono stati riportati esempi più rari di interazioni in regioni codificanti e 5’ non tradotte.

Biogenesi e organizzazione genomica dei miRNA

I miRNA presentano un complesso processo di biogenesi che comincia nel nucleo con la trascrizione, a opera della RNA polimerasi II, di RNA più lunghi, denominati microRNA primari (pri-miRNA). I pri-miRNA sono caratterizzati dalla presenza di una struttura secondaria a forcina (stem-loop) costituita da una regione di appaiamento intramolecolare e da due porzioni a singolo filamento. Il pri-miRNA è soggetto, sempre nel nucleo, al taglio da parte di una RNasi di tipo III denominata DROSHA che, in concerto con la proteina DGCR8, determina la rimozione delle regioni a singolo filamento e la ritenzione unicamente della struttura a forcina che viene a questo punto denominata miRNA precursore (pre-miRNA).

Una via di biogenesi alternativa all’azione del complesso DROSHA-DGCR8, e descritta più recentemente, prevede l’origine del pre-miRNA direttamente dal processo di splicing di regioni introniche. In quest’ultimo caso i miRNA che si formeranno prenderanno il nome di mirtroni. Il pre-miRNA viene esportato nel citoplasma dove viene processato da un altro enzima con attività RNAsica di tipo III (Dicer) che rimuove l’ansa della forcina e produce un miRNA maturo a doppio filamento con estremità sporgenti.

I miRNA maturi si legano al complesso di silenziamento indotto da RNA (RISC, RNA-induced silencing complex) costituito dalla proteina con attività endoribonucleasica denominata Argonauta (Ago), che svolge il doppio filamento. Inizialmente, si riteneva che in seguito all’azione del complesso RISC solo uno dei due filamenti (il cosiddetto filamento guida) agisse come miRNA maturo finale, mentre quello complementare (passeggero) venisse completamente degradato. Tuttavia è ora accertato che entrambi i filamenti sono in grado di funzionare come miRNA maturi anche se in generale uno dei due presenta più stabilità e assume un ruolo predominante.

Il complesso RISC-miRNA è a questo punto in grado di legare sequenze di mRNA bersaglio che presentano regioni di parziale complementarietà con il miRNA stesso, regioni localizzate prevalentemente, ma non esclusivamente, nelle loro regioni 3’ non tradotte. All’interno della regione di legame esiste tuttavia una porzione di perfetta complementarietà.