Znajdź zawartość

Wirus zapalenia wątroby typu C (WZW C) zapewnia sobie przeżycie, wykorzystując pewien rodzaj mikroRNA z opanowywanego narządu. Związanie miR-122 z wirusowym RNA skutkuje stabilizacją tego ostatniego, a także usprawnieniem replikacji. Wirus zapalenia wątroby typu C zrobił [...] dwie interesujące rzeczy. Po pierwsze, wykształcił w toku ewolucji unikatową relację z kluczowym regulatorem, ponieważ miR-122 stanowi około połowy mikroRNA występujących w wątrobie. Po drugie, do podwyższania stabilności swojego RNA oraz ekspresji białek koniecznych do zamknięcia cyklu życiowego wirus zawłaszczył sobie proces, który zazwyczaj służy do obniżania ekspresji genów - tłumaczy dr Stanley M. Lemon z Uniwersytetu Północnej Karoliny. Przed 7 laty prace doktora Lemona i jego zespołu wykazały, że miR-122 jest konieczny do replikacji WZW C, ale nie było wiadomo, jaki dokładnie mechanizm wchodzi w grę. SPC3649 (mirawirsen), eksperymentalny lek na wirusowe zapalenie wątroby typu C, wszedł w 2010 r. w 2. fazę testów klinicznych, jednak dopiero teraz wyjaśniono, czemu właściwie zawdzięcza swoją skuteczność. Antagomer wiąże się z miR-122 w wątrobie i w ten sposób destabilizuje genom wirusa, prowadząc do jego rozpadu.

Odżywianie uznawano dotąd za sposób dostarczania organizmowi substancji niezbędnych do jego prawidłowego funkcjonowania. Okazuje się jednak, że zjadamy nie tylko materiał budulcowo-energetyczny, ale również informację. Roślinne mikroRNA dostają się bowiem do tkanek i do krwi i tam wiążą się z matrycowym RNA, wpływając na produkcję białek, a więc fizjologię gospodarza. MikroRNA to klasa krótkich (19-24-nukleotydowych) jednoniciowych niekodujących cząsteczek RNA. Obniżają one ekspresję genów na etapie przepisywania informacji. Wiążąc się z matrycowym RNA, doprowadzają do ich nukleolitycznego przecięcia albo do zablokowania translacji. Chen-Yu Zhang ze Szkoły Nauk o Życiu Uniwersytetu w Nankin wykazał w swoim najnowszym studium, że roślinne mikroRNA występują w surowicy i tkankach różnych zwierząt. Ich obecność ma związek z odżywianiem, a konkretnie z rodzajem diety. MIR168a występuje w dużych ilościach w ryżu. Należy do grupy roślinnych mikroRNA, których poziom w surowicy Chińczyków jest najwyższy. Co ważne, badania in vitro oraz in vivo demonstrowały, że u ludzi i myszy MIR168a może się wiązać z mRNA białka przełącznikowego (adapterowego) 1 receptora lipoproteiny niskiej gęstości. Wskutek tego dochodzi do zablokowania ekspresji LDLRAP1 w wątrobie i zmniejszenia zdolności usuwania złego cholesterolu z surowicy. LDLRAP1 jest białkiem cytoplazmatycznym, które zawiera domenę wiążącą fosfotyrozynę. Ustalono, że oddziałuje ona z cytoplazmatycznym ogonem receptora LDL. Badanie Chińczyków nadaje nowe znaczenie powiedzeniu: "Jesteśmy tym, co jemy". Spożywając rośliny, zyskujemy nie tylko białka czy węglowodany, ale i fragmenty RNA, które zmieniają nasz metabolizm. Chen-Yu Zhang uważa, że odkrycia jego zespołu rzucają światło na oddziaływania między domenami (domena to kategoria systematyczna wyższa od królestwa), koewolucję czy naturę kontaktów w parach roślina-owad i drapieżnik-ofiara. Funkcja spełniania przez mikroRNA pochodzenia zewnętrznego sugeruje, że odkryto kolejny mechanizm powstawania zaburzeń metabolicznych. Niewykluczone też, że właśnie udało się wyjaśnić podstawy skuteczności medycyny chińskiej, która bazuje przecież w dużej mierze na ziołach.

Gdy zeberki słyszą nowy zaśpiew, w ich mózgu rośnie lub spada stężenie mikroRNA - jednoniciowych cząsteczek RNA, które regulują ekspresję genów, a zatem i produkcję białek. Wg prof. Davida Claytona z University of Illinois, miRNA reprezentują nową klasę czynników regulujących, dostrajających reakcję mózgu na informacje społeczne. Zespół Claytona zauważył, że po usłyszeniu nieznanej pieśni w mózgu ptaków śpiewających zachodzą zmiany w ekspresji wielu mikroRNA. Dotąd żadne badania nie dostarczyły dowodów, że mikroRNA mogą się przyczyniać do sposobu, w jaki mózg reaguje na środowisko. Zaczęliśmy studium z pytaniem, czy zaobserwowane mikroRNA są odpowiedzią mózgu na pieśń. Odpowiedź brzmi, oczywiście - tak, są. Ważniejszym pytaniem, na które nie znamy jeszcze odpowiedzi, jest, na czym polega funkcja tych mikroRNA. Zespół z University of Illinois, Baylor College of Medicine i Uniwersytetu w Houston zidentyfikował mikroRNA, którego poziom wzrasta u samców i spada u samic po usłyszeniu nowego zaśpiewu. Gen dla tego mikroRNA znajduje się na chromosomie płciowym Z. Samce mają dwie kopie tego genu, a samice tylko jedną, co sugeruje, że płcie różnią się nawet pod względem bazowego stężenia tego mikroRNA. Zgodnie z moim stanem wiedzy, to pierwszy przykład odpowiedzi genowej różnej u samców i samic ptaków śpiewających - mówi Clayton. Ponieważ mikroRNA mogą oddziaływać na proces translacji łańcucha polipeptydowego białek na matrycy mRNA (wiążąc się z mRNA), Clayton dywaguje, że także mRNA dostrajają reakcję mózgu na ważne sygnały. Zauważyliśmy, że krótko po usłyszeniu pieśni niektóre mRNA nagle znikały. Na razie nie znamy mechanizmu tego zjawiska, ale to może być wynik działania mikroRNA.

MikroRNA, krótkie jednoniciowe cząsteczki RNA, pomagają chronić czerwone krwinki przed zniszczeniami powodowanymi przez wolne rodniki tlenowe (Genes & Development). Zespół doktora Mitchella Weissa, hematologa ze Szpitala Dziecięcego w Filadelfii, ustalił, że w zwykłych warunkach miRNA nie wydaje się pełnić jakiejś szczególnie ważnej funkcji, ale wszystko się zmienia w warunkach zagrożenia stresem oksydacyjnym. Amerykanie opisali szlak sygnalizacyjny aktywowany przez miRNA, dzięki któremu regulowana jest aktywność pewnych genów. Naukowcy szacują, że w ludzkim genomie istnieje 500-1000 form miRNA. Po raz pierwszy mikroRNA opisano na początku lat 90. ubiegłego wieku, a ostateczną nazwę nadano im w roku 2001. Ustalono, że często te cząsteczki RNA łączą się z matrycowym RNA (mRNA), nie dopuszczając tym samym do jego translacji i utworzenia białka. Chociaż mikroRNA wpływają na tworzenie i funkcjonowanie większości lub wszystkich tkanek, nie znamy dokładnie mechanizmów ich działania. W tym konkretnym przypadku wiedzieliśmy, że miRNA zwane miR-451 reguluje erytrocyty u danio pręgowanych i myszy, a ponieważ jest w dużej mierze zachowywane w toku ewolucji, zakładaliśmy, że występuje także u ludzi. Jego rola była jednak słabo poznana. Ustalając, jak mikroRNA oddziałuje na rozwój erytrocytów, w ramach wcześniejszych studiów ekipa Weissa próbowała dociec, co zawodzi m.in. w przypadku niedokrwistości hemolitycznej (czyli anemii spowodowanej szybszym rozpadem erytrocytów wskutek ich niewłaściwej budowy lub działania czynników zewnętrznych). Obecne badania prowadzono na myszach pozbawionych genu kodującego miR-451. Okazało się, że "na co dzień" brak miR-451 wiązał się jedynie z łagodną anemią, lecz w warunkach stresu oksydacyjnego, wywołanego podaniem leku powodującego powstawanie wolnych rodników, niedokrwistość się pogłębiała. Wolne rodniki tlenowe atakowały hemoglobinę. To lejtmotyw wśród mikroRNA – często nie odgrywają one centralnej roli w formowaniu się tkanki lub w zwykłych warunkach, ale wykazują silne działanie ochronne, kiedy organizm jest zestresowany. W miarę upływu ewolucyjnego czasu czerwone krwinki wypracowały sobie metody samoobrony. Jedną z nich jest działanie mikroRNA. Naukowcy z Filadelfii stwierdzili, że oddziałując na etapy pośrednie szlaku sygnalizacyjnego, miR-451 wpływa na kluczowe białko FOXO3. Ponieważ jest ono czynnikiem transkrypcyjnym, nadzoruje setki genów (należy do rodziny czynników FOXOs, która uczestniczy w regulacji procesów komórkowych: różnicowania, metabolizmu czy namnażania). FOXO3 stymuluje geny chroniące erytrocyty przed stresem oksydacyjnym. Weiss zaznacza, że przynajmniej na razie pacjentom z chorobami krwi nie przydadzą się odkrycia dot. miR-451. Akademikom udaje się jednak rozbudować wiedzę na temat zdolności mikroRNA do dostrajanie precyzyjnych fizjologicznych funkcji. Co ważne, FOXO3 kontroluje działania przeciwutleniające w komórkach serca, działa też hamująco na guzy nowotworowe, dlatego miR-451 znajdzie zapewne poczesne miejsce w zapobieganiu chorobom serca czy terapii onkologicznej.

Specjalny komputerowy algorytm pomógł w odkryciu triku, który stosuje jeden z wirusów w celu zamaskowania własnej obecności w organizmie. Opracowana przez izraelską doktorantkę Naamę Elefant metoda ma szansę stać się ważnym narzędziem, którego zastosowanie ułatwi zrozumienie interakcji pomiędzy wirusem i jego ofiarą. Obiektem badań pani Elefant, absolwentki studiów medycznych z niewątpliwym talentem informatycznym, były geny kodujące tzw. mikroRNA (miRNA). Są to krótkie nici kwasu rybonukleinowego (RNA), które mają zdolność do tzw. interferencji, czyli zakłócania produkcji białek przez komórkę. W naturalnych warunkach produkcja miRNA jest dla komórek niezbędna i pomaga im w rozwoju oraz utrzymaniu równowagi fizjologicznej, lecz manipulowanie tym procesem przez wirusa może zaburzyć naturalne procesy komórkowe i "zmusić" organizm do działania na korzyść intruza. W ramach eksperymentu izraelska badaczka analizowała sekwencję genomu ludzkiego wirusa cytomegalii (HCMV, od ang. Human Cytomegalovirus) i porównywała ją z sekwencją ludzkich genów przy uwzględnieniu wielu innych parametrów, takich jak np. konfiguracja przestrzenna powstających cząsteczek RNA. Aby umożliwić wykonanie tak złożonej analizy, pani Elefant stworzyła samodzielnie program komputerowy specjalny program, który nazwała RepTar, a następnie - w oparciu o dostępne dane na temat genów HCMV oraz ludzkich - poleciła mu poszukiwanie wspólnych sekwencji w genach obu gatunków. Analiza z użyciem RepTar wykazała, że wirus cytomegalii produkuje miRNA zdolne do znacznego obniżenia aktywności genów kodujących cząsteczki tzw. pierwszej klasy głównego układu zgodności tkankowej (MHC - od ang. Main Histocompatibility Complex). Są to struktury białkowe, których zadaniem jest prezentowanie na powierzchni komórki fragmentów protein znajdujących się w jej wnętrzu. Zahamowanie aktywności syntezy MHC oznacza, że komórka nie jest w stanie "poinformować" układu odpornościowego o obecności w jej wnętrzu białek wirusowych, przez co niemożliwa jest skuteczna reakcja na infekcję. Aby uwiarygodnić wyniki, przeprowadzono dodatkowe doświadczenie, tym razem ną żywych komórkach zainfekowanych wirusem. Wyniki eksperymentu potwierdziły przewidywania wszechstronnie utalentowanej lekarki - zaatakowane komórki rzeczywiście wykazywały znacznie obniżoną produkcję cząsteczek układu zgodności tkankowej. Pani Elefant jest pierwszym naukowcem, któremu udało się udowodnić fakt syntezy miRNA przez wirusy. Odkrycie to jest niezwykle ważne, gdyż może mieć znaczący wpływ na prace nad terapiami zwalczającymi nieuleczalne dziś choroby. Gdyby, na przykład, udało się utrzymać prawidłowy poziom produkcji MHC przez zaatakowane komórki, organizm miałby znacznie większe szanse na samodzielne zwalczenie infekcji. Oczywiście, istnieje wysokie prawdopodobieństwo, że analogiczne procesy zachodzą także w przypadku innych zakażeń (niekoniecznie wirusowych), lecz wymaga to dalszych badań. Wysiłki młodej lekarki zostały docenione przez rodaków, którzy przyznali jej Nagrodę Barenholza - wyróżnienie dla wybitnych naukowców narodowości izraelskiej. Wyniki jej badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Science.

Naukowcy z 3 jednostek badawczych z Wielkiej Brytanii i Francji (Imperial College London, INSERM U145 oraz EMI 0363) odkryli cząsteczkę, która w przyszłości stanie się celem leków przeciwcukrzycowych. Okazało się bowiem, że jeden z kwasów mikroRNA (miRNA), a konkretnie miR124, hamuje wytwarzanie insuliny przez trzustkę. Robi to, kontrolując ekspresję kilku genów komórek beta wysepek Langerhansa. Badacze uważają, że jeśli farmaceutyki zablokują działanie miR124 i innych pokrewnych miRNA, organizm cukrzyka zacznie produkować więcej insuliny, a stan zdrowia pacjenta poprawi się. MikroRNA to jednoniciowe cząsteczki RNA o długości ok. 21-23 nukleotydów. Należą do grupy tzw. ncRNA (ang. non-coding RNA), czyli niekodujących kwasów rybonukleinowych. Regulują za to różne procesy komórkowe. Blokują ekspresję wybranych genów na etapie syntezy białka. Kod białka z DNA najpierw "przepisuje się" na mRNA. To na jego matrycy budowane jest potem dane białko. Kiedy miRNA przyłączy się wtedy do mRNA, cały proces ulega zahamowaniu. Syntetyczne cząsteczki zwane antagomirami potrafią inaktywować mikroRNA. Badacze mają nadzieję, że kiedyś uda się je skierować przeciwko konkretnym miRNA, w tym miR124. Akademicy chcą też sprawdzić, czy istnieją różne warianty genu kodującego miR124 i czy któreś z nich predysponują do zachorowania na cukrzycę. Antagomiry są oligonukleotydami komplementarnymi do dojrzałych mikroRNA. "Wyłapują" miRNA przed ich przyłączeniem się do mRNA, dlatego nie mogą one regulować syntezy białek.