A cirkuláris RNS az új sztár
Az RNS-ek számos fajtája közül a cirkuláris RNS alapvetően új jelenségnek számít a molekuláris biológiában.
- Hosszú, nem kódoló RNS-ek a hemopoézisben és a leukemogenezisben
- A koenzim Q10 új antiateroszklerotikus hatásának felfedezése
- Új követési stratégia kidolgozásának szükségessége a vastag- és végbélrákos betegek követésére; a mikroRNS-ek (miRNS) mint a korai felismerés lehetséges új biomarkerei
- Farmakogenetika: genetikai információk felhasználása a gyógyszeres kezelések tervezésében
- Száz éve született Francis Crick
- Célzott, olcsó epigenom-terápia
- A genetika fejlődésének orvostudományi jelentősége
- Géneditálás a humán csírasejteken
Századokon át a fehérjék voltak az élet mibenlétét kutatók kedvencei, a múlt század közepén élre tört a DNS, amivel az elmúlt évtizedben az RNS vette fel a versenyt.
Az elmúlt évtizedekben a kutatók legalább két tucatnyi RNS-féleséget azonosítottak a régebb óta ismert mRNS, tRNS és riboszómális RNS mellett. Ezek közül napjainkban a cirkuláris RNS okozza a legtöbb izgalmat a kutatók között, írja a körbe záródott RNS molekulával kapcsolatos jelenlegi tudásunkat összefoglaló cikkében Mary Beth Aberlin (New starring roles for nucleic acids; The Scientist).
Az ismeretlen funkciójú molekulákkal, illetve molekularészekkel gyakran megesik, hogy a kutatók először feleslegesnek nyilvánítják őket (lásd szemét DNS), így történt ez a circRNS-sel is, amit eukarióta sejtekben 1970-es években történt felfedezése után hibásan összeszerelt RNS-nek, a sejt működéséből következő zajnak nyilvánítottak. Mára azonban kiderült, hogy fontos celluláris (és extracelluláris) komponensek. A rengeteg féle circRNS-ből igen sok van a sejtekben; a kör alakú molekulákban az intronokon kívül egy vagy több fehérjekódoló exon is található, amik egyes esetekben át is íródnak.
A sok kutató által egyszerűen csak köröknek („circle”) nevezett molekulák transzlációját alig több mint egy éve Sebastian Kadener és kollégái bizonyították be riboszómális footprinting technikával légyfej-kivonatban (Drosophila). Kadenerék nemcsak több mint 100 különböző (egyenként 300–2 000 nukleotidból álló) circRNS-t fedeztek fel riboszómákhoz kötődve, de egy olyan fehérjét is azonosítottak a szinapszisokban, ami szekvenciája alapján csak az egyik ilyen kör alapján jöhetett létre (Translation of CircRNAs; Molecular Cell). A paradigma megváltozását – nem hiba, hanem bizonyára funkciója van – az tette véglegessé, hogy hamarosan humán sejtekben is kimutattak átíródó köröket.
Bár ma már tudjuk, hogy sokezer féle circRNS van, eredetileg azért volt nehéz megtalálni őket, mivel a standard RNS-kimutató módszer a lineáris RNS molekulák végén található poliadenozin-farkat használja. A körök kimutatását lehetővé tevő módszer kifejlesztése óta kiderült: egyes humán sejtekben 8-ból legalább 1 génről circRNS is készül, és a circRNS-szekvenciák közül sok igen konzervatív: azonos az egerek és az ember esetén. A kör alakú szerkezet továbbá stabilitást is biztosít, mivel az exonukleáz bontó enzimek kevésbé férnek hozzá a molekulához: lineáris párjukkal ellentétben a circRNS több napig is életben marad (a lineáris RNS élettartama percekben mérhető).
A funkciójukról jelenleg csak találgatások vannak, de mivel a körformálás szabályozottnak bizonyult (különböző sejttípusokban ugyanarról a génről különböző arányban képződik cirkuláris és lineáris forma), kell, hogy legyen valamilyen szerepük. A funkciókutatók először azt tárták fel, hogy a körök nagy mennyiségben expresszálódnak a humán (és egér) idegszövetben, különösen neuronális differenciáció esetén a szinapszisokban, egyes körök a cerebellumban, míg mások a cortex-ben, és csak az idegi fejlődés bizonyos stádiumaiban. Majd kiderült, hogy egyes circRNS-ek a 20-25 nukleotid hosszúságú mikroRNS-eket kötik meg és vonják ki a forgalomból. Mivel a mikroRNS-ek a fehérjeszintézis szabályozásában vesznek részt, így nyilvánvalóvá vált, hogy ezek a circRNS-ek is fehérjeszintézis-szabályozók. Ezek a molekuláris szivacsnak nevezett mikroRNS-kötő körök azonban csak a circRNS-ek kisebb részét adják, azok egy további frakciója a sejtosztódás szabályozásában vesz részt.
A körök a gyógyászatban is kiemelt figyelmet kaptak, miután kiderült, hogy a betegségek kapcsán expressziójuk nagyban módosul. Bizonyos circRNS-ek eltérő mértékben íródnak át bőr-, máj-, húgyhólyag -, larynx- és gyomorrákban, kardiovaszkuláris és neurológiai kórképekben (pl. Alzheimer- és Parkinson-kórban), továbbá diabéteszben. Egy idei vizsgálat szerint egy adott circRNS-fajta eltávolítása gátolja a vastagbélráksejtek proliferációját és csökkenti invazivitásukat, azonban a terápiás lehetőségekhez képest hamarabb használhatjuk majd őket a diagnosztikában, így pl. elképzelhető, hogy a különböző tumorokat kockázati csoportokba lehet osztani a segítségükkel, és talán megállapítható általuk az is, hogy egy-egy tumor mennyire érzékeny egy adott terápiára. Ráadásul mivel circRNS-ek extracelluláris vezikulákban is találhatók, könnyebben hozzáférhetők diagnosztikus célból, mint lineáris párjaik.
Retrospektív elemzések révén több circRNS-ről is bebizonyosodott, hogy biomarkerként használható. Januárban pl. két kör kombinációjáról mutatták ki, hogy a jelenlegi módszerekkel megegyező specificitással és szenzitivitással detektálja a koronáriabetegséget, azonban azoknál olcsóbb és egyszerűbb alternatívát jelent. A kutatók szerint a következő lépés annak vizsgálata lesz, hogy prospektív módon is használható-e biomarkerként a circRNS-expresszió kimutatása.