Gener reguleres af mikro-RNA-svampe
28 januar 2023
Danske forskere fra Aarhus Universitet og Syddansk Universitet har fundet en hidtil ukendt måde, kroppens celler regulerer deres gener på.
Centralt i regulering har forskerne identificeret små cirkelformede ’mikro-RNA-svampe’ (se faktaboks), der orkestrerer, hvilke proteiner kroppens celler skal lave.
Den banebrydende opdagelse har stor betydning for forståelsen af genernes regulering generelt, men også for forståelsen af en lang række genetiske sygdomme.
»Vores forskning viser, at kroppens celler kan indeholde endog meget store mængder af disse små cirkulære mikro-RNA-svampe,« fortæller en af studiets hovedkræfter professor Jørgen Kjems fra Aarhus Universitets Institut for Molekylærbiologi og Genetik og Interdiciplinært Nanoscience Center.
»Den, vi har studeret mest, regulerer blandt andet andre specifikke mikro-RNA, som er dybt involveret i udviklingen af alvorlige sygdomme som kræft, Parkinsons sygdom og diabetes.«
Resultatet, der er kommet i hus på baggrund af et forskningssamarbejde mellem Aarhus Universitet og Syddansk Universitet, er netop offentliggjort i det velansete videnskabelige tidsskrift Nature.
Sådan reguleres generne
Fakta
Mikro-RNA er korte linære sekvenser af ikke-kodende RNA, der kan binde til budbringer-RNA og forhindre disse i at blive oversat til proteiner. Mikro-RNA sørger også for, at de hæmmede budbringer-RNA bliver nedbrudt. De cirkulære mikro-RNA-svampe fungerer ved at tiltrække de linære mikro-RNA-stykker og forhindre dem i at interagere med budbringer-RNA'et. Da mikro-RNA-svampene er cirkulære, bliver de linære mikro-RNA-stykker ikke nedbrudt, mens de sidder bundet til mikro-RNA-svampene. Dette skyldes, at nedbrydning af RNA oftest sker fra enderne af RNA'et, men sådan nogle har de cirkulære mikro-RNA-svampe jo ikke.
Oprindeligt var den gængse tro, at regulering af genudtryk kun sker, når cellernes gener bliver kopieret til budbringer-RNA (Den RNA-sekvens, som siden hen bliver oversat til proteiner).
I februar 2000 fandt forskere dog ud af, at små ikke-kodende RNA, kaldet mikro-RNA, også spiller en meget vigtig rolle i kontrollen med, hvilke gener der bliver udtrykt.
Disse små stykker RNA er i stand til at binde til budbringer-RNA og derved forhindre dem i at blive oversat til funktionelle proteiner.
Det sker ved, at mikro-RNA-stykkernes specifikke kodningssekvenser genkender og binder til lignende kodningssekvenser på budbringer-RNAet.
Nu viser den danske forskning så, at de små mikro-RNA-stykker kontrolleres af en hidtil ukendt gruppe cirkulære RNA´er, kaldet mikro-RNA-svampe.
»De cirkulære RNA-svampe er i stand til at binde til og inaktivere de andre regulerende mikro-RNAer. Derved er RNA-svampene fundamentale i reguleringen af cellernes genudtryk. Denne nye viden er et hidtil overset regulatorisk element i cellen, som vi nu har blotlagt,« siger Jørgen Kjems.
Fundet med utraditionelle teknikker
Illustration af en cirkulær mikro-RNA-svamp. Mikro-RNA-svampen har små mikro-RNA bundet til sig. Dette forhindrer mikro-RNA'erne i at regulere cellens gener. (Ill.: Jørgen Kjems)
Det store spørgsmål er så, hvorfor de cirkulære mikro-RNA-svampene først bliver opdaget nu.
Svaret ligger i den teknik, som forskere bruger, når de sædvanligvis sekventerer eller kloner RNA-stykker.
De fleste teknikker fungerer ved at sætte små stykker RNA eller DNA på enden af et stykke genetisk kode, som forskere ønsker at undersøge.
Men de cirkulære mikro-RNA har ingen ender, og derfor har de kunne holde sig under forskernes radar indtil nu.
»I vores studie har vi brugt nogle analyseteknikker, der ikke er afhængige af linære stykker RNA. Derfor blev det også muligt for os at finde disse cirkulære mikro-RNA-stykker og undersøge deres funktion i kroppen,« fortæller Jørgen Kjems.
Mikro-RNA-7 spiller rolle i alvorlige sygdomme
Specifikt har den danske forskningsgruppe fundet og undersøgt et cirkulært RNA, der regulerer det i forskningskredse velkendte mikro-RNA, som kaldes for mikro-RNA-7.
Fakta
RNA er en enkeltstrenget kopi af det dobbeltstrengede DNA, som indeholder cellens genetiske kode. Når gener skal oversættes til proteiner, danner cellen et budbringer-RNA fra det dobbeltstrengede DNA. Den unikke genetiske kode i budbringer-RNA'et bliver herefter oversat til et protein, hvorved genet ’udtrykkes’. Reguleringen af budbringer-RNA'et foregår blandt andet ved hjælp af mikro-RNA, der er små stykker RNA, som kan binde til budbringe-RNA'et og forhindre det i at blive oversat til et protein. Den nye danske forskning viser, at mikro-RNA kontrolleres af cirkulære stykker RNA (mikro-RNA-svampe), der er i stand til at indfange og binde mikro-RNA'erne.
Tidligere studier har vist, at mikro-RNA-7 er involveret i reguleringen af blandt andet:
- Et protein, der giver Parkinsons
- En række gener, der giver svulster i hjernen
- Et protein, der er involveret i udviklingen af diabetes
Mikro-RNA-7 er som sådan et meget interessant ikke-kodende RNA, der spiller en væsentlig rolle i mange alvorlige sygdomme.
Betydning for behandling af en masse sygdomme
Den danske forskningsgruppe har fundet, at de regulerende cirkulære mikro-RNA-svampe er blandt de mest udtrykte gener i hjernen. Der skal med andre ord holdes styr på regulerende mikro-RNA som mikroRNA-7, der har så stor betydning for hele organismens velbefindende.
Men det åbner også op for interessante perspektiver i forhold til behandling.
»Det er klart, at det er interessant, at vi nu har fundet et cirkulært mikro-RNA, der regulerer mikro-RNA-7, som er involveret i en masse sygdomme. Videre studier i mikro-RNA-svampe kan producere nye mål for at ramme disse sygdomme,« fortæller Jørgen Kjems.
Den danske forskningsgruppe fortsætter arbejdet med at blotlægge mikro-RNA-svampenes funktion i kroppen.
1. januar 2013 er de med støtte fra det Sundhedsvidenskabelige Forskningsråd begyndt på et forskningsprojekt, hvor de vil forsøge at afhjælpe Parkinsons i rotter ved at behandle gennem de cirkulære mikro-RNA-svampe.
