Det nye årtusind blev for mange markeret med en stor fest.
Hos molekylær-biologerne blev det markeret med navngivningen af en ny klasse af gener.
I 2001 beskrev tre forskningsgrupper i tidskriftet Science, den klasse af gener, som de kaldte mikroRNA (miRNA).
miRNA har været med til at revolutionere molekylærbiologien og forståelsen af genetisk regulering.
Men de er dog også på vej til at blive et vigtigt værktøj for at rekonstruere organismers evolution og har måske også svaret på hvad der skaber evolutionær kompleksitet.
Et af de helt store dogmer i molekylær-biologien har været, at DNA transkriberes til RNA, som derefter translateres til proteiner. Proteinerne blev set som de primære funktionelle genetiske elementer.
Dette billede har dog ændret sig markant inden for de sidste ti år. Man har nu fundet flere forskellige RNA-molekyler, der er med til at regulere vores genetiske maskineri. MikroRNA er en af de mest interessante opdagelser. De er utroligt vigtige for at forstå hvordan og hvorledes vores gener reguleres, men også for forståelsen af for eksempel visse kræftformer
mikroRNA kort og godt
Kort fortalt regulerer miRNA det RNA, som skal bruges til at kode for proteiner kaldet messengerRNA så det ikke kan lave protein. Dette sker ved at miRNA´et sætter sig på messengerRNAet i et større kompleks, og forhindrer på den måde at ribosomerne kan tage messengerRNAet og lave protein.
miRNA kan regulere flere forskellige geners omdannelse til proteiner. Nogle miRNA har flere hundrede geners messengerRNA som mål. Dette er noget den danske forsker Jeppe Vinther (vi er ikke beslægtede) har undersøgt.
De opstår i genomet som RNA-sekvenser, der folder sig om sig selv, ved at komplementære nucleotider binder sig til hinanden, så de danner det, der på engelsk kaldes en hairpin, altså en hårnål.
Dette forstadie til den aktive miRNA bliver herefter genkendt af forskellige enzymer i cellekernen og efterfølgende i celleplasmaet som klipper hårnålen ned til der kun er en 22 nukleotider lang streng tilbage.
MikroRNAs funktion
MikroRNA regulerer som sagt messengerRNA, og forhindrer at de producerer proteiner. Da proteiner er en del af et større netværk af gener, kan det være svært at forudsige hvad der sker hos en organisme.
Man har dog observeret, at hvis man helt slukker for miRNA-maskineriet i for eksempel mus, ved at fjerne det enzym der udklipper det færdige miRNA, så udvikler fosteret sig ikke længere end til en klump celler uden nogen form for symmetriakse eller tarm.
Det ser ud til at miRNA er involveret i at regulere dannelsen og vedligeholdelsen af organer. Man har observeret miRNA, der er specifikke for hjertets udvikling i hvirveldyr. Hvis disse bliver reduceret i tilstedeværelse bliver hjertet for stort, omvendt bliver det for lille hvis der er for mange miRNA.
Derfor kan det også være fatalt hvis der ved en fejl bliver udtrykt miRNA på det forkerte tidspunkt, det forkerte sted ved en fejl. Dette er blandt andet årsagen til visse kræftyper, ser det ud til.
Slægtskabstræer ved hjælp af mikroRNA
Under dyr og planters evolution kan man se, at der hele tiden er nye miRNA som opstår og fikseres i genomet. Når først de er etableret i genomet som en mikroRNA, forsvinder de sjældent igen (faktisk stort set aldrig).
De er også utrolig konservative i deres sekvens af nukleotider. Når man kigger på for eksempel en bananflue og et menneske, og en miRNA som man ved var til stede i deres fælles forfader (en homolog miRNA), er der stort set ikke nogen forskel på deres sekvens af nukleotider.
Dette er interessant for evolutionsbiologer, som gerne vil kende til dyrs slægtskabsforhold: fylogenien. Normalt vil molekylær-biologer kigge på de genetiske mutationer der dannes i vores DNA, og ud fra disse beregne på en computer, hvordan et muligt slægtskabstræ kunne se ud.
Der er desværre den ulempe med mutationer, at de kan gå begge veje; en mutation et sted kan ændre sig igen, nogle gange til det samme som før eller til noget helt tredje. Dette kan overskrive den historie af evolution man gerne vil fortælle via disse mutationer, og føre til, at man ikke kan erkende fylogenien.
MikroRNA er derfor et potentielt værktøj for evolutionsbiologer i fremtiden. Man kan simpelthen kortlægge dyrs mikroRNA repertoire, og hvis to organismer har de samme miRNA-sekvenser må de have en fælles forfader.
Denne artikel er oprindeligt publiceret som et blogindlæg.
