Každá bunka nášho tela má rovnakú genetickú informáciu, obsiahnutú v rovnakých génoch a chromozómoch. Gény tvoria manuál, podľa ktorých sa v tele tvoria bielkoviny plniace rôznorodé funkcie. Je zaujímavé, že ľudský genóm tvorí podobné množstvo génov ako genóm myší alebo drobných červíkov.
Ako je teda možné, že človek je takým komplexným organizmom? Ako sa bunky s rovnakými génmi, teda rovnakým manuálom, stanú takými špecializovanými, ako napríklad bunky svalového či nervového systému?
Jednou s odpovedí sú mikroRNA (miRNA). Sú súčasťou regulačných procesov, ktoré ovplyvňujú produkciu bielkovín. MiRNA tvoria skupinu krátkych RNA, ktoré sa označujú ako nekódujúce, keďže sa podľa nich netvoria proteíny. Napriek tomu zohrávajú významnú úlohu v ich tvorbe.
V každej bunke sú aktívne a využívané len gény nevyhnutné pre ich funkciu. Hovorí sa tomu, že sú „vyjadrené“, prípadne hovoríme o génových expresiách. Takže napríklad vo svalových bunkách budú vyjadrené gény podieľajúce sa na svalovej kontrakcii. Za takéto „vypínanie a zapínanie“ génov sú zodpovedné práve miRNA.
Ako to dokážu? MiRNA sa môžu viazať na cieľovú molekulu mRNA, ktorá zohráva úlohu prostredníka v postupnosti DNA → mRNA → proteín. Po väzbe miRNA môže byť mRNA degradovaná a môže byť ovplyvnené množstvo výsledného proteínu. MiRNA sa niekedy označujú ako „promiskuitné“ molekuly, keďže jedna miRNA sa môže viazať na veľa rôznych molekúl mRNA a regulovať tak expresiu veľkého množstva génov.
Tohtoroční držitelia nobelovej ceny Victor Ambros a Garry Ravkun si ako modelový organizmus zvolili asi 1 milimeter dlhého červíka – háďatko obyčajné. Dvojica vedcov popísala mechanizmus, akým miRNA funguje a jej význam pre ovplyvňovanie procesu, akým sa gény prejavujú.
Ich prvý článok z roku 1993 nevzbudil veľký záujem odbornej verejnosti, možno aj z dôvodu, že popísaná miRNA lin-4 bola prítomná len v háďatku. Až v publikácii vydanej o 7 rokov neskôr popisovali miRNA let-7, ktorá je prítomná u mnohých živočíchov, vrátane človeka.
U háďatka let-4 a let-7 ovplyvňujú správne načasovanie prechodu do jednotlivých vývojových štádií a mutácia v géne pre miRNA let-7 dokonca vedie k jeho smrti. U človeka let-7 jednou z najdôležitejších miRNA, ktorá ovplyvňuje napríklad čas nástupu puberty, diferenciáciu buniek alebo imunitnú odpoveď.
V súčasnosti je v databáze miRBase, ktorá je jednou z najvýznamnejších databázach miRNA, celkovo zahrnutých vyše 38 000 miRNA zo všetkých organizmov – a toto číslo neustále rastie. Dnes vieme, že miRNA ovplyvňujú obrovské spektrum biologických procesov a ich objav má nesmierny význam pri chápaní základných princípov fyziológie a molekulárnej biológie. MiRNA majú dôležitú úlohu už pri embryonálnom vývoji, pri metabolických procesoch ale aj starnutí. Bez miRNA sa bunky a tkanivá nemôžu vyvíjať a pracovať normálnym spôsobom.
Tiež sa ukazuje, že majú potenciál pri včasnej diagnostike a sledovaní ochorení. Zmeny hladín určitých miRNA môžu súvisieť s progresiou onkologických ochorení, prognózou pacientov alebo odpoveďou na liečbu. Iné zase súvisia s poškodením srdcového svalu a môžu byť použité pri diagnostike infarktu myokardu alebo iných srdcovocievnych ochorení, sú skúmané tiež ako biomarkery neurodegeneratívnych alebo metabolických ochorení či pri monitorovaní autoimunitných porúch. Ich hladiny môžu byť ovplyvnené aj našim životným štýlom, stravou alebo pohybom. Objav miRNA ovplyňuje celú oblasť biomedicíny a otvára nové možnosti pre budúci výskum aj klinické využitie.
[Nikoleta Alchus Laiferová]Ústav experimentálnej endokrinológie Slovenskej akadémie vied
Katedra molekulárnej biológie, Prírodovedecká fakulta UK