microRNA (miRNA)

1993 yılında Lee ve çalışma arkadaşları tarafından ilk mikroRNA Victor Ambros laboratuarında yuvarlak solucan olan Caenorhabditis elegans'ta lin-4 olarak adlandırdıkları genin hiçbir protein kodlamamasına karşın 22 nükleotid uzunluğunda küçük bir RNA transkribe etmesiyle ilgili bir çalışma bildirilmiştir. Daha sonra 2000 yılında Reinhart ve arkadaşları tarafından yine C.elegans'da 22 nükleotid uzunluğunda, let-7 olarak adlandırılan, canlının gelişim zamanlamasını düzenleyen farklı bir mikroRNA’nın varlığı tespit edilmiştir. Daha sonraki yıllarda let-4 ve let- 7'ye benzeyen birçok küçük RNA molekülü, hemen hemen bütün çok hücreli organizmalarda keşfedilip miRNA olarak isimlendirilmiştir.

MikroRNA’lar veya miRNA’lar translasyonel olarak gen ekspresyonunu kontrol eden, 3’-çevrilmemiş bölgelerdeki (3’-UTR’ler) hedef mRNA’ların bölünmesini transkripsiyonel olarak düzenleyen, endojen, son keşfedilen küçük, 21-24 nükleotidden oluşan, kodlamayan RNA’ların bir sınıfı olarak ifade edilmektedir [54]. Birçok çalışma miRNA’ların apoptoz, hücre farklılaşması, proliferasyon, invazyon ve metastaz dahil olmak üzere çeşitli organizmalarda rol alan düzenleyici mekanizmalarda önemli işlevlere sahip olduğu bildirilmiştir [55]. Birkaç doğal kodlamayan RNA’nın miRNA’ları baz eşleştirme yolu ile inhibe ettiği gösterilmiştir. Her mRNA’nın çoklu miRNA’lar tarafından düzenlenebileceği, birden fazla hedef mRNA’nın ekspresyonunu tek bir miRNA’nın kontrol edebildiği bildirilmiştir. MikroRNA’ların farklılaşma, gelişim ve farklı fizyolojik fonksiyonlarda önemli rol aldığı belirtilmesine yanında, düzensiz miRNA anlatım profillerinin farklı patolojik olaylar ile ilişkilendirilmiştir. MikroRNA biyogenezinin farklı fizyolojik süreçlerde ve hastalıklarda epigenetik etkisinin moleküler düzeyde anlaşılmasının potansiyel önemi bulunmaktadır. miRNA profilleri belirli bir kanserin farklı alt tiplerini, ayrıca spesifik onkojenik anormallikleri ayırt edebilmektedir. Dolayısıyla sadece normal ve kanserli dokuları ayırt etmekle birlikte aynı zamanda orjinli dokularıda tanımlayabilmektedir. Her miRNA ortalama 100-200 hedef geni düzenleyebilmektedir. Gen ekspresyon profili, farklı kanserlerin alt tiplemesinde etkinliğini göstermiştir. Ekspresyon değişiklikleri farklı kanser alt tiplerinde gözlemlenen gen olasılıkları hakkında bilgi

23

sağlayabildiğinden miRNA profilleri daha bilgilendirici ve daha iyi bir ayrım sağlayabilmiştir. Son zamanlarda miRNA’ların bu özellikleri ve vücut sıvılarında varlıklarının gösterilmesi miRNA’ların kanser, nörodejeneratif hastalıklar gibi pek çok hastalık için teşhise yönelik bir belirteç olarak kullanılabileceği yönündedir.

MikroRNA’ların biyogenezi, RNA polimeraz II tarafından çekirdekte transkripsiyon ile başlamaktadır. Hairpin yapısında olgun miRNA dizisini içeren uzun miRNA (pri- miRNA)’dan oluşmaktadır. Hairpin yapısı Drosha (RNAaz III enzimi) ve kofaktörü DiGeorge kritik sendrom bölgesi 8 (DGCR8)’den oluşan mikroprosesör aracılığıyla kesilmektedir. Oluşan prekürsör miRNA (pre-miRNA) nükleustan Exportin-5 ile sitoplazmaya taşınmakta ve diğer RNAaz III enzimi olan Dicer tarafından 21-24 nükleotid uzunluğundaki dubleks miRNA’ya kesilmektedir. Olgun diziye kesilecek olan iplik miRNA, indüklenmiş susturma kompleksinde (RISC) Argonaute’a yüklenmiştir (Şekil 12) [56].

Şekil 12. miRNA moleküllerinin biyogenezi ve taşınımı[57] .

MikroRNA’nın 2-8 nükleotidlik çekirdek dizisi hedef mRNA ile tam olarak eşlendiğinde mRNA’nın destabilizasyonu sağlanmaktadır. Fakat tam olarak eşlenmediği zaman translasyonel baskılanmaya sebep olmadığı bilinmektedir. MikroRNA, hedef mRNA'nin 3' ucundaki translasyona uğramayan bölgesi (untranslated region-UTR) ya da hedef mRNA'nın ORF (open reading frame) bölgesine bağlanmaktadır. Bu bağlanma şekli mikroRNA kompleksinin mRNA'ya komplementer olma durumuna göre değişiklik göstermektedir. 3'UTR bölgesine bağlanma tam olmayan, kusurlu, eksik komplementerliği içermekte ve translasyonun

24

baskılanması ile sonuçlanmaktadır. ORF bölgesi içine bağlanma ise kusursuz, tam komplementerliği göstermektedir. Daha sonra Argonaute2 (Ago2) tarafından mRNA'nın yıkımı ile sonuçlanmaktadır. Ayrıca, mikroRNA'ların her birinin birden fazla mRNA'nın ekspresyonunu düzenleyebileceği ve mRNA'ların her birinin de birden fazla mikroRNA tarafından hedeflenebildiği bilinmektedir (Şekil 13).

Şekil 13. Hedef mRNA yıkımı [58].

2.7.1. BH salgılanması üzerine etkisi olan miRNA’lar

Bazı miRNA'ların endokrin ile ilişkili fonksiyonlarla düzenlendiği gösterilmektedir. Kromozom 19 üzerinde yer alan miRNA-27a'nın (miR-27a), karsinomlarda prohibitin hedefleyerek onkojenik bir işlevi olduğu gösterilmiştir. miR-27a mitojen aktif protein kinaz kinaz 4'ün (MAP2K4) hedeflenmesi yoluyla, insan osteosarkom hücrelerinin proliferasyonunu, göçünü ve invazyonunu teşvik etmiştir. Bununla birlikte, sınırlı çalışmalar miR-27a'nın meme kanseri hücrelerinin proliferasyonu üzerindeki etkileriyle ilgili olup, hiçbiri spesifik mekanizmadan bahsetmemektedir. miR27-a belirli proinflamatuar sitokinlerin üretimini etkilemektedir [59]. Antineoplastik bir faktör olarak miRNA-27a, glioma hücrelerinin proliferasyonunu, göçünü ve invazyon yeteneğini etkilemek için Wnt/β-katenin sinyal yolağını inhibe etmiştir. miR-27a çeşitli hastalıklarda hücre farklılaşmasını düzenlemede rol almaktadır. Çalışmalar miR-27a'nın miyofibroblast, embriyonik kök hücre (ESC), adiposit, osteoblast,

25

myoblast, meme kanseri hücreleri ve eritroid gibi çeşitli hücrelerde kritik bir farklılaşma düzenleyicisi olduğu gösterilmiştir [60]. Glutatyon metabolizmasında, üre döngüsü ve poliamin biyosentezinde miRNA 27a’nın önemli olduğu bildirilmiştir. Cüce fare karaciğerindeki poliamin sentezinin miR-27a yoluyla transkripsiyon sonrası baskılandığı gösterilmiştir. Ayrıca miR27a'nın ekspresyonu, BH eksikliği olan farelerde artmış ve ODC seviyesi azalmıştır. Literatür bilgisi kapsamında BH tedavisi ile kişilerin serumlarında miR-2861, miR-663, miR-3152, miR-3185 anlatımlarının azaldığı gösterilmiştir. Ayrıca miR-145 anlatımının GH salınımı yapan hipofiz adenoma hücrelerinin normal hipofize kıyasla anlatımında azalma olduğu ve miRNA’nın cluster analizlerine göre fos, myc, cyclin D2, MAPK, insülin substrat-1 genlerinin anlatımı üzerinde de etkisi olduğu gösterilmiştir. miR-16, miR-129-5p, miR-142-3p ve miR-202 miRNA’larının miRNA tarafından BH bağlandığı BHR’nin anlatımının engellendiğine ilişkin miRNA’lar olduğu tespit edilmiştir. BH tedavisi sırasında BHE sendromlu hastaların kas hücrelerinde miR-29a anlatımının irdelenmesi hedeflenmiştir [61].