miRNA ve KANSER

miRNA (microRNA) NEDİR?

İnsanlarda sayıları bini geçen, protein kodlamayan ve gen ifadesini kontrol eden, yaklaşık 20- 23 nükleotit uzunluğunda tek iplikçikli RNA molekülleridir. İlk defa C.elegans’ın gelişimini çalışan Lee ve arkadaşları tarafından 1993 yılında tanımlanmıştır.

miRNA moleküllerinin biyogenezi

1- Hücre çekirdeği içinde RNA Polimeraz II (Pol II) veya III ile pri-miRNA'lar oluşturulur.
2- Rnaz III endonükleaz "Drosha" enzimi ve çift iplikçikli RNA bağlayıcı protein "Pasha kompleksi” tarafından işlenerek pre-miRNA'ya dönüştürülür.
3- pre-miRNA'lar çekirdek zar proteini "exportin-5" aracılığıyla sitozole aktarılır.
4- Sitosole aktarılan pre-miRNA’lar doğrudan Rnaz III endonükleaz "Dicer"a bağlanır.
5- Dicer, pre-miRNA sap-ilmiğini kestikten sonra, iki tamamlayıcı kısa RNA molekülü meydana gelir.
6- Dicer aynı zamanda RNA-indüklenmiş susturma kompleksi (RNA-induced silencing complex) RISC’nin oluşumunu başlatır.
7- Bu iki kısa RNA’dan sadece biri RISC’e dahil olur.


miRNA – mRNA İlişkisi

miRNA'lar, bir veya daha çok mesajcı RNA (mRNA)’nın 3’ UTR dizisi ile kısmî tamamlayıcıdır. Bazı miRNA’lar 5’ UTR ve/veya ORF (open reading frame)’den de bağlanabilir.

RISC mRNA’ya bağlandıktan sonra ya Keser ya da translasyonunu engeller

a- Eğer miRNA-mRNA baz tamamlayıcılığı mükemmel ise;
RISC’in içinde yer alan argonaute proteinleri tarafından mRNA'nın yıkımı gerçekleştirilir. Genellikle bitkilerde gözlenir.

b-Kısmi ise;
Translasyon inhibisyonu gerçekleştirilir. Bu da; mRNA’nın poli-A kuyruğunun kesilmesi ve destabilitazyonu ile sağlanır. Genellikle hayvanlarda gözlenir.

miRNA’lar Düzenleyici Olarak Görev Alırlar

• miRNA’lar mRNA’nın yıkımına (genellikle bitkilerde), mRNA’nın ribozomlar tarafından tanınmasını engelleyerek trasnlasyonun inhibe edilmesine (genellikle hayvanlarda) ya da nükleusa giderek DNA’nın metilasyonunu sağlayarak transkripsiyonel sessizleştirmeye (genellikle maya ve bitkilerde, belki hayvanlarda)
neden olur.
• miRNA'larının bazıları onkogen, bazıları ise tümör baskılayıcı gen gibi işlev görür ve tümör progresyonu, metastazı ve invazyonunda düzenleyici olarak görev alırlar.
• miRNA'lar gelişme, farklılaşma, sağkalım, apoptozis, senesens ve metabolizma gibi çeşitli biyolojik olayların kontrolünde görev aldıkları için anlatımlarındaki azalma ya da artma çeşitli hastalıklara ve kansere neden olabilmektedir.




miRNA /          Genomdaki           / Fonksiyonu /    Hedef mRNA’lar 
                      organizasyonu

miR-15-a              13q13        Tümör supressör        BCL2        Anlatımı azaldığında
miR-16-1                                                                               MCL1        onkogen mRNA'ların
                                                                                                                    miktarı artar.                                                                                                                        

miR-29-a                7q32       Tümör supressör       CDK-6        Anlatımı azaldığında
miR-29-b1              1q30                                                                           onkogen mRNA'ların
miR-29-b2                                                                                                  miktarı artar.
miR-29-c                


miR-21                  17q21            Pro-onkogen             PTEN          Anlatımı arttığında
                                                                                                           tümör suppesör mRNA’ların                                                                                                               miktarı azalır.



Kanserli Hücrelerde miRNA Anlatımı a-Azalır ya da b-Artar

a) miR-15-a ve miR-16-1 miktarının azalması sonucu Bcl-2’nin ekspresyonunun artması ve kanserleşme

Normalde bir hücrede Bcl-2 aktiftir ve citokrom-c’nin mitekondri dışına çıkışını engeller. Eğer hücreye ölüm sinyali gelirse Bcl-2’ in translasyonu miR-15-a ve miR-16-1 tümör supressör miRNA’ları tarafından engellenir ve mitekondri dışına citokrom-c çıkışı gerçekleştirilir. Böylece hücre apoptosa götürülür.

miR-15-a ve miR-16-1 miktarındaki azalma Bcl-2’nin inhibisyonunu aksatacağından hücre apoptostan kurtulur ve kanserleşmeye gider.

Örn; Prostat Kanseri
Bonci ve ark. miR-15a ve miR-16-1 geninin prostat kaserli dokuda sağlıklı dokuya göre ifade edilme düzeyinin yaklaşık %80 azaldığını belirlemişlerdir.

Örn; B cell kronik lenfositik lösemi
B cell kronik lenfositik lösemide mir-15a ve mir-16-1 delesyona uğramıştır.



b) mir-17-92’nin ekspresyonunun artması sonucu PTEN’nin ekprsyonunun azalması ve kanserleşme

Normal hücrede büyüme faktörü geldiği sürece PTEN’nin mir-17-92 tarafından aktivitesi engellenir. Buna bağlı olarak bölünmeyle ilgili genler aktif hale geçer ve hücre bölünmeye gider. Eğer bir ölüm sinyali gelirse mir-17-92 anlatımı azalır, PTEN translasyonu gerçekleşir ve inositol-3-fosfokinaz(PI3K)’ın aktivitesi engellenerek hücre apoptosa gider

Tümör hücrelerinde mir-17-92 genlerinin anlatımın çok olması PTEN’in aktivitesini sürekli engelleyeceğinden hücre bölünmesi kontrol edilemeyecek, hücre apoptosdan kaçacak ve kanserleşme görülecektir.

Örn; Prostat Kanseri
Yapılan bir araştırmada mir-17-92 geninin prostat kaserli dokuda sağlıklı dokuya göre ifade edilme düzeyinin yaklaşık %47 arttığını belirlemişlerdir.

Sonuç;

Genomun kodlanan genlerinin majör düzenleyicilerinden biri olarak tanımlanan miRNA’lar, moleküler tıpta hedefe yönelik terapötik biyomarkerların belirlenmesinde umut verici unsurlar olarak karşımıza çıkmaktadır.

Örneğin; prostat kanseri için,
-kanserin sınıflandırılmasında,
-tanımlanmasında ve
-tedavi yönteminin seçiminde
miR-15a, miR-16-1 ve mir-17-92; anlatımlarındaki farklılıklardan dolayı marker olarak kullanılabilir.