microRNAs: Kuptimi i ri i mekanizmit të veprimit në infeksionet virale dhe rëndësia e tij

MicroARN-të ose shkurt miARN-të (të mos ngatërrohen me mRNA ose ARN-në e dërguar) u zbuluan në vitin 1993 dhe janë studiuar gjerësisht në dy dekadat e fundit ose më shumë për rolin e tyre në rregullimin e shprehjes së gjeneve. miRNA-të shprehen në mënyrë të ndryshme në qeliza dhe inde të ndryshme të trupit. Hulumtimet e fundit nga shkencëtarët në Universitetin e Mbretëreshës, Belfast kanë zbuluar rolin mekanik të miRNA-ve në rregullimin e sistemit imunitar kur qelizat e trupit sfidohen nga viruset. Këto gjetje do të çojnë në një kuptim të zgjeruar të sëmundjes dhe shfrytëzimin e tyre si objektiva për zhvillimin e ri terapeutik.  

MicroARN ose miRNA kanë fituar popullaritet gjatë dy dekadave të fundit për rolin e tyre në proceset post-transkriptuese si diferencimi, homeostaza metabolike, përhapja dhe apoptoza ^(1-5). miRNA janë të vogla me një zinxhir ARN sekuenca që nuk kodojnë për asnjë proteinë. Ato rrjedhin nga prekursorë më të mëdhenj, të cilët janë me dy fije ARN-të. Biogjeneza e Mirna fillon në bërthamën e qelizës dhe përfshin gjenerimin e parësor Mirna transkriptet nga ARN polimeraza II e ndjekur nga zvogëlimi i transkriptit primar për të çliruar kapjen e flokëve para-miRNA nga një kompleks enzimë. Primar Mirna më pas eksportohet në citoplazmë ku veprohet nga DICER (një kompleks proteinash që copëton më tej para-miARN-në), duke prodhuar kështu miARN-në e pjekur me një fije floku. MiRNA e pjekur integrohet si pjesë e kompleksit të heshtjes së induktuar me ARN (RISC) dhe nxit heshtjen e gjeneve pas-transkriptuese duke e lidhur RISC në rajonet plotësuese, të gjetura brenda rajoneve 3' të papërkthyera (UTRs), në mARN-të e synuara. 

Historia filloi në vitin 1993 me zbulimin e miRNA in C. elegante nga Lee dhe kolegët e tij ⁽⁶⁾. U vu re se proteina LIN-14 u rregullua nga një gjen tjetër i transkriptuar i quajtur lin-4 dhe ky rregullim i poshtëm ishte i nevojshëm për zhvillimin e larvave në C. elegante në progres nga faza L1 në L2. Lin-4 i transkriptuar rezultoi në uljen e shprehjes LIN-14 nëpërmjet lidhjes plotësuese me rajonin 3'UTR të lin-4 ARNi, me pak ndryshime në ARNi nivelet e lin-4. Ky fenomen fillimisht u mendua të ishte ekskluziv dhe specifik për C. Elegans, deri rreth vitit 2000, kur u zbuluan në specie të tjera shtazore ⁽⁷⁾. Që atëherë, ka pasur një lumë artikujsh kërkimore që përshkruajnë zbulimin dhe ekzistencën e miRNA-ve si në bimë ashtu edhe në kafshë. Mbi 25000 miRNA janë zbuluar deri më tani dhe për shumë, roli i saktë që luajnë në biologjinë e organizmit mbetet ende i pakapshëm. 

miRNA ushtrojnë efektet e tyre duke shtypur në mënyrë post-transkriptuese mARN-të duke u lidhur me vendet plotësuese në 3' UTR të mARN-së që ata kontrollojnë. Një komplementaritet i fortë cakton mRNA për degradim ndërsa një komplementaritet i dobët nuk shkakton ndonjë ndryshim në nivelet e mRNA, por shkakton frenim të përkthimit. Megjithëse roli kryesor i miRNA është në shtypjen transkriptuese, ato gjithashtu veprojnë si aktivizues në raste të rralla. ⁽⁸⁾. miRNA-të luajnë një rol të domosdoshëm në zhvillimin e organizmit duke rregulluar gjenet dhe produktet e gjeneve që nga gjendja embrionale deri në zhvillimin e organeve dhe sistemeve të organeve. ^(9-11). Përveç rolit të tyre në ruajtjen e homeostazës qelizore, miRNA-të janë implikuar edhe në sëmundje të ndryshme si kanceri.miRNA duke vepruar njëkohësisht si aktivizues dhe si shtypës i gjeneve), çrregullime neurodegjenerative dhe sëmundje kardiovaskulare. Kuptimi dhe sqarimi i rolit të tyre në sëmundje të ndryshme mund të çojë në zbulimin e biomarkerëve të rinj me qasje të reja terapeutike shoqëruese për parandalimin e sëmundjeve. miRNA gjithashtu luajnë një rol kritik në zhvillimin dhe patogjenezën e infeksioneve të shkaktuara nga mikroorganizma si bakteret dhe viruset duke rregulluar gjenet e sistemit imunitar për të krijuar një përgjigje efektive ndaj sëmundjes. Në rast të infeksioneve virale, interferonet e tipit I (IFN alfa dhe IFN beta) çlirohen si citokina antivirale, të cilat nga ana tjetër modulojnë sistemin imunitar për të krijuar një përgjigje luftarake. ⁽¹²). Prodhimi i interferoneve është i rregulluar fort si në nivelin e transkriptimit ashtu edhe në përkthimin dhe luan një rol kryesor në përcaktimin e përgjigjes antivirale nga strehuesi. Megjithatë, viruset kanë evoluar mjaftueshëm për të mashtruar qelizat pritëse për të shtypur këtë përgjigje imune, duke i dhënë përparësi virusit për riprodhimin e tij dhe duke përkeqësuar simptomat e sëmundjes. ^{(12, 13)}. Kontrolli i rreptë i ndërveprimit midis prodhimit të IFN nga bujtësi me infeksion viral dhe shtypjes së tij nga virusi infektues përcakton shtrirjen dhe kohëzgjatjen e sëmundjes së shkaktuar nga virusi në fjalë. Megjithëse kontrolli transkriptues i prodhimit të IFN dhe gjeneve të lidhura me stimulimin e IFN (ISG) është i vendosur mirë ⁽¹⁴⁾, mekanizmi i kontrollit të përkthimit ka mbetur ende i pakapshëm ⁽¹⁵⁾. 

Studimi i fundit nga studiuesit në Universitetin McGill, Kanada dhe Universiteti Queens, Belfast ofron një kuptim mekanik të kontrollit përkthimor të IFN prodhim që nxjerr në pah rolin e proteinës 4EHP në shtypjen e prodhimit të IFN-beta dhe përfshirjen e miRNA, miR-34a. 4EHP rregullon prodhimin e IFN duke moduluar heshtjen përkthimore të shkaktuar nga miR-34a të mRNA-së Ifnb1. Infeksioni me viruse ARN dhe induksioni beta i IFN rrit nivelet e miR-34a miRNA, duke shkaktuar një lak rregullator të reagimit negativ që shtyp shprehjen beta të IFN nëpërmjet 4EHP ⁽¹⁶⁾. Ky studim ka një rëndësi të madhe në vazhdën e pandemisë aktuale të shkaktuar COVID-19 (një infeksion i shkaktuar nga një virus ARN) pasi do të ndihmojë në kuptimin e mëtejshëm të sëmundjes dhe do të çojë në mënyra të reja për të trajtuar infeksionin duke modifikuar nivelet e miR-34a miRNA duke përdorur aktivizues/frenues projektues dhe duke i testuar ato në provat klinike për efektet e tij në përgjigjen e IFN. Ka pasur raporte të provave klinike që përdorin terapi beta me IFN ⁽¹⁷⁾ dhe ky studim do të ndihmojë në zbulimin e mekanizmave molekularë duke theksuar rolin e miRNA në rregullimin e brendshëm të makinerisë përkthimore të bujtësit për ruajtjen e një mjedisi homeostatik. 

Hetimet dhe hulumtimet e ardhshme mbi të tilla dhe të tjera të njohura dhe në zhvillim miRNA e shoqëruar me integrimin e këtyre gjetjeve me të dhënat gjenomike, transkriptomike dhe/ose proteomike, jo vetëm që do të përmirësojë të kuptuarit tonë mekanik të ndërveprimeve qelizore dhe sëmundjeve, por gjithashtu do të çojë në romane Mirna terapitë e bazuara duke shfrytëzuar miRNA si aktimirë (duke përdorur miRNA si aktivizues për zëvendësimin e miRNA që janë mutuar ose fshirë) dhe antgomirë (duke përdorur miARN-të si antagonistë ku ka një rregullim jonormal të mARN-së në fjalë) për sëmundjet e përhapura dhe në zhvillim të njerëzve dhe kafshëve.  

*** 

Referencat  

1. Clairea T, Lamarthée B, Anglicheau D. MicroRNAs: molekulat e vogla, efektet e mëdha, Opinion aktual në transplantimin e organeve: Shkurt 2021 – Vëllimi 26 – Numri 1 – f. 10-16. DOI: https://doi.org/10.1097/MOT.0000000000000835  

2. Ambros V. Funksionet e mikroARN-ve të kafshëve. Natyra. 2004, 431 (7006): 350–5. DOI: https://doi.org/10.1038/nature02871  

3. Bartel PD. MicroARN-të: gjenomika, biogjeneza, mekanizmi dhe funksioni. Qelizë. 2004, 116 (2): 281–97. DOI: https://10.1016/S0092-8674(04)00045-5  

4. Jansson MD dhe Lund AH MicroRNA dhe Kanceri. Onkologjia molekulare. 2012, 6 (6): 590-610. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molonc.2012.09.006  

5. Bhaskaran M, Mohan M. MicroRNAs: historia, biogjeneza dhe roli i tyre në zhvillim në zhvillimin dhe sëmundjet e kafshëve. Vet Pathol. 2014;51(4):759-774. DOI: https://doi.org/10.1177/0300985813502820 

6. Rosalind C. Lee, Rhonda L. Feinbaum, Victor Ambros. Gjeni heterokronik C. elegans, lin-4, kodon ARN të vogla me komplementaritet antisens ndaj lin-14, Cell, Volume 75, Issue 5,1993, Faqe 843-854, ISSN 0092-8674. DOI: https://doi.org/10.1016/0092-8674(93)90529-Y 

7. Pasquinelli A., Reinhart B., Slack F. et al. Ruajtja e sekuencës dhe shprehjes kohore të le-7 ARN rregullatore heterokronike. Natyrë 408, 86–89 (2000). DOI: https://doi.org/10.1038/35040556 

8. Vasudevan S, Tong Y dhe Steitz JA. Kalimi nga shtypja në aktivizim: MicroRNA mund të rregullojnë përkthimin. Shkencë  21 dhjetor 2007: Vëll. 318, Numri 5858, fq.1931-1934. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1149460 

9. Bernstein E, Kim SY, Carmell MA, etj. Dicer është thelbësor për zhvillimin e miut. Nat Genet. 2003; 35:215–217. DOI: https://doi.org/10.1038/ng1253 

10. Kloosterman WP, Plasterk RH. Funksionet e ndryshme të mikro-ARN-ve në zhvillimin dhe sëmundjet e kafshëve. Dev Cell. 2006; 11:441–450. DOI: https://doi.org/10.1016/j.devcel.2006.09.009 

11. Wienholds E, Koudijs MJ, van Eeden FJM, etj. Enzima që prodhon mikroRNA Dicer1 është thelbësore për zhvillimin e peshkut zebra. Nat Genet. 2003; 35:217–218. DOI: https://doi.org/10.1038/ng1251 

12. Haller O, Kochs G dhe Weber F. Qarku i përgjigjes së interferonit: Induksioni dhe shtypja nga viruset patogjene. Virologjia. Vëllimi 344, Botimi 1, 2006, Faqe 119-130, ISSN 0042-6822, DOI: https://doi.org/10.1016/j.virol.2005.09.024 

13. McNab F, Mayer-Barber K, Sher A, Wack A, O'Garra A. Interferonet e tipit I në sëmundjet infektive. Nat Rev Immunol. 2015 shkurt; 15 (2): 87-103. DOI: https://doi.org/10.1038/nri3787 

14. Apostolou, E., dhe Thanos, D. (2008). Infeksioni me virus indukton shoqatat ndërkromozomale të varura nga NF-kappa-B që ndërmjetësojnë shprehjen monoalelike të gjenit IFN-b. Qeliza 134, 85-96. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2008.05.052   

15. Savan, R. (2014). Rregullimi post-transkriptues i interferoneve dhe rrugëve të tyre të sinjalizimit. J. Interferon Cytokine Res. 34, 318–329. DOI: https://doi.org/10.1089/jir.2013.0117  

16. Zhang X, Chapat C et al. Kontrolli përkthimor i ndërmjetësuar nga mikroRNA i imunitetit antiviral nga proteina lidhëse me kapak 4EHP. Molecular Cell 81, 1–14 2021. Publikuar: 12 Shkurt 2021. DOI:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.01.030

17. SCIEU 2021. Interferon-β për trajtimin e COVID-19: Administrimi nënlëkuror më efektiv. Shkencore Evropiane. Postuar më 12 shkurt 2021. Në dispozicion në internet në http://scientificeuropean.co.uk/interferon-β-for-treatment-of-covid-19-subcutaneous-administration-more-effective/ Arritur më 14 shkurt 2021.  

***