microrna struttura e funzione - bgbunict.it
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microRNA Struttura e Funzione
Cinzia Di Pietro
Università degli Studi di Catania
Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche
Sezione di Biologia e Genetica G. Sichel
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I MicroRNAs (miRNAs) sono dei piccoli RNAs non
codificanti (21 – 25 nucleotidi).
Regolano negativamente l’espressione genica a
livello post-trascrizionale.
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Regolazione dell’espressione genica
miRNA
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Esplicano il loro ruolo mediante riconoscimento ed
appaiamento a specifiche sequenze di mRNAs
Regione 3’ non tradotta (3’UTR)
Regione 5’ non tradotta (5’UTR)
Sequenza Codificante (CDS)
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Differenti miRNAs possono avere come bersaglio lo stesso mRNA
Lo stesso miRNA può avere come bersaglio differenti mRNAs
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Negli organismi pluricellulari,
la regolazione dell’espressione genica è alla
base del differenziamento cellulare
e
della complessità dell’organismo
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Hobert (2004) TIBS
La complessità di un organismo non correla necessariamente con il numero di geni
Ipotizzando N geni umani e supponendo che ciascuno possa essere presente in due soli
stati, ON o OFF, il numero di possibili stati sarebbe pari a 2N.
25,000 geni nel genoma umano Complessità = 225,000
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Hobert (2004) TIBS
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La scoperta dei microRNAs è abbastanza recente
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• Le sequenze nucleotidiche dei miRNA si sono conservate nel corso dell’evoluzione;
• I loro geni possono essere localizzati sia in regioni intergeniche che all’interno di geni di seconda classe (di solito in introni o in
esoni non tradotti);
• Molte volte troviamo cluster di geni.
GENOMICA
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Zhao Y and Srivastava D, 2007
LOCALIZZAZIONE GENOMICA
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ORGANIZZAZIONE GENOMICA
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•Vengono trascritti dalla RNA pol II in modo indipendente o contemporaneamente al gene che li ospita;
•Il processo di maturazione dei miRNAs è estremamente complesso: subiscono un
processo di maturazione sia nucleare che citoplasmatico.
TRASCRIZIONE e MATURAZIONE
TRASCRIZIONE
Pri-miRNA
MATURAZIONE NUCLEARE
Pre-miRNA
TRASPORTO NEL CITOPLASMA MATURAZIONE CITOPLASMATICA
miRNA maturo
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Generalmente i geni codificanti per miRNA sono trascritti nel nucleo dalla RNA-polimerasi II che dà vita a lunghi trascritti, i pri-miRNA, che presentano il cap e la poliadenilazione. Questi ultimi vengono processati da un’RNasi III, Drosha, e dal suo cofattore, Pasha. Si ottengono così trascritti lunghi 60 - 110 nucleotidi, detti pre-miRNA. Successivamente le proteine RAN-GTP ed exportin 5 trasportano i pre-miRNA dal nucleo al citoplasma. Un’altra RNasi III, Dicer, li processa per generare molecole di RNA duplex di circa 22 nucleotidi. Queste molecole vengono caricate nel complesso miRISC (miRNA-associated multiprotein RNA-induced silencing complex). I miRNA maturi a singolo filamento vengono poi mantenuti all’interno del complesso.
MATURAZIONE
I miRNA possono avere due modi diversi d’agire a seconda della complementarietà che vi è tra il miRNA e il suo target. Complementarità perfetta: degradazione dell’mRNA. Complementarità imperfetta: blocco della traduzione.
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FUNZIONE
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By Sihan Wu, Wenbo Zhu and Guangmei Yan, 2013
Il ruolo biologico dei miRNA è associato al ruolo dei loro mRNA targets
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Dal ruolo biologico al coinvolgimento in patologie
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microRNAs come oncosoppressori o protoncogeni
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Lo stesso microRNA può agire sia da oncosoppressore che da protoncogene
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microRNA e Malattie Complesse
Sakthivel Srinivasan et al. Theranostics 2013 Review
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Ruolo dei long non coding RNAs lncRNAs
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Organizzazione Genomica dei lncRNAs
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I miRNA sono presenti in diversi fluidi biologici.
La loro espressione nei fluidi correla con specifici fenotipi patologici.
microRNA circolanti
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Weber et al. The MicroRNA Spectrum in 12 Body Fluids. Clinical Chemistry (2010)
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microRNA circolanti:
ORMONI primordiali ???
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Diagnosi biomarcatori precoci, non invasivi di patologie; biomarcatori di risposta a determinate terapie farmacologiche.
Terapia miRNA sintetici (nel caso di miRNA specificatamente down-regolati);
Antagomir (nel caso di miRNA specificatamente up-regolati).
From bench to bedside
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