MikroRNA (miRNA) jsou malé nekódující molekuly RNA o délce přibližně 18 až 25 nukleotidů. Hrají klíčovou roli v genové regulaci (epigenetice), protože inhibují translaci messengerové RNA (mRNA) nebo podporují její rozklad. Tím ovlivňují řadu buněčných procesů, včetně buněčného růstu, diferenciace, apoptózy a vývoje.
Biosyntéza mikroRNA
Biosyntéza miRNA probíhá v několika krocích:
- Transkripce: miRNA jsou nejprve transkribovány jako primární miRNA (pri-miRNA) pomocí RNA polymerázy II nebo III.
- Zpracování v buněčném jádru: Enzym Drosha štěpí pri-miRNA na přibližně 70 nukleotidů dlouhou prekurzorovou miRNA (pre-miRNA).
- Transport do cytoplazmy: Pre-miRNA je transportována do cytoplazmy pomocí exportinu-5.
- Zrání v cytoplazmě: Enzym Dicer zpracovává pre-miRNA na dvojřetězcový miRNA duplex o délce přibližně 22 nukleotidů.
- Integrace do komplexu RISC: Jeden z obou řetězců je integrován jako vodicí řetězec do komplexu RNA-indukovaného umlčování (RISC), zatímco druhý řetězec je rozložen.
- Regulace genů: Zralá miRNA se váže na komplementární sekvence cílové mRNA, aby inhibovala její translaci nebo zahájila její rozklad.
Funkce a význam
miRNA se podílejí na mnoha biologických procesech, mezi které patří:
- Vývoj a diferenciace: Regulují specializaci buněčných linií a vývoj orgánů.
- Onemocnění: miRNA jsou spojovány s rakovinou, neurodegenerativními onemocněními, kardiovaskulárními chorobami a dalšími patologiemi.
- Imunitní odpověď: modulují zánětlivé reakce a imunitní systém.
Aplikace v klasické, holistické medicíně a ve výzkumu
- Biomarkery: miRNA mohou sloužit jako diagnostické markery pro rakovinu, neurodegenerativní onemocnění nebo infekce.
- Terapeutické přístupy: miRNA mimetika (zesílení funkce miRNA) a antagomiR (inhibice funkce miRNA) jsou zkoumány jako potenciální terapeutické přístupy.
- Genomická editace Cílená manipulace s miRNA může umožnit budoucí personalizovanou medicínu a intervence.
Reference
- Bartel, D. P. (2004). „MicroRNAs: Genomics, Biogenesis, Mechanism, and Function.“ Cell, 116(2), 281-297.
- Ambros, V. (2001). „MicroRNAs: Tiny Regulators with Great Potential.“ Cell, 107(7), 823-826.
- Krol, J., Loedige, I., & Filipowicz, W. (2010). „The widespread regulation of microRNA biogenesis, function and decay.“ Nature Reviews Genetics, 11(9), 597-610.
MicroRNAs are therefore essential regulators of biological processes with great potential for lifestyle, medicine, and biotechnology.
In 2024, the Nobel Prize in Medicine was awarded to US researchers Victor Ambros and Gary Ruvkun. They were honored for their discovery of microRNA and its role in gene regulation. These small RNA molecules are crucial for controlling gene activity and influence numerous biological processes. MicroRNAs are considered THE newly discovered biomarkers that exert a causal influence on our organism.
Victor Ambros is a professor of molecular medicine at the University of Massachusetts Medical School, while Gary Ruvkun is a professor at Harvard Medical School.
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2024/press-release/
Studies suggest that phytonutrients can modulate the expression of miRNAs. This means that they can influence the activity of miRNAs and thereby alter gene expression.
This mechanism could explain how phytonutrients exert their health-promoting effects. For example, certain phytonutrients have been shown to influence the expression of miRNAs involved in cancer development, inflammation, and metabolic regulation. One study examines the microRNA-mediated health-promoting effects of phytonutrients. The study demonstrates that phytonutrients can regulate the expression of various microRNAs.
MicroRNAs are involved in a variety of cellular processes, such as development, proliferation, differentiation, and apoptosis. Phytonutrients regulate gene expression by binding to target mRNAs, which usually leads to the degradation or translational repression of the target mRNA.
References:
https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2022/10/wie-die-genetik-ausserhalb-von-genen-unser-koerpergewicht-beeinflusst.html
https://www.ots.at/presseaussendung/OTS_20190828_OTS0105/nussmolekuele-koennen-das-entzuendungs-und-stoffwechselprofil-von-fettzellen-guenstig-beeinflussen?utm_source=chatgpt.com
https://www.mpg.de/8973715/mpip_jb_2014
https://dzhk.de/newsroom/aktuelles/news/artikel/erste-microrna-therapie-fuer-das-herz-funktioniert-beim-menschen/
https://link.springer.com/article/10.1007/s40664-024-00555-y