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Espressione genica e microRNA: cosa sono e come funzionano

di Carolina C.

Dal DNA alle proteine passando per l’RNA: un concetto base della biologia. Ma non è tutto qui:  vi sono meccanismi a monte, a valle ma anche nel mezzo che modificano e regolano l’espressione genica. In particolare i microRNA, frammenti di circa 20 nucleotidi di RNA, regolano la traduzione degli RNA messaggeri in proteina.

Questi sono attivi in piante, animali ed anche in alcuni virus. Il loro processamento è finemente regolato da diversi enzimi: nel nucleo la polimerasi produrrà, a partire dal suo gene codificante, il pre-miRNA, una precursore più lungo che verrà trasportato nel citoplasma da una proteina chiamata Esportina.

Una volta giunto nel citoplasma il precursore subirà diversi tagli necessari alla completa maturazione del miRNA. Ciascuno degli enzimi e delle proteine coinvolte è necessario ed indispensabile al corretto sviluppo di un organismo.

I miRNA sono in grado di bloccare la produzione di una proteina legandosi all’estremità finale del RNA  messaggero grazie ad una sequenza di riconoscimento specifica. Questo processo si chiama “RNA interference”: un miRNA lega un RNA messaggero più grande, e la complementarietà di questo legame interferirà con il destino del messaggero. Infatti se parziale, il legame, bloccherà la traduzione della proteina senza distruggere l’ RNA, ma, se perfettamente complementare determinerà la distruzione del messaggero stesso.

La sequenza utilizzata per il riconoscimento dei target è specifica per ciascun miRNA infatti questi possono regolare più messaggeri contemporaneamente ed un messaggero può essere regolato da più miRNA contemporaneamente.

Questo meccanismo naturale e fisiologico è tutt’ora sfruttato dai ricercatori per controllare artificialmente la produzione di proteine all’interno di cellule ed organismi: infatti vengono generati artificialmente delle piccole sequenze di RNA, in questo caso chiamati short-hairpin RNA, che, comportandosi da miRNA, silenziano in maniera specifica un messaggero di interesse permettendo così ai ricercatori di studiare i meccanismi biologici e ad anche patologici in maniera controllata.

 Ma tornando ai microRNA fisiologicamente attivi negli organismi, il loro raggio d’azione è molto ampio: nell’uomo ne sono stati descritti circa 940 e tutti regolano processi chiave della vita di una cellula come il ciclo cellulare, l’apoptosi ed il differenziamento. Negli ultimi anni, però, alcuni miRNA sono stati associati all’insorgenza di tumori; sia come oncosoppressori ma soprattutto come dei veri e propri oncogeni. Nel primo caso funzionano da inibitori del tumore mentre, nel secondo, ne favoriscono l’insorgenza inibendo i meccanismi di difesa della cellula stessa favorendone la trasformazione.

Un’altra funzione un po’ meno conosciuta è quella di marcatori prognostici, utilizzati nella diagnosi di malattie infiammatorie e di alcuni tipi di tumore.

Mentre il meccanismo d’azione ed il loro processamento sono stati ampiamente studiati, i target e le conseguenze della loro interferenza sono a tutt’oggi argomento di numerosi studi scientifici.

https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/micrornahttps://www.youtube.com/watch?v=cK-OGB1_ELE

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