חוסרים במולקולות מיקרו-רנ”א

 מהתופעות הנלוות לחסרונו של הגן ניתן להסיק מהו תפקיד הגן התקין. אולם עד כה מדענים לא השתמשו בהרחבה בשיטה זו בפענוח תפקידם של המיקרו-רנ”א, אותן מולקולות רנ”א זעירות, אשר תפקידן הוא בקרה על גנים. כעת, בדו”ח הראשון על השפעות החסרת מיקרו-רנ”א יחיד בחולייתנים, מדענים מתארים עכברים עם בעיות אי-תקינות לבבית

גנטיקאים מציינים לעיתים קרובות שהדרך לבדוק כיצד גן עובד היא לגרום לחסרונו ואז לבדוק מה קורה בעקבות חסר זה. מהתופעות הנלוות לחסרונו של הגן ניתן להסיק מהו תפקיד הגן התקין. אולם עד כה מדענים לא השתמשו בהרחבה בשיטה זו בפענוח תפקידם של המיקרו-רנ”א, אותן מולקולות רנ”א זעירות, אשר תפקידן הוא בקרה על גנים. כעת, בדו”ח הראשון על השפעות החסרת מיקרו-רנ”א יחיד בחולייתנים, מדענים מתארים עכברים עם בעיות אי-תקינות לבבית.
מולקולות מיקרו-RNAs התגלו לראשונה בשנות ה-90 של המאה שעברה. נמצא שמולקולות אלה מבקרות כרבע או יותר מהגנום האנושי. מולקולות אלה יכולות לעצור או להפעיל ייצור של חלבונים מסוימים ועשויות לשחק תפקיד בסרטן ובתהליכי התפתחות מוקדמים.
מולקולות מיקרו-רנ”א קיימות באופן טבעי בתאי צמחים ובעלי חיים. מדובר ברצף רנ”א רגיל, שעובר שורה של חיתוכים עד שהוא מגיע לגודל זעיר של  21-25 נוקלאוטידים. הדנ”א שבגרעין מתועתק למולקולה של רנ”א-שליח היוצאת מן הגרעין ומתורגמת לחלבון על גבי ריבוזום. מולקולות המיקרו-רנ”א מונעות את התהליך על ידי הצמדות לרנ”א-שליח-המטרה. בבעלי חיים קיימת התאמה חלקית בין המטרה למיקרו-רנ”א, ההצמדות החלקית ביניהם מעכבת את הקישור של הרנ”א-שליח לריבוזום ולכן הוא אינו מתרגם והחלבון לא נוצר. בדרך זו יש לתא בקרה מהירה, גמישה והפיכה על יצור החלבונים. רנ”א של גן המטרה מיוצר בעודף, ואילו המיקרו-רנ”א מאפשר את הכוונון העדין לרמה הרצויה לפעילות האמיתית.
בשל החשיבות של מערכת המיקרו-רנ”א לבקרה על ביטוי גנים, כשהיא אינה מתפקדת כהלכה יש לה השפעות מזיקות על תהליכים בתא. ביטוי לא נורמלי של מיקרו-רנ”א כבר התגלה בסוגים שונים של סרטן. חברות ביוטכנולוגיה נאבקות לגלות כיצד ניתן להשתמש במיקרו-רנ”א כטיפול במחלות שונות, למשל כדרך למניעת ביטויים של גנים מסוימים או הפעלה של גנים אחרים.
בשנה שעברה, הביולוג ההתפתחותי אריק אולסון מאוניברסיטת טקסס ועמיתיו דיווחו שזיהו כתריסר מיקרו-רנ”א שונים כרגולטורים לבביים (של הפעלה או סגירה)  בלב עכבר ובכמה מקרים בלב האנושי. אולם לא היה ברור מה תפקידיהם של המיקרו-רנ”א האינדיבידואלים.
אולסון וואן רואיג' החלו לבחון מיקרו-רנ”א ספציפי שהרצף שלו זהה לחלק של אחד הגנים. גן זה, השרשרת-הכבדה-של-אלפא-מיוזין, מבוטא בעיקר בתאי שריר הלב. החוקרים רצו לבדוק כיצד החסרה של אותו חלק של הגן המקודד למיקרו-רנ”א הספציפי, הקרוי miR-208 תשפיע על עכברים שכתוצאה מחסר אותו מקטע בגן יהיו ללא כל מיקרו-רנ”א מסוג  mir-208.
בתחילה, נראה היה כי אין לכך השפעה משמעותית. “קבלנו עכברים שנראו לנו בריאים, והיה עלינו לנסות להבין מה לא בסדר אצלם” אומר אולסון. הקבוצה בדקה זאת ע”י הפעלת תנאי עקה על לב העכברים. תנאי העקה דימו טרשת עורקים, וכן נחסמו אותות תירואיד, ובכך הפעילו תנאי עקה נוספים על האיבר. כשעשו זאת גילו החוקרים את הפגם: הלבבות נכשלו בהפעלת גן מקורב לגן שרשרת-כבדה-של-אלפא-מיוזין, גן הקרוי שרשרת-כבדה-של-ביתא-מיוזין, אשר בדרך כלל מופעל כאשר הלב נמצא תחת תנאי עקה (מצוקה).
במקום זאת, רמות החלבון של גרסת אלפא של הגן עלו, דבר המציע שגן אחד מפצה על השתקת הגן השני, מדווחת קבוצת החוקרים בכתב העת Science. ממצאים אלו מציעים שתפקידו התקין של מיקרו-רנ”א miR-208 הוא להתכוונן לגרסת ביתא של הגן ולאפשר את ביטויו. לא ברור, אומרים החוקרים, כיצד מתג הפעלה זה משפיע על בריאות החיה, אולם הם מאמינים כי mir-208 מסייע בבקרת תגובת הלב לתנאי עקה.
יתר על כן, ברקמת לב מעכברים אלה, מצאו חוקרים מספר גנים שהופעלו ברקמה אולם בדרך כלל אינם מפועלים בתאי שריר הלב אלא בתאי שרירי השלד בלבד. ממצאים אלו מעידים על כך שייתכן כי המיקרו-רנ”א miR-208 עשוי להבטיח התפתחות נאותה של תאי שריר הלב, אומר ואן רואיג'.
סקוט המונד, ביולוג מולקולרי מאוניברסיטת צפון קרוליינה, אומר שהתרשם מאד מההשפעות המדויקות של המיקרו-רנ”א: “תופעת האבנורמליות מתרחשת רק בבוגרים; רק תחת תנאי עקה מסויימים”. המונד וחוקרים אחרים צופים כי מידע רב נוסף יתגלה על הקשר שבין מיקרו-RNAs ומחלות שונות.

 
http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2007/323/3
http://stwww.weizmann.ac.il/G-Bio/news/20-1-05.doc