Hur mikroRNA rör sig - betydelse för reglerande RNA funktion
- Diarienummer
- ICA14-0023
- Start- och slutdatum
- 150901-191130
- Beviljat belopp
- 4 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Karolinska Institutet
- Forskningsområde
- Livsvetenskaperna
Summary
Det mänskliga genomet kodar >1700 mikroRNA (miRNA), som reglerar åtminstone 30% av alla proteiner som uttrycks. Oreglerad miRNA har hittats i >50% av alla former av cancer och spelar därmed en central roll i utvecklingen av cancer. Att förstå miRNAs funktion och struktur är därför avgörande för förståelsen av cancer reglering. Det mikroRNA, miR-34a, som studerats i detta projekt, inaktiverar den välkända cancer suppressor proteinet p53 via deacetylering av SIRT1. Mekanismen för miR-34a hämning är inte helt förstådd på grund av brist på strukturella och dynamiska information. Vi använder kärnmagnetisk resonans (NMR) för att belysa hur miRNA och mRNA interagerar. Detta baserat på baspar energetik och alternativa strukturbildning, tillåter finjustering av miRNA baserad reglering av translation av cancerrelaterade proteiner, som miR-34a. Vidare har miR-34a mer än 50 kända mål-mRNA, men det är inte förstått vilket mRNA regleras vid vilken tidpunkt. Vi kommer att använda NMR, biokemiska och in-vivo-metoder för att förstå hur miR-34a väljer sitt rätta mål från en pool av andra mRNA (t.ex. CD44, Jagged). Min forskning kommer att bidra till att förstå urvalsprocessen av mikroRNA som regulatorer för cancer och därför kommer att generera viktig information nödvändig för innovativ utveckling av miRNA verktyg för cancer- och farmaceutisk forskning. Insikter i dynamiken i hur basparningen fungerar underlättar att förutsäga andra miRNA-mRNA-komplex och deras rörelser.
Populärvetenskaplig beskrivning
Endast 25% av människans arvsmassa kodar för protein och resten har man trott vara skräp, men nyligen har man upptäckt att 75% kodar för RNA. Det öppnar en värld av RNA-molekyler med okända funktioner. Dessa RNA rör sig och dessa rörelser reglerar RNA-funktionen. Tills nu har vi bara kunnat ta ögonblicksbilder av RNA-molekyler, men för att studera hur RNA rörelse förklarar deras funktioner krävs observation av deras rörelse. Föreställ dig att vi inte vet vad en sax är, och att de enda ledtrådar vi har är bilder på en sax i stängt tillstånd. Då blir det svårt att sluta sig till saxens funktion. Men då vi ser hur sax bladen öppnas och slutas blir funktionen uppenbar. Öppna saxen motsvaras av ett exciterat tillstånd hos en RNA-molekyl. Vi är de första som lyckats påvisa exciterade tillstånd i RNA och visat att det är avgörande för funktionen av RNA från HIV (Nature 2012), vilket vi gjorde med hjälp av kärnmagnetisk resonans (NMR). Jag avser att med NMR undersöka rörelser och exciterade tillstånd hos mikroRNA, vilka är relaterade bl.a. till cancer och åldring. Ett visst mikro-RNA reglerar Sirt1. Sirt1 hämmar det välkända p53 proteinet, vilket har en nyckelroll i att bromsa cancer. P53:s aktivitet beror på förändringar i strukturer sammansatta av ett mikro-RNA och budbärar-RNA av Sirt1. Det är sannolikt att denna mekanism för reglering är vanlig i andra mikro-RNA. Ytterligare, detta mikro-RNA binder många olika budbärar-RNA och det är inte förstått hur ett mikro-RNA väljer korrekt budbärar-RNA. Eftersom exciterade tillstånd hos molekylära strukturer kan kontrollera processer av reglerande RNA-molekyler avslöjar detta sannolikt en helt ny nivå för justering av RNA-aktiviteter. Dessa aktiviteter är av vikt i praktiskt taget alla livsprocesser, från cellutveckling till bakterie- och virusinfektioner. Inom konventionell strukturbiologi försöker man förklara funktioner och utveckla läkemedel utifrån statiska ögonblicksbilder. Vår upptäckt att exciterade tillstånd är avgörande för funktionen av RNA betyder att strukturella rörelser måste beaktas vid läkemedelsutveckling, och att exciterade tillstånd bör användas som läkemedels mål.