Pseudogeny: vějička pro miRNA

Pseudogeny byly před desítkami let definovány jako sekvence DNA připomínající skutečné geny, ale bez biologické funkce. Změny v jejich sekvenci vedou k tomu, že se někdy ani nepřepisují do RNA, v ostatních případech nedochází k překladu vzniklé RNA na cílové proteiny. I když je pro pseudogeny typická přítomnost nadpočetných stop-kodonů, delecí, insercí a mutací, je většina jejich sekvence velmi podobná původním funkčním genům. V našem genomu jsou poměrně početné, najdeme jich tam přibližně stejné množství jako skutečných kódujících genů.¹⁾

Druhým hráčem v našem příběhu je miRNA.²⁾ Jde o krátké řetězce RNA popsané až roku 1993. Jsou schopny vázat se na regulační úseky mediátorové RNA, a tím usnadňovat její rozklad, popřípadě potlačovat překlad do proteinového řetězce. Dnes se soudí, že hrají významnou roli téměř ve všech klíčových procesech odehrávajících se v buňkách rostlin, živočichů i člověka. Změny v expresi miRNA vedou ke vzniku řady orgánových i systemických onemocnění, včetně zhoubného bujení.

Jak spolu tyto dva objevy souvisejí? Tuto otázku reflektuje převratný objev týmu Piera Paola Pandolfiho z Harvardovy univerzity.³⁾ Vazebná místa pro miRNA se nenacházejí jen na kódujících molekulách miRNA, ale také na RNA vytvářených na základě sekvence pseudogenů. Jak již bylo řečeno, sekvence pseudogenu bývá velmi podobná sekvenci původního funkčního genu, a tedy ve výsledné RNA bývají zachována i vazebná místa pro miRNA.

Na příkladu dvou molekul klíčových pro nástup a průběh nádorového bujení (PTEN a KRAS) Pandolfiho tým ukázal, jak taková regulace funguje. V našem těle se vyskytuje gen pro fosfatázu PTEN (důležitý nádorový supresor⁴⁾) a její pseudogen PTENP1. Pokud buňky ztratí byť jen jednu ze dvou kopií genu kódujícího fosfatázu PTEN, zvyšuje se mnohonásobně pravděpodobnost, že se nádorově transformují. O pseudogenu PTENP1 se soudilo, že je v těle jen jaksi navíc. Jenže početné miRNA regulující PTEN jsou schopny vázat se i na RNA produkovanou jeho pseudogenem.

A zde je zakopán pes. RNA produkovaná pseudogenem funguje jako pufr – pokud v buňce chybí, molekul miRNA je náhle nadbytek a na RNA produkovanou kódujícím genem se jich váže mnohem více než za normálního fyziologického stavu. Tak dochází k popsanému usnadnění rozkladu kódující RNA a potlačení jejího překladu do proteinového řetězce. Fosfatázy PTEN se začíná buňce nedostávat. Situace se nápadně podobá deleci genu kódujícího samotnou fosfatázu PTEN, i když na vině je jen a pouze delece jejího pseudogenu.

Nález týmu P. P. Pandolfiho má patrně širokou platnost. Zmiňovaný článek popsal, že delece pseudogenu PTENP1 jsou u pacientů s nádorovým bujením skutečně časté a že se růstové schopnosti buněk s tímto pseudogenem a bez něj skutečně diametrálně liší. Nedosti na tom: Pandolfi identifikoval podobný vztah mezi významným protoonkogenem KRAS⁵⁾ a jeho pseudogenem KRASP1.

Již dříve se podařilo u několika pseudogenů zjistit jejich přepisování do siRNA, bylo jich ale jen malé množství a byly omezeny jen na oocyty.⁶⁾ Výše popsaný objev se však vztahuje v principu na všechny RNA vytvářející jakkoliv dlouhý transkript v jakýchkoliv tkáních. Nemusí nutně jít jen o pseudogeny, ale i o ribozomální RNA, lincRNA a klasickou kódující mRNA.

Mechanismus trans-modulace genové exprese prostřednictvím miRNA je bezesporu jedním z největších objevů posledních let. Navíc lze očekávat, že biologie RNA neřekla v molekulární onkologii své poslední slovo – jsme spíše pořád ještě jen na začátku.