Τα microRNAs προέκυψαν νωρίς στην Εξέλιξη
Για πολλά χρόνια οι επιστήμονες αναρωτιόνταν πώς προέκυψαν κατά τη διάρκεια της ζωικής εξέλιξης τα μικροσκοπικά RNA, γνωστά ως microRNAs. Η περιέργειά τους είχε ενισχυθεί, εν μέρει, από παρατεταμένες ερωτήσεις για το αν αυτά τα μικρά τμήματα RNA διαμόρφωσαν την ανάπτυξη των σύνθετων πολυκύτταρων ζώων. Ο ερευνητής David Bartel, του Howard Hughes Medical Institute στο Whitehead Institute for Biomedical Research έχει εντοπίσει microRNAs σε ζωικά είδη των οποίων οι τελευταίοι κοινοί πρόγονοι έζησαν πριν από περίπου 1 δισεκατομμύρια χρόνια. Η ερευνητική ομάδα του Bartel συνεργάστηκε με ερευνητές από το University of California, Berkeley και το University of Queensland για να προσδιορίσουν microRNAs – και των παρόμοιων γονιδιακών ρυθμιστών γνωστών ως piRNAs – σε ένα απλό σφουγγάρι και μία θαλάσσια ανεμώνη. Η ερευνητική εργασία τους, δημοσιεύτηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Nature, έκδοση 1η Οκτωβρίου 2008, αναφέροντας πως microRNAs υπάρχουν σε μερικές από τις πιο πρώιμες πολυκύτταρες μορφές ζωής. “Τα microRNAs έχουν χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση και τη μορφοποίηση της γονιδιακής έκφρασης όπως φαίνεται από τις μελέτες στους πρώτους γνωστούς ζωικούς οργανισμούς, ενδεχομένως η παρουσία τους να έχει προηγηθεί χρονικώς των ζώων. Ίσως λειτούργησαν ως προφήτες που ανήγγειλαν την εποχή των πολυκύτταρων ζωικών οργανισμών”, αναφέρει ο Bartel.
Τα microRNAs πρωτοανακαλύφθηκαν το 1993, είναι μονόκλωνες αλυσίδες με 21-24 νουκλεοτίδια μήκος. Μετριάζουν τη γονιδιακή έκφραση παρεμποδίζοντας το mRNA προτού αυτό κατορθώσει να ενωθεί στα ριβοσώματα για να ξεκινήσει τη μετάφραση. Νωρίτερα, η ερευνητική ομάδα του Bartel είχε δείξει πως κάθε microRNA μπορεί να ρυθμίσει την έκφραση εκατοντάδων γονιδίων. Η δυνατότητα των microRNAs να αναστέλλουν την γονιδιακή έκφραση ενδεχομένως να εξελίχθηκε από έναν αρχαιότερο μηχανισμό προστασίας ενάντια στους ιούς, τα βακτήρια και άλλα μεταθετά γενετικά στοιχεία που μπορούν να αλλοιώσουν το DNA των ξενιστών. “Το ερώτημα που είχε υποβληθεί: πότε στην εξέλιξη τα microRNAs προέκυψαν στα ζώα; δεν μπορούσε να απαντηθεί”, σύμφωνα με τον Bartel. Οι επιστήμονες είχαν ήδη βρει microRNAs στα Αμφίπλευρα (ονομάζονται έτσι επειδή η μορφή του σώματός τους εμφανίζει αμφίπλευρη συμμετρία, περιλαμβάνουν τους ανθρώπους και τα περισσότερα άλλα ζώα, όχι όμως τα σφουγγάρια, τις μέδουσες και τις ανεμώνες που διαθέτουν ακτινωτή συμμετρία) μια μεγάλη ομάδα ζώων που εμφανίστηκε αρχικά περίπου 500 εκατομμύριο χρόνια. Τα ζώα με ακτινωτή συμμετρία είναι “παλαιότερα” από τα αμφίπλευρα με εξελικτικούς όρους. Αλλά οι επιστήμονες δεν είχαν βρεί microRNAs σε σφουγγάρια ή μέδουσες και είχαν μόνο υπόνοιες της ύπαρξής τους στις ανεμώνες.
Ο Bartel και οι συνεργάτες τους χρησιμοποιώντας τις δυνατότητες της βιοπληροφορικής αξιολόγησαν τα εκατομμύρια microRNAs που είχαν απομονώσει από τα ακτινωτά συμμετρικά ζώα των οποίων τα γονιδιώματα είχαν μόλις πρόσφατα αναλυθεί και διευκρινιστεί. Μεταξύ αυτών ήταν και τα γονιδιώματα της ανεμώνας Nematostella vectensis, του σφουγγαριού Amphimedon queenslandica από το Μεγάλο Κοραλλιογενή Ύφαλο της Αυστραλίας και το Trichoplax adhaerens ένα πρωτόγονο θαλάσσιο ζώο σαν μπαλόνι. Οι επιστήμονες προσδιόρισαν πως η θαλάσσια ανεμώνη διαθέτει τόσο microRNAs όσο και piRNAs. Επιπλέον, η ανεμώνη διαθέτει πρωτεΐνες που μοιάζουν αρκετά με εκείνες που αλληλεπιδρούν με αυτά τα μικρά RNAs στους ανθρώπους. Και οι δύο τύποι μικρών RNA βρέθηκαν επίσης στο σφουγγάρι. Ο τρίτος στόχος της αναζήτησής τους, το Trichoplax, δεν περιείχε κάποιο microRNA, αν και ο Bartel υποψιάζεται ότι μπορεί να είχαν υπάρξει σε προγονικές μορφές και να εξαφανίστηκαν αργότερα. “Τώρα γνωρίζουμε ότι και εμείς και το σφουγγάρι έχουμε microRNAs. Δεν μπορούμε βάσει αυτής της μελέτης να αποδείξουμε ότι τα microRNAs ήταν αναγκαία για τους σύνθετους πολυκύτταρους ζωικούς οργανισμούς, αλλά βεβαίως θα πρέπει να ήταν χρήσιμα. Θα μπορούσαμε να πούμε πως αν έχετε ένα απλό κύτταρο που αποκτά microRNAs, αυτό ο πρόσθετος τρόπος ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης αυξάνει τις πιθανότητες να εξελιχθεί το κύτταρο σε κάτι πιο σύνθετο”, καταλήγει ο Bartel.
