Kiedy piecze się ciasto, trzeba nie tylko wiedzieć, jakie składniki są potrzebne, ale też, ile ich dodać, w jakiej kolejności, i jak się z nimi obchodzić. Za składniki potrzebne do budowy i prawidłowego funkcjonowania organizmu uznać można białka. W genomie mamy zapisane instrukcje (geny) potrzebne do zbudowania około 20 tys. różnych białek. Może się wydawać, że prawidłowe przygotowanie wszystkich tych składników to podstawa sukcesu, ale to dopiero wstęp do pracy, bo informacje o budowie białek zajmują niewiele ponad 1 procent naszego genomu. A co z pozostałymi 99 procentami genomu? Chociaż ta część nazywana jest czasem pogardliwie „śmieciowym DNA” lub „niekodującym DNA”, to właśnie tam znajdują sę informacje o cząsteczkach, które regulują poziomy różnych białek, a tym samym prawidłowe funkcjonowanie naszych komórek i naszego organizmu.

Wśród lepiej poznanych elementów zapisanych w „niekodującym DNA” są geny mikroRNA. MikroRNA to króciutkie, bo liczące po ok. 20 nukleotydów cząsteczki, regulujące ekspresję genów produkujących białka. - MikroRNA to kucharki, które decydują, ile ze składników przepisu zużyć: ile soli dodać do zupy, ile kruszonki do placka. Jeśli kucharka z jakiegoś powodu doda do potrawy dziesięć razy więcej soli lub trzy razy mniej mąki, niż w przewiduje przepis - potrawa się nie uda. Mutacje mikroRNA powodują pewnego rodzaju uszczerbki w pracy tych kucharek: jednej trzęsą się ręce, inna przestaje widzieć proporcje. W efekcie cały proces fizjologiczny dodawania poszczególnych składników zostaje zaburzony - porównał prof. Piotr Kozłowski z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN.

Nowe badanie jego zespołu, opisane na łamach „Science Advances” pokazuje, jak istotna - i niedoceniana dotąd - jest w komórce praca tych kucharek. - Większość mutacji w genach mikroRNA prowadzi do uszkodzenia tych genów, a tym samym może prowadzić do zaburzenia kontrolowanych przez nie procesów, w tym chorób - również nowotworowych. Pokazuje to, że mutacje w genach mikroRNA do niedawna niemal całkowicie ignorowane w badaniach genetycznych, muszą być poważnie wzięte pod uwagę - podsumował badania prof. Kozłowski.

Badacze sprawdzili teraz, do czego najczęściej prowadzą mutacje w genach mikroRNA. Przy tak krótkich cząsteczkach - liczących po 20 „literek” kodu - niezwykle ważna jest bowiem precyzja w ich budowaniu. Każdy niemal uszczerbek poważnie odbija się na ich pracy.

- Mutacje albo prowadzą do znaczącego obniżenia poziomów mikroRNA w komórce, albo do zmiany precyzji ich wycinania z tzw. prekursorów, co prowadzi do zmian w ich działaniu - podsumował prof. Kozłowski. I dodał, że badania jego zespołu otwierają nową ścieżkę – pokazują, że w tej ogromnej, ignorowanej części genomu mogą się kryć zmiany o kluczowym znaczeniu dla zdrowia.

Praca w "Science Advances" to jedna z 17 prac zrealizowanych w ramach grantu MAESTRO, ufundowanego przez Narodowe Centrum Nauki (NCN). Badania w ramach tego grantu przyczyniły się do szeregu pionierskich odkryć w obszarze zmienności genetycznej „niekodującego genomu”. Wcześniej w ramach tego grantu badacze z zespołu prof. Kozłowskiego wykryli i scharakteryzowali tysiące mutacji w genach mikroRNA, zidentyfikowali geny mikroRNA szczególnie często mutowane w nowotworach, oraz opracowali szereg narzędzi eksperymentalnych, obliczeniowych i statystycznych umożliwiających analizę mutacji w genach mikroRNA i w innych obszarach niekodujących genomu.

Naukowcy opracowali też bazę ludzkich mikroRNA powiązanych z chorobami nowotworowymi. - Wykryliśmy już kilka bardzo obiecujących genów, jak mikroRNA-142, który jest najczęściej mutowanym genem mikroRNA we wszystkich nowotworach, szczególnie często w nowotworach krwi (chłoniakach i białaczkach). Inne, jak mikroRNA-205, często ulegają zmianom w czerniaku. Na tym etapie nie mamy jeszcze narzędzi diagnostycznych sensu stricte, ale badania te dają solidne podstawy do ich stworzenia - podsumował naukowiec.

Dodał, że skoro wiadomo, że uszkodzenia mikroRNA przyczyniają się do chorób, w dalszej perspektywie można patrzeć w stronę terapii zastępczej - np. zastanawiać się, jak podać pacjentowi sztucznie wyprodukowaną, zdrową cząsteczkę mikroRNA (tzw. microRNA-mimic), aby przywrócić równowagę w komórce. Aby jednak ten nowy rodzaj terapii doszedł do skutku, potrzeba lat badań.

- Badania genetyczne wcale nie skończyły się wraz z poznaniem sekwencji genomu. To, co dotychczas odkryliśmy, to zaledwie wierzchołek góry lodowej. Ogromna większość ludzkiego genomu to wciąż niezeksplorowana „pustynia”, na której czeka nas jeszcze mnóstwo przełomowych odkryć. Ewolucja nie jest nonszalancka – nie jest tak, że te 99 procent „niekodującego” DNA służy do niczego. Musimy po prostu nauczyć się je czytać - skomentował prof. Kozłowski.