Mikro-RNA (rosa) bundet til mRNA. (Illustrasjon: Shutterstock/NTB scanpix)
Mikro-RNA (rosa) bundet til mRNA. (Illustrasjon: Shutterstock/NTB scanpix)

Mikro-RNA – kroppens dirigenter

Det er ikke flaks som hindrer at celler i øyet uttrykker gener for hårvekst. Send en takk til molekylet mikro-RNA, en av dirigentene i vårt indre orkester.

Published

Biologiens sentrale dogme

For å forstå funksjonen til dirigentene må vi dykke litt ned i biologiens sentrale dogme – nemlig hvordan genene våre kommer uttrykk i kroppen.

Genene finner vi gjemt i DNA-molekylene – også kalt arvestoffet vårt.

De er kodet inn i et så sinnrikt system at de får tyskernes Enigma-maskin under 2. verdenskrig, til å fremstå som en babyleke.

Koden i DNA-et vårt blir lest av via et molekyl som heter messenger-RNA (mRNA), som lager en slags blåkopi av koden. Denne avlesningen skjer inne i cellens kjerne. Deretter blir informasjonen om genene, blåkopien, fraktet på mRNA-molekylet ut av cellekjernen og dechiffrert ute i cellen på en struktur som heter ribosom.

Ribosomet er så med på å lage proteiner basert på informasjonen fra kodeknekkingen. Der blir genene uttrykt, i form av spesifikke proteiner som trengs til akkurat den cellen, til akkurat rett tid og med akkurat rett styrke. 

Du sitter i konsertsalen og lysene dempes. Publikum blir stille. Først høres stortrommen med dumpe slag, deretter kommer det forsiktig inn noen lyse toner fra en fiolin som gir deg kriblinger i nakken og forventninger om hva som skal komme.

Men så plutselig begynner alle musikerne i orkesteret å spille på instrumentene sine samtidig og helt i utakt. Fløyter, trompeter, tuba og kontrabass, akkompagnert av cymbaler og skarptrommer. Fullstendig kaos og bare støy i konserthuset! Hvor i all verden er dirigenten, tenker du.

Flere dirigenter enn spillere

På samme måte som et orkester trenger en dirigent for å vite når og med hvilken styrke og takt de ulike instrumentene skal spille, trenger genene våre opp til flere dirigenter for å bli uttrykt rett.

– Faktisk trenger vi flere dirigenter enn utøvere for å unngå dissonans i vårt indre orkester. Alle celler i kroppen vår har nemlig akkurat de samme genene, men bare en brøkdel er uttrykt i en enkelt celle, forklarer professor Igor Babiak ved Nord universitet.

Tenk deg at en celle som sitter i øyeeplet, plutselig skulle begynne å uttrykke gener for hårvekst! Dette skjer heldigvis ikke, takket være genenes dirigenter.

En kaotisk informasjonsflyt i kroppen

Det er en enorm informasjonsflyt, som ikke bare skjer en gang i hver celle, men kontinuerlig, i alle celler i hele kroppen din.

En kaskade av informasjon og koder som går til alle kanter hele tiden. Et potensielt kaos som må temmes og dirigeres.

En gruppe av disse dirigentene som er relativt nyoppdagede, kalles for mikro-RNA (miRNA).

Fra sebrafisk til mennesker

Professor Babiak har sammen med postdoktor Teshome Bizuayehu ved Nord universitet, laget en sammenfatning av all forskning som har skjedd på mikro-RNA i fisk, og han kan fortelle at forskningen også har overføringsverdi til menneskets mikro-RNA.

– Det meste av mikro-RNA-studier som har vært gjennomført på fisk, er på sebrafisk, men hele 82 prosent av menneskets gener som er involvert i genrelaterte sykdommer, har samme opphav som tilsvarende gener i sebrafisk.

– Sebrafisk er en mye brukt modellorganisme i biologisk forskning, både fordi forskerne har kartlagt alt arvestoffet i sebrafisk, og fordi den utvikler seg raskt og man lett kan studere ulike variabler hos fisken, forklarer Babiak. 

Det viser seg at mikro-RNA har potensial til brukes som biologiske markører i humanmedisinen og i kreftforskningen er man nå opptatt av å produsere medisiner som etterligner mikro-RNA for å reparere celler.

– Noen typer mikro-RNA oppfører seg annerledes i et normalt humant vev enn de gjør i kreftvev. Så når man da vet hvilke funksjoner mikro-RNA har, hvordan de regulerer proteinproduksjonen og hvordan de selv er regulert av andre faktorer, kan du i teorien avbryte prosessen, forklarer forskeren.

– Kunnskap om funksjonen til mikro-RNA er dermed sentralt i mange typer sykdommer, særlig i hjertemedisinen og i kreftforskningen, poengterer Babiak.

Endret mikro-RNA ved temperaturforandringer

I en nylig publisert studie av de samme forskerne, ble torskeegg utviklet under tre ulike temperaturer helt i starten av utviklingen, for så å bli overført til «normal» temperatur som ferdig utviklet fisk.

– Resultatene våre viser en markant endring i sammensetningen av mikro-RNA hos fiskene, basert på hvilken temperatur eggene ble utviklet under, forteller Babiak.

– Disse resultatene viser at temperaturendringen gir varige molekylære endringer hos torsken, og at mikro-RNA har betydning blant annet i de tidligste stadiene i utviklingen av et individ. Dette er viktig informasjon, spesielt med tanke på den økte havtemperaturen. 

Professor Igor Babiak og postdoktor Teshome Bizuayehu. (Foto: Svein-Arnt Eriksen, Nord universitet)
Professor Igor Babiak og postdoktor Teshome Bizuayehu. (Foto: Svein-Arnt Eriksen, Nord universitet)

Forskeren forteller videre at det ikke er helt rett frem å studere mikro-RNA: 

– Det er et meget komplisert molekyl å studere, da de samme strukturene ikke nødvendigvis er til stede til alle tidspunkt i utviklingen, og det er veldig mye av funksjonen til miRNA som ikke er avslørt ennå.

– Det er ekstremt mye informasjon lagret i cellene våre, men om du ikke stiller rett spørsmål, får du heller ikke noe svar på hva denne informasjonen brukes til, avslutter forskeren.

Genforskning er et av de raskest ekspanderende fagfeltene i den senere tid, mye på grunn av mer effektive metoder, datamodeller og analyseinstrumenter. Det må ekstremt mange dirigenter til for å styre et så komplekst orkester som spiller i cellene våre, og forskerne jobber stadig med å avdekke flere detaljer på dette spennende fagområdet som vi kommer til å få dypere innsikt i, etter hvert som forskningsresultatene kommer.

Referanser:

Teshome Tilahun Bizuayehu mfl: Temperature during early development has long-term effects on microRNA expression in Atlantic cod. BMC Genomics, april 2015, doi: 10.1186/s12864-015-1503-7.
Teshome Tilahun Bizuayehu og Igor Babiak: MicroRNA in Teleost Fish. Genome Biology and Evolution, august 2014, doi: 10.1093/gbe/evu151.