کاربرد RNA های غیر کد کننده

ژن های کد کننده پروتئین فقط بخش کوچکی از ژنوم انسان را شامل می شود و قسمت بیشتر از توالی های ژنومی از نظر رونویسی خاموش هستند. ncRNAs ها در سلول های جانوری ظاهرا هیچ پروتئینی کد نمی کنند و بخش عمده‌ای از فرآورده های RNA ی تولید شده را در بر می گیرند.

نقش RNA های غیر کد کننده

RNA های غیر کد کننده (Non-Coding RNA) به دلیل میان کنش های مولکولی که با RNA ، DNA و پروتئین ها دارند در مراحل مهم کنترل بیان ژن از جمله تغییر ساختار کروماتین، تنظیم رونویسی، پیرایش pre-mRNA ، تعیین زمان گردش mRNA در سلول و کنترل فرآیند ترجمه تاثیر گذارند.

انواع ncRNA ها

شکل زیر نشان دهنده طبقه بندی کلی RNA های غیر کد کننده بر اساس نحوه ی عملکرد است.

در این طبقه بندی RNAهای غیر کدکننده به دو دسته تقسیم می شوند

۱-RNA های خانه دار

این نوع RNA ها در بیشتر سلول ها در اغلب مراحل حیاتی سلولی بیان می شود. مثال هایی از این دسته شامل:

• snoRNA: از RNAهای غیرکدکننده کوچک است که نفش مهمی در اصلاح و پردازش rRNA ایفا می کند.
• RNA :snRNA هسته ای است که نقش در پیرایش mRNA دارد
• tRNA: اسید آمینه های مناسب را به جایگاه های سنتز پروتئین در ریبوزوم منتقل میکند
• RNA :rRNA ریبوزومی است و در سنتز پروتئین نقش دارد

۲-RNA های تنظیمی

این RNA های تنظیم کننده در برخی سلول های ویژه و در مراحل خاص چرخه سلولی بیان می شود و می توان آن را به دو دسته زیر تقسیم بندی کرد

• RNA های غیر کد کننده بلند: asRNA , eRNA
• RNA های غیر کد کننده کوتاه: miRNA , piRNA , siRNA

RNA :LncRNAs های غیر کد کننده بلند

رونوشت هایی مشابه mRNA هستند که اندازه آنها در بازه ی ۲۰۰ نوکلئوتید تا کمتر از ۱۰۰ کیلو باز متغیر است و همه ی آنها به استثنای موارد اندکی، فاقد توانایی کد کردن پروتئین هستند. آنها ممکن است در درون هسته یا سیتوپلاسم سلول حضور داشته باشند و همچنین توسط RNA پلیمراز II از روی یکی از رشته های DNAی جایگاه رمزگذاری کننده، رونویسی می شوند.
این دسته که عملکرد خود را از طریق مکانیسم های متعددی شامل فرا خواندن کمپلکس های تغییر دهنده کروماتین به جایگاه های خاصی از ژنوم، ایجاد داربست های مولکولی، تعدیل فرآیند رونویسی و تنظیم بیان miRNA ها انجام می دهند. مطالعات اخیر بر نقش فزاینده این lncRNA ها در پاتوژنز بیماری های مختلف تاکید دارد و این موضوع که ژن های کد کننده پروتئین تنها عامل در بروز بیماری های انسانی هستند را به چالش می کشد. در ادامه به بررسی نقش و عملکرد lncRNA ها می پردازیم.

lncRNAs به طور کلی از لحاظ عملکردی به ۴ گروه تقسیم می شوند

نقش های lncRNA

• نقش در تمایز
• نقش در تنظیم اپی ژنتیکی
• نقش در تنظیم نسخه برداری
• نقش در بیماری های انسانی

lncRNAs و بیماری های انسانی

• سرطان: بیان نابجای انواع lncRNAs ها در بسیاری از سرطان ها نقش دارد. به عنوان مثال ATB-lncRNA از طریق مسیر پیام رسان B-TGF و چندین مرحله از فرآیند متاستاز کارسینومای هپاتوسلولار طی دو مکانیسم غیرمستقل فعال می شود. بیان ATB-lncRNA یک پیش بینی کننده قابل اعتماد از بروز یا عود بیماری می باشد و نرخ بقای کلی را در بیماران مبتال به هپاتوسلولار کارسینوما تخمین می زند.

• سندروم دی جرج: سندروم دی جرج یک اختالل هتروژن می باشد که سبب بدشکلی های تکاملی، مشکالت رفتاری و شناختی و نیز افزایش خطر اختالالت روانی می شود. این سندروم به علت حذف ناحیه کروموزومی ۲.۲۲ q11 ایجاد میشود که این ناحیه یک lncRNA تنظیمی کد می کند.
• بیماریهای قلبی و عروقی: در این مورد مثال های زیادی از جمله RNA غیر کد کننده آنتی سنس در لوکوس INK4، MIAT و LIPCAR وجود دارد که در بیماری های قبلی عروقی نقش داشته و می توان از آن ها به عنوان بیوماکر قلبی استفاده کرد.
• مالتیپل اسکلروزیس(MS): فعالیت غیر طبیعی کالستر تمایزی سلول های لنفوسیت CD8⁺ T در پاتولوژی MS نقش ویژه ای دارد و از آنجا که lncRNA های بسیاری درگیر در تمایز و فعالیت لنفوسیت های CD8⁺ T هستند بنابراین ممکن است در ایجاد و پیشرفت MS نیز نقش برجسته ای داشته باشند. MALAT1 و GAS5 از مثال های lncRNA هستند که در این بیماری نقش دارند.

روش های شناسایی lncRNA ها

در حال حاضر، دو روش اصلی برای شناسایی lncRNA ها وجود دارد که شامل microarray و RNA-seq می شوند.
روش microarray ، روش کاملا شناخته شده و متداول با تاریخچه استفاده طولانی است که برای شناسایی ژن های کد کننده پروتئین استفاده می شود. با شناسایی توالی lncRNA ها امکان طراحی پروب و شناسایی آن ها به روش microarray وجود دارد.

روش RNA-seq یا توالی یابی RNA ، یک روش غربالگری گسترده ژنومی است که شناسایی lncRNA ها را میسر می کند. دو روش اصلی برای تهیه یک کتابخانه ژنی جهت بررسی به روش RNA-seq وجود دارد. روش اول استفاده از بیدهای حاوی توالی الیگو dt است که به دم poly A مولکول های mRNA متصل می شوند و بدین صورت روشی برای جداسازی mRNA ها از محتوای RNA کل می باشد. روش دوم شامل تخریب RNAهای ریبوزومی (rRNA) از محتوای RNA کل می باشد چرا که ۸۰ درصد کل RNA های درون سلول را rRNA تشکیل می دهند، ۱۵ درصد شامل tRNA ها هستند و فقط ۵ درصد شامل mRNA ها و lncRNA ها می باشد.

در روش اول امکان شناسایی ژن های کدکننده پروتئین و lncRNA های دارای دم poly A (حدود ۶۰ درصد از lncRNA ها ) وجود دارد. درحالیکه با استفاده از روش دوم مابقی lncRNA ها و گروه جدیدی از آن ها به نام RNA های حلقوی (circRNA) شناسایی می شوند.

استفاده از روش RNA-seq نسبت به microarray بسیار جای بحث و اختلاف نظر دارد چرا که الگوریتم های مختلفی جهت آنالیز دیتاهای حاصل از RNA-seq وجود دارند که هیچ یک بر دیگری برتری ندارند لذا نتایج حاصل از آنالیزهای انجام شده با این الگوریتم ها مورد بحث می باشد.

RNA :sncRNAغیر کد کننده کوتاه

RNA‌های غیرکدکننده کوچک، دارای طولی کمتر از ۲۰۰ نوکلئوتید هستند sncRNA‌ های کوچک شامل:

• میکرو RNA یا miRNA: که در این مطلب به طور خاص به بررسی آن پرداختیم
• RNA هستکی کوچک snoRNA: در تغییر snRNA ها و RNA های دیگر نقش دارند
• RNA هسته ‌ای کوچک RNA :snRNA های ریبوزومی هستند
• RNA کوچک تداخلی siRNA: به عنوان محصولات پردازش شده ی RNA های طویل دو رشته ای می باشند
• RNAهای تداخلی piRNA : این RNA عملکرد خود را از طریق میانکنش با پروتئین جلو میبرد. طول piRNA در حدود ۲۶ تا ۳۱ نوکلئوتید می باشد و در سر ′۵ آن یک باز یوریدین وجود دارد. این گروه از ncRNA ها غالباً در بین خوشه هایی از توالی های تکراری در ژنوم وجود دارند. دلایل مختلفی وجود دارد که نشان دهنده این است که piRNA ها سبب خاموشی عناصر رتروترانسپوزونی در ژنوم می شوند.

مطالب مرتبط: روش های مختلف استخراج RNA از سلول و بافت – سنتز cDNA از RNA استخراج شده از سلول و بافت
خدمات مرتبط‌: استخراج RNA و DNA سنتز cDNA ، طراحی پرایمر ، انجام تکنیک Real time PCR