microrna Struttura e Funzione

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1 microrna Struttura e Funzione Cinzia Di Pietro Università degli Studi di Catania Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche Sezione di Biologia e Genetica G. Sichel

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4 I MicroRNAs (mirnas) sono dei piccoli RNAs non codificanti (21 25 nucleotidi). Regolano negativamente l espressione genica a livello post-trascrizionale.

5 Regolazione dell espressione genica mirna

6 Esplicano il loro ruolo mediante riconoscimento ed appaiamento a specifiche sequenze di mrnas Regione 3 non tradotta (3 UTR) Regione 5 non tradotta (5 UTR) Sequenza Codificante (CDS)

7 Lo stesso mirna può avere come bersaglio differenti mrnas Differenti mirnas possono avere come bersaglio lo stesso mrna

8 Negli organismi pluricellulari, la regolazione dell espressione genica è alla base del differenziamento cellulare e della complessità dell organismo

9 La complessità di un organismo non correla necessariamente con il numero di geni Hobert (2004) TIBS Ipotizzando N geni umani e supponendo che ciascuno possa essere presente in due soli stati, ON o OFF, il numero di possibili stati sarebbe pari a 2 N. 25,000 geni nel genoma umano Complessità = 2 25,000

10 Hobert (2004) TIBS

11 La scoperta dei micrornas è abbastanza recente

12 GENOMICA Le sequenze nucleotidiche dei mirna si sono conservate nel corso dell evoluzione; I loro geni possono essere localizzati sia in regioni intergeniche che all interno di geni di seconda classe (di solito in introni o in esoni non tradotti); Molte volte troviamo cluster di geni.

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14 LOCALIZZAZIONE GENOMICA Zhao Y and Srivastava D, 2007

15 ORGANIZZAZIONE GENOMICA

16 TRASCRIZIONE e MATURAZIONE Vengono trascritti dalla RNA pol II in modo indipendente o contemporaneamente al gene che li ospita; Il processo di maturazione dei mirnas è estremamente complesso: subiscono un processo di maturazione sia nucleare che citoplasmatico. TRASCRIZIONE Pri-miRNA MATURAZIONE NUCLEARE Pre-miRNA TRASPORTO NEL CITOPLASMA MATURAZIONE CITOPLASMATICA mirna maturo

17 MATURAZIONE Generalmente i geni codificanti per mirna sono trascritti nel nucleo dalla RNA-polimerasi II che dà vita a lunghi trascritti, i pri-mirna, che presentano il cap e la poliadenilazione. Questi ultimi vengono processati da un RNasi III, Drosha, e dal suo cofattore, Pasha. Si ottengono così trascritti lunghi nucleotidi, detti pre-mirna. Successivamente le proteine RAN-GTP ed exportin 5 trasportano i pre-mirna dal nucleo al citoplasma. Un altra RNasi III, Dicer, li processa per generare molecole di RNA duplex di circa 22 nucleotidi. Queste molecole vengono caricate nel complesso mirisc (mirna-associated multiprotein RNA-induced silencing complex). I mirna maturi a singolo filamento vengono poi mantenuti all interno del complesso. I mirna possono avere due modi diversi d agire a seconda della complementarietà che vi è tra il mirna e il suo target. Complementarità perfetta: degradazione dell mrna. Complementarità imperfetta: blocco della traduzione.

18 FUNZIONE

19 Il ruolo biologico dei mirna è associato al ruolo dei loro mrna targets By Sihan Wu, Wenbo Zhu and Guangmei Yan, 2013

20 Dal ruolo biologico al coinvolgimento in patologie

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22 micrornas come oncosoppressori o protoncogeni

23 Lo stesso microrna può agire sia da oncosoppressore che da protoncogene

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25 microrna e Malattie Complesse Sakthivel Srinivasan et al. Theranostics 2013 Review

26 microrna circolanti I mirna sono presenti in diversi fluidi biologici. La loro espressione nei fluidi correla con specifici fenotipi patologici.

27 Weber et al. The MicroRNA Spectrum in 12 Body Fluids. Clinical Chemistry (2010)

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31 microrna circolanti: ORMONI primordiali???

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33 From bench to bedside Diagnosi biomarcatori precoci, non invasivi di patologie; biomarcatori di risposta a determinate terapie farmacologiche. Terapia mirna sintetici (nel caso di mirna specificatamente down-regolati); Antagomir (nel caso di mirna specificatamente up-regolati).

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