Potere ai piccoli!

Oramai è noto ai più che ogni funzione fisiologica, biologica e presumibilmente anche comportamentale è regolata dal DNA. Ciò che in pochi sanno è che la regolazione di tutti questi meccanismi non dipende solo da DNA ed RNA (gli acidi nucleici responsabili della trasmissione die caratteri, e di molto altro) ma anche da molte piccole molecole di RNA. Questi piccoli RNA sono indicati con il nome di microRNA. Questi sono piccoli RNA non codificanti (ossia che non portano alla produzione di proteine), scoperti venti anni fa, lunghi 20-24 nucleotidi. I primi microRNA (miRNA) furono scoperti in un nematode durante lo studio dello sviluppo embrionale (Lee et al.,1993) e dieci anni più tardi, nel 2002 sono stati identificati in Arabidopsis thaliana, una pianta utilizzata come organismo modello negli studi di biologia, (Llave et al.,2002; Reinhart et al.,2002) ed in seguito in altre piante come riso e mais.

Per quanto riguarda gli animali sono stati identificati in numerose specie a partire dal moscerino della frutta fino ad arrivare all’uomo.

I miRNA sono dei regolatori negativi dell’espressione genica, che agiscono cioè reprimendola. Essi agiscono andandosi a legare agli “RNA bersaglio” indicandoli a particolari enzimi che hanno il ruolo di degradarli. Questo meccanismo porta quindi al blocco della trascrizione/traduzione.

Recentemente è stato dimostrato che i miRNA hanno una funzione anche nella risposta a variazioni delle condizioni ambientali (Jone-Rhoades e Bartel, 2004; Fujii et al., 2005; Lu et al.,2005; Sunkar et al., 2005). Ad esempio, i miRNA giocano un ruolo importante nella risposta auxinica:l’auxina è un ormone delle piante implicato in ogni processo di crescita e sviluppo; molti dei suoi effetti sono mediati da fattori di trascrizione che rispondono all’auxina stessa chiamati ARF;tra questi almeno tre sono il bersaglio di un particolare microRNA (Mallory et al., 2005).

Un altro microRNA gioca un ruolo importante nella regolazione dello sviluppo dei fiori: una sua eccessiva presenza porta ad una fioritura precoce e a difetti nel fiore, come l’assenza di petali e la trasformazione dei sepali in carpelli (Aukerman e Sakai, 2003).

Altre funzioni dei miRNA sono infine la risposta agli stress ambientali ( alte temperature, stress idrico e carenza di nutrienti).

Risulta quindi chiaro come queste molecole giochino un ruolo chiave nella regolazione dell’espressione genica in molti dei meccanismi alla base dello sviluppo e della morfogenesi degli organismi.

Lee RC, Feinbaum RL, Ambros V. “The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14”. Cell. 1993; 75: 843-854.

Llave C, Kasschau KD, Rector MA, Carrington JC. “Endogenous and silencing-associated small RNAs in plants”. The Plant Cell. 2002; 14: 1605-1619.

Reinhart BJ, Weinstein EG, Rhoades MW, Bartel B, Bartel DP. “MicroRNAs in plants”. Genes & Development. 2002; 16: 1616-1626.

Rhoades MW, Reinhart BJ, Lim LP, Burge CB, Bartel B, Bartel DP. “Prediction of plant microRNA targets”. Cell. 2002; 110: 513-520.

Sunkar R, Girke T, Jain PK, Zhu JK. “Cloning and characterization of microRNAs from rice”. The Plant Cell. 2005; 17: 1397-1411.

Mallory AC, Bartel DP, Bartel B. “MicroRNA-directed regulation of Arabidopsis AUXIN RESPONSE FACTOR17 is essential for proper development and modulates expression of early auxin response genes”. The Plant Cell. 2005; 17: 1360-75.

Fujii H, Chiou TJ, Lin SI, Aung K, Zhu JK. “A miRNA involved in phosphate-starvation response in Arabidopsis”. Current Biology. 2005; 15: 2038-2043.

Aukerman MJ, Sakai H. “Regulation of flowering time and floral organ identity by a MicroRNA and its APETALA2-like target genes”. The Plant Cell. 2003; 15: 2730-2741.