The roles of microRNAs in proteostasis in C. elegans

mikroRNA'lar (miRNA'lar), transkripsiyon sonrası gen kontrolünde (PTGR) yer alan 22 nt uzunluğunda protein kodlamayan küçük RNA'lardır [1, 2]. İlk keşfedilen miRNA'lar, lin-4 ve let-7, nematod'a özgü "heterochronic" yolak üzerinde etki yapmaktadır [3,4]. Daha sonra, miRNA'ların apoptoz, hücre farklılaşması ve bağışıklık sistemi gibi biyolojik olgularla da ilişkili olduğu gösterilmiştir [5-7]. miRNA biyogenez genlerinin nakavtları kullanılarak yapılan çalışmalar, miRNA'ların hem embriyo hem de larva gelişimi için gerekli olduğunu gösterdi; ancak, C. elegans'da izole edilen sıcaklığa duyarlı DGCR8 / pash-1 mutantına kadar, kısaca pash-1ts, gelişme sonrası miRNA'ların rollerine değinmek mümkün değildi [8]. pash-1ts mutantını kullanarak, gelişim sonrası ortaya çıkan miRNA'ların ekspresyonunun C. elegans'daki normal ömür ve fizyoloji için gerekli olduğu bulundu [8]. Bununla birlikte, pash-1ts hayvanlarının hızlı yaşlanan fenotipinin altında yatan mekanizmalar belirsiz kaldı. Yaşlanmanın önemli özelliklerinden biri proteostatik kapasitenin azalmasıdır. Proteostaz proteomun moleküler şaperonlar, proteazom ve otofaji dahil olmak üzere proteostaz ağı (PN) tarafından işlevselliğinin korunmasıdır. PN'deki bozukluklar sitotoksik protein agregasyonlarına, hızlı yaşlanmaya ve C. elegans'da hareket kaybına neden olur. Burada, pash-1ts hayvanlarının proteostaz ile ilişkilendirilmiş fenotipleri yansıttığını ve bunların proteostatik kapasitenin Thioflavin T (ThT) tarafından arttırılmasıyla kurtarılabildiğini gösterdim. Daha sonra, miRNA'ların yokluğunda PN'nin nasıl etkilendiğini inceledim. Bulgularımız, küçük şaperon proteinlerinin mRNA düzeylerinin pash-1ts hayvanlarında değiştiğini gösterdi. 24 şaperon içinden, pash-1ts hayvanlarında doğal suş ve pash-1 kurtarma hayvanlarına kıyasla sip-1, Q9N350, hsp-25 ve hsp-60'ın miktarının azaldığını, F08H9.4a, F44E5.4, F08H9.3 ve ZK1128.7 miktarının arttığını gözlemledim. Ayrıca, protein yıkım sistemlerini test ettim. Öncelikle, proteazom genlerinin transkript seviyelerini inceledim. İlginç bir şekilde, ömrü uzatan pbs-5 ve rpn-6.1 proteazom genlerinin mRNA seviyeleri, miRNA'ların yokluğunda artmıştır. Bununla birlikte, bunlar pash-1ts hayvanlarına fenotipik olarak yansımış değildir. Son olarak, miRNA'ların yokluğunda otofajinin aktivitesini inceledim. unc-51 ve bec-1 seviyelerinin RNA interferaz teknolojisi ile düşüşünün pash-1ts hayvanlarının ömrünü etkilemediğini gözlemledim. Bu yüzden, miRNA'ların yokluğunda otofajinin çalışmadığını hipotize ettim. Bu hipotezi doğrulamak için, otofajik vezikülleri GFP ile işaretlenmiş LGG-1 proteinini kullanarak görselleştirdik. LGG-1 protein seviyesi pash-1ts hayvanlarında vahşi tip ve pash-1 kurtarma hayvanlarına kıyasla daha yüksek olmasına rağmen, pash-1ts mutantlarında otofajik veziküllerin sayısının azaldığını gözlemledik. Genel olarak, bu sonuçlar, miRNA'ların protein katlama ve yıkımının düzenlenmesi için şart olduğunu önermiştir. Gelecekte, miRNA'lar, proteostaz kusurlarıyla ilişkili hastalıklara karşı teşhis ve tedavi amacıyla kullanım potansiyeli taşımaktadır.