mRNA cjepiva, dio II/III – funkcija RNA
mRNA cjepiva, dio II/III – funkcija RNA
Kišna jesen nagovijestila je kraj jedne velike ere, nakon Woodstocka svijet više neće sličiti na samog sebe. Upoznali smo Joe Cockera, a Joan Baez pjevala je trudna; generacija hipija polako je silazila sa zenita. Sidney Altman
Dva mjeseca nakon Woodstocka, tamo preko Atlantskog oceana, Sidney Altman šetao se kišnim Cambridgeom. Imao je samo trideset godina i priliku za novi početak u laboratoriju za molekularnu biologiju. Došao je svojim novim šefovima koji su mu pristojno, baš na engleski način, priopćiti kako njegov projekt nema smisla ni započeti.
Sidney se trebao baviti RNA molekulama, no netom prije njegovog dolaska riješena je struktura jedne posebne RNA, a k’o za vraga, baš je to trebao biti njegov projekt. Šefovi su, na sreću svih nas, odlučili prespavati tu odluku i dati Sidneyu projekt proučavanja RNA.
Nakon Woodstocka XX. stoljeće neće više biti isto, ali ni nakon Sidneya svijet RNA više neće biti isti. Kako je sam Sidney jednom rekao, izreći će biološku „herezu“. Vratimo se vremeplovom još dalje u prošlost.
O RNA i proteinima
Belgijanac Jean Brachet i Šveđanin Torbjörn Caspersson četrdesetih godina XX. stoljeća otkrili su kako je RNA molekula povezana sa stvaranjem proteina. Kako? To tada još nismo znali. Avery, McLeod i McCarty u najgorim godinama 2. svjetskog rata objavit će jedan od najvažnijih radova XX. stoljeća u kojem su dokazali važnost DNA molekule kao genetičkog materijala.
Avery će dobiti obožavatelja kojeg nije očekivao. Bio je to Parižanin André Boivin. Fasciniran idejom DNA kao genetskog materijala, André je davne 1947. objavio rad na kojeg smo skoro zaboravili. U njemu je postulirao ono što znamo danas: DNA nosi „šifru“ s kojom stvara RNA, a pomoću RNA nastaju proteini. To je baza osnovnoškolskog znanja o nastanku proteina.
Slavni znanstvenik Francis Crick deset će godina kasnije ponoviti isto i mnogi neopravdano baš njemu pripisuju otkriće glasničke (informacijske) RNA odnosno mRNA. No Crick nije uopće eksplicitno spomenuo mRNA.
RNA ima jedno izluđujuće svojstvo za znanstvenike. Notorno je nestabilna. Eho tog svojstva upoznat ćemo u stabilnosti RNA cjepiva u trećem dijelu priče i naučiti kakve to veze ima sa sigurnosti cjepiva. Grupe u SAD-u, Japanu, Francuskoj, Belgiji i Velikoj Britaniji proganjale su taj mali lanac RNA koji im je stalno bježao kroz prste.
Američki biokemičar Arthur Beck Pardee bio je u posjetu Parizu kod svojih kolega Françoisa Jacoba i Jacquesa Monoda i zajedno su započeli veliki projekt proučavanja kontrole gena. Njihova prezimena dat će ime neobičnoj misterioznoj molekuli koja učestvuje u kontroli gena – „PaJaMo glasnik“. No, što je to bio PaJaMo glasnik?
Godine 1960. François Jacob je u posjetu Cambridgeu pričao s britanskim znanstvenicima Brennerom i Crickom. Odjednom, Brenneru su zasjale oči: PaJaMo je sigurno bila – RNA. Posebna RNA. Jacob i Monod su na jesen te godine objavili svijetu rođenje mRNA molekule. Ona je „kopirala“ zapis s DNA i prenosila tu informaciju u stvaranju proteina točno po diktatu RNA.
Vrste RNA
Svijet je uskoro upoznao tri „sluge“ RNA molekule. Prva, mRNA, kopirala je zapis gena odnosno DNA. Ona je odlazila na ribosom, strukturu koja je sadržavala drugi tip molekule RNA, nazvana ribosomska RNA (rRNA). Po zapisu mRNA ribosom stvara proteine. Proteini se grade spajanjem aminokiselina, a posebne transportne molekule RNA, nazvane tRNA, prenose te aminokiseline poput kamiona. To što učimo u školama, znanost je naučila u doba hipi pokreta. Svijet se još nije smirio od velike turbulencije u biologiji kad nas je dočekao novi šok. Heretički.
Pojam enzima, „katalizatora“ kemijskih reakcija u našem tijelu, bio je već dugo poznat. Enzimi su proteini i naizgled ništa drugo ne bi moglo obavljati enzimsku funkciju. Sidney Altman srušio nam je tu dogmu. Proučavajući transportne RNA Sidney je mukotrpnim eksperimentima dokazao „herezu“. Enzim nije samo protein. RNA može biti enzim.
“Katalizatorska” uloga RNA
Otkriće „katalizatorske“, enzimske uloge RNA izgleda savršeno nevažno, ali je ono otvorilo vrata cijelom svijetu RNA molekula. Molekule RNA u nama kao enzimi djeluju na druge RNA i omogućuju im funkciju. RNA enzimi, ribozimi kako smo ih nazvali, kataliziraju (ubrzavaju) relativno mali broj kemijskih reakcija koje uglavnom uključuju fosfor. Ipak, pokušali smo zamisliti ideju kako je RNA daleko više od „kopiranja“ informacije DNA.
Je li život inicijalno nastao kao RNA život? Što ako je RNA nastala prije DNA i što ako je RNA „stvorila“ DNA da služi njoj? Koliko je moguće da je RNA nekoć imala više enzimskih funkcija koje je kasnije prepustila proteinima? Rođena je znanstveno-fantastična ideja RNA svijeta.
Nije bilo slučajno što se pariška grupa Jacques Monoda bavila regulacijama gena. To je obilježilo otkrivanje ogromnog svijeta RNA molekula van uobičajene paradigme mRNA – rRNA – tRNA koje učimo u školama.
RNA molekule su majstorice epigenetike, regulacije gena. Istaknut će funkciju nekih gena, a smanjiti funkciju drugih, po trenutnoj potrebi organizma. Postoji cijela velika obitelj takvih molekula. Antisense-RNA je jedna od prvih otkrivenih RNA takve funkcije i ona specifično blokira funkcije točno određenih gena. Antisense RNA spomenut ćemo u trećem dijelu naše priče, RNA lijekovima. Niz drugih regulatornih RNA ima beskrajno zabavne skraćenice: miRNA, piRNA, siRNA… CRISP RNA je postala medijski najpoznatija takva RNA pa detaljnije pročitajte o toj tehnologiji.
Viroidi
Nisu sve RNA molekule uvijek benevolentni regulatori naših gena, enzimi ili prenosnici genske informacije. Biljni svijet prilično pati zbog viroida, malenih molekula RNA koje napadaju stanice kao što napadaju i virusi. Posebnu skupinu RNA molekula čine RNA koje grade „vault“ komplekse. Vault RNA je iznimno neobična grupa RNA koja ima ulogu u nizu procesa – obrani protiv virusa, imunološkim procesima te procesiranju i izbacivanju stranih tvari iz stanica. Proučavanje njihove uloge zanimljivo je i s aspekta potencijalnih novih lijekova protiv tumora.
RNA svijet, taj zamišljeni drevni svijet RNA života, u našem tijelu prestaje biti znanstvena fantastika. Tisuće RNA molekule trči po vašim stanicama regulirajući gotovo sve, bez njih nema sekunde života. Lijekovi djeluju zahvaljujući svijetu RNA, što uključuje i cjepiva; razmišljate i zaljubljujete se zbog njihovog plesa, čas zakoči, pa ubrza, od oskudice do obilja, od popodnevnog odmora do trčanja, od plakanja do oduševljenja.
RNA je ritam vašeg života. Iz RNA svijeta uzeli smo što najbolje znamo i pokušali ih pretvoriti u lijekove. Kad je Joan Baez počela pjevati jedva smo znali što je RNA, u doslovce jednoj generaciji skočili smo u taj ocean i puno naučili. U trećem dijelu priče upoznat ćemo treće lice RNA – njen ljekoviti potencijal.
Slika: More se razbija na Visu. U plitkim drevnim morima možda je rođena prva RNA pod utjecajem ultraljubičastog zračenja, topline i vode.
5/5