Denný profil expresie komponentov biogenézy miRNA Dicer, Drosha a DGCR8 v SCN, srdci a pečeni samcov potkana

Authors: Paulína Pidíková 1    Iveta Herichová 1   
1 Katedra živočíšnej fyziológie a etológie, Prírodovedecká fakulta UK, Bratislava 4, Slovensko   
Year: 2020
Section: Cellular metabolism, physiology, molecular biology and genetics
Abstract No.: 1985
ISBN: 978-80-972360-6-9

Cirkadiánny systém napomáha synchronizovať fyziologické a behaviorálne procesy v organizme, s pravidelným striedaním svetla a tmy počas 24 hodín. Centrálny oscilátor cirkadiánneho systému, ktorý sa u cicavcov nachádza v suprachiazmatických jadrách hypotalamu (SCN), synchronizuje a koordinuje periférne oscilátory v ostatných tkanivách [1]. Regulačný vplyv cirkadiánneho systému je mediovaný humorálnymi aj neurálnymi mechanizmami a niektoré štúdie naznačujú, že cirkadiánny systém ovplyvňuje aj expresiu a biogenézu miRNA [2].

miRNA sú krátke nekódujúce RNA, ktoré regulujú expresiu génov mechanizmom RNA interferencie prevažne na post-transkripčnej úrovni. Biogenéza miRNA pozostáva z dvoch krokov procesovania, prvé procesovanie prebieha ešte v jadre enzýmovým komplexom Microprocessor, ktorý pozostáva z enzýmu Drosha a kofaktora DGCR8 [3]. Druhé procesovanie prebieha v cytoplazme enzýmom Dicer [4].

Cieľom tejto práce bola analýza denného profilu expresie génov dicer, droshadgcr8 v centrálnom oscilátore v SCN a v periférnych oscilátoroch v srdci a pečeni.

V experimente bolo použitých 42 samcov potkana kmeňa Wistar. Zvieratá boli nasynchronizované na svetelný režim 12h svetlo/ 12h tma. Odber tkanív prebiehal vo 8 časových bodoch v ZT2, ZT6, ZT10, ZT14, ZT16, ZT18, ZT20 a ZT22 (ZT – relativizovaný čas, ZT0 = začiatok svetlej fázy 24h cyklu). Po odbere boli vzorky srdca a pečene okamžite zamrazené v tekutom dusíku a uložené pri -80oC. Výskum bol schválený etickou komisiou PRIF UK v Bratislave a Štátnou veterinárnou a potravinovou správou Slovenskej republiky, pričom boli dodržané ustanovenia smernice Európskeho parlamentu a Rady (2010/63/EU).

Expresiu génov dicer, drosha dgcr8 bola analyzovaná pomocou real-time PCR. Získané výsledky boli normalizované vzhľadom na expresiu housekeeper génu rplp1 a štatisticky vyhodnotené kosínorovou analýzou.

Expresia dicer v SCN ani v periférnych oscilátoroch v pečeni a srdci nevykazovala signifikantný denný rytmus. Expresia drosha nebola rytmická v SCN a v srdci, v pečeni sme pozorovali významný trend k signifikantnému dennému rytmu (P = 0,07). Maximum expresie drosha v pečeni bolo v druhej polovici svetlej fázy. Expresia dgcr8 v centrálnom oscilátore v SCN nevykazovala signifikantný denný rytmus. Signifikantný denný rytmus expresie dgcr8 bol pozorovaný v periférnych oscilátoroch v srdci (P < 0,05) s maximom v prvej polovici tmavej fázy a v pečeni (P < 0,001) s maximom v druhej polovici svetlej fázy 24h cyklu.

Naše výsledky ukazujú, že komponenty biogenézy miRNA vykazujú signifikantný denný rytmus viac v periférnych oscilátoroch v porovnaní s centrálnym oscilátorom. Expresia drosha mala významný trend k dennému rytmu v pečeni a expresia dgcr8 vykazovala signifikantný rytmus v pečeni a srdci. Výsledky naznačujú možný regulačný vplyv cirkadiánneho systému na biogenézu miRNA prostredníctvom regulácie expresie kľúčových komponentov biogenézy miRNA Drosha a DGCR8. Získané výsledky môžu napomôcť pochopeniu regulačného vplyvu cirkadiánneho systému na biogenézu miRNA.

Práca bola vypracovaná s podporou grantov APVV-16-0209 a VEGA 1/0679/19.
[1] Dibner a kol. Annu. Rev. Physiol. 2010, 72, 517-49.
[2] Torres a kol. Wiley Interdiscip Rev RNA. 2018 9:1467.
[3] Nguyen a kol. Cell. 2015, 161:1374-87.
[4] Taylor a kol. Nat Struct Mol Biol. 2013 20:662-70.