RNA’da bulunan adenin, urasil, guanin ve sitozin temel nükleotitlerinin ötesinde, kimyasal olarak değiştirilmiş nükleotidler tüm ökaryotların RNA’sında bulunabilir. Başlangıçta 1970’lerde karakterize edilmiş olmasına rağmen, mesajcı RNA’ya (mRNA) yapılan metil modifikasyonları, temel genetik süreçleri ve hastalıklarla bağlantıları ortaya çıkaran yeni teknolojiler ve yaklaşımlar nedeniyle son zamanlarda tekrar gündeme gelmiştir. DNA’da epigenetik devrim sayesinde son 20 yıl boyunca modifiye edilmiş nükleotidlerin yoğun olarak çalışılması, canlı gelişim süreçlerinde ve hastalıklarda DNA modifikasyonlarının rolünün anlaşılmasına yol açmıştır. Epigenetik alanındaki yeni devrim, DNA metilasyon inhibitörleri, bromodomain inhibitörleri ve histon asetil transferaz inhibitörleri dahil olmak üzere yeni ilaçlarla sonuçlanmıştır.

DNA’da yalnızca az sayıda metillenmiş nükleotid bulunurken, MODOMICS veritabanında listelenen 72 metil grubu modifikasyonu dahil olmak üzere RNA’da düzinelerce bulunur. Bu modifikasyonların çoğu (Tablo 1), şeker-fosfat omurgasından ziyade nükleosit bazında bulunur (Şekil 1) ve bunlardan sadece birkaçı, protein kodlayan RNA türü olan mRNA’da bulunur.

Tablo 1. RNA’da metil modifikasyonları. Veriler, şu bilgilerle açıklanmıştır: Nükleotidin değiştirilmiş kenarı (yani metil grubunun bazın kendisinde mi yoksa şekerde mi bulunduğu); modifikasyonun normalde bulunduğu RNA türleri; ve değiştirilmiş nükleotidin ilgili olduğu yerde bir mRNA transkripti boyunca tipik konumu.

Şekil 1. mRNA, nükleotidler ve modifiye nükleotidlerin yapısı. (A) mRNA’da bulunan epitranskriptomik işaretlerin, 5-başlık ve başlığa-bitişik yapılar, tipik dahili modifikasyonlar ve poli (A) kuyruk bağlamında verilen basit diyagram. (B) Baz veya riboz şekerindeki metilasyonların saptanması amacıyla bir nükleotidin (bu durumda adenosin) yapısı. (C) Metillenmiş form “m6A”‘nın kısa adını için basit bir isme belirlemede baz ve metillenmiş konumu tanımlayan adlandırmanın şematik bir açıklaması gösterilmektedir.

RNA’daki metil modifikasyonları, RNA’nın hücrenin diğer bileşenleriyle nasıl etkileşime gireceğini değiştirerek gen ekspresyonunun ince ayarına izin vererek transkripsiyon sonrası kontrol mekanizmaları sistemi oluşturur. Birçok RNA türü, yapıları ve işlevleri için metil gruplarına bağımlıyken, mRNA ve uzun kodlamayan RNA metilasyonu, protein kodlayan genlerin ve hücresel süreçlerin ince ayarına izin veren bir dinamizm seviyesine sahip gibi görünmektedir.

5′ başlık ve poli (A) kuyruğun rolü, kodlanmış bilgilerden ziyade mRNA molekülünün metabolizmasına odaklanır. Bu yapılar DNA’da kodlanmamıştır ancak mRNA moleküllerinin büyük çoğunluğunda bulunurlar ve mesaj stabilizasyonu, nükleer aktarım ve translasyonun başlatılmasında çok önemli rollere sahiptirler. Sonuç olarak, bu yapılar normalde “epitranskriptom“un bir parçası olarak kabul edilmezler.

RNA’daki bu modifikasyonlar, kodlama dizisini etkilemez transkriptin ekspresyon özelliklerini etkiler. Bu gelişmeler ve bulgular zamanla mRNA’nın nükleotidlerindeki modifikasyonların nedenlerini ve etkilerini karakterize etmeye çalışan bir moleküler biyoloji alanı olan “epitranskriptom” alanına yol açmıştır. Bu modifikasyonları anlamak, gen ifadesini anlamamız için yeni bir bakış açısı sunacaktır. Aynı zamanda bu modifikasyonları anlamak temel biyoloji, tıp, biyoteknoloji ve mahsul üretiminde büyük bir potansiyele sahiptir.

Yeni yapılan çalışmalar, metilasyon modifikasyonlarının çeşitli hücresel süreçlerde rol aldığını göstermiştir. Bunlar alternatif splayz gibi temel hücresel süreçten kanser dahil birçok hastalığa kadar çeşitli süreçlerle ilişkilendirilmiştir. Diğer yaygın epitranskriptomik modifikasyonlar arasında adenozin-inosin ve psödouridilasyon düzenlenmeleride yer alır.

Bu yeni temel anlayışların yanı sıra temel modifikasyonlar ve riboz modifikasyonları hakkındaki bilgilerdeki boşluklar teknolojinin gelişmesiyle beraber kapanacaktır. DNA m5C analizi için kullanılan bisülfit DNA sekanslama yaklaşımı RNA (bisülfit RNA sekanslama) için uyarlanmıştır.

Benzer şekilde, nükleotidin baz eşleşmesi (Şekil 1: Watson Crick kenarı) üzerindeki metilasyonlar veya modifikasyonlar bazen üretilen cDNA molekülünü etkileyerek biyoinformatik yoluyla tanımlanabilir. RNA molekülünün “şeker kenarı” üzerindeki modifikasyonlar, normal koşullar altında ters transkripsiyonda yer alan enzimleri etkilemiyor gibi görünmektedir. Bu sınırlamaların bir sonucu olarak, mRNA üzerindeki 2′-O-riboz metilasyonlarının tam transkriptom analizi henüz yayınlanmamıştır.

Kaynakça:

• Mongan, N. P., Emes, R. D., & Archer, N. (2019). Detection and analysis of RNA methylation. F1000Research, 8, F1000 Faculty Rev-559. https://doi.org/10.12688/f1000research.17956.1