RNA i genska regulacija (2310)

naslovna prof.dr. sc. Đurđica Ugarković, zn. savjetnica-trajni izbor

Institut Ruđer Bošković, Zavod za molekularnu biologiju

Spoznati ncRNA kao ključne molekule u programiranoj regulaciji genske aktivnosti te naučiti funkcije različitih klasa ncRNA molekula u eukariotskom genomu.

1. Osnove transkripcije kod eukariota: RNA polimeraze I, II, III i IV. 2. Sazrijevanje transkripata u eukariota, uloga snRNA («small nuclear RNA») i mehanizam alternativnog nadovezivanja («alternative splicing»). 3. Pregled najvažnijih klasa ncRNA i njihovih uloga: a) ribosomska (rRNA) i transfer (tRNA) RNA u biosintezi proteina. b) male nukleolarne RNA ili snoRNA («small nucleolar RNA»): mehanizam modifikacije rRNA, tRNA i snRNA. c) mikro RNA (miRNA): mehanizam nastanka iz dvolančanih prekursora i inhibicija translacije ciljane mRNA – RNA interferencija (RNAi). d) male interferirajuće RNA (siRNA od «small interfering» RNA), porijeklo, nastanak i mehanizam djelovanja u kompleksu s proteinima: struktura RISC («RNA induced silencing «) kompleksa i RITS («RNA induced transcription silencing») kompleksa. Umnažanje siRNA djelovanjem RDRC («RNA directed RNA polymerase») kompleksa 4. siRNA kao signal za epigenetske modifikacije DNA i DNA vezujućih proteina – mehanizam nastanka i tipovi epigenetskih modifikacija. Epigenetska regulacija genske aktivnosti: «uspavljivanje» gena i dijelova genoma. 5. Poremećaji u epigenetskim modifikacijama i nastanak bolesti. Važnost epigenetskih modifikacija u nastanku raka i nove terapeutske strategije zasnovane na reverziji epigenetskih modifikacija. 6. Inaktivacija X kromosoma: uloga Xist RNA («X-inactive specific transcript») i Tsix RNA (antisens na Xist). Uloga antisens RNA u regulaciji genske aktivnosti. Funkcionalni transkripti pseudogena i njihova uloga u translaciji. Ribookidači («Riboswitches») koji vezanjem specifičnih liganada utječu na gensku aktivnost. 7. Epigenetski fenomen genomskog «imprinting-a» koji dovodi do diferencijalne ekspresije alela i njegova moguća povezanost s malim RNA (siRNA, miRNA i snoRNA).

1. Analizirati ulogu različitih klasa nekodirajućih molekula RNA n(cRNA) u programiranoj i vrlo složenoj regulaciji genske aktivnosti u eukariota, u evoluciji složenih eukariotskih sistema, embriogenezi, razvoju i funkcioniranje živog sistema te u nastanku različitih bolesti.
2. Objasniti mehanizam djelovanja različitih tipova nekodirajućih RNA na molekularnoj razini.
3. Odabrati relevantne literaturne izvore i kritički tumačiti znanstvene podatke.

Redovito pohađanje nastave i obavezan seminarski rad.

Za praćenje kolegija su potrebna osnovna predznanja o prijenosu genetičke informacije koja se mogu steći u kolegiju «Biokemija» ili «Osnove molekularne biologije».

Knjiga:
Ugarković, Đ. (editor) Long Non-Coding RNAs. Prog Mol Subcell Biol. Vol. 51; 2011; Springer Verlag Heidelberg. ISBN 978-3-642-16501-6

Znanstveni radovi:
1. Lee J & Bartolomei S (2013) X-Inactivation, Imprinting, and Long Noncoding RNAs in Health and Disease. Cell 152: 1308-23
2. Batista PJ & Chang HY (2013) Long Noncoding RNAs: Cellular Address Codes in
Development and Disease. Cell 152: 1298-1307.
3. Mercer T & Mattick J (2013) Structure and function of long noncoding RNAs in epigenetic
Regulation. Nature Struct. & Mol. Biol 20: 300-7.
4. Fatica A, Bozzoni I (2014) Long non-coding RNAs: new players in cell differentiation and
development. Nature Rev. Gen. 15: 7-21.
5. Mendell J.T., Olson EN. (2012) MicroRNAs in Stress Signaling and Human Disease.
Cell 148: 1172-87.
6. Jonas S, Izzauralde E (2015) Towards a molecular understanding of microRNA- Mediated gene silencing. Naure Rev. Gen. 16: 421- 433.
7. Ventura et al. (2009) MicroRNAs and Cancer: Short RNAs Go a Long Way. Cell 136: 586-91
8. Carthew et al. (2009) Origins and Mechanisms of miRNAs and siRNAs .Cell 136: 642-55
9. Holoch D, Moazed D. (2015) RNA-mediated epigenetic regulation of gene expression. Nature Rev. Gen.16: 71-84.
10. Pezer Ž. & Ugarković Đ. (2008) Role of non-coding RNA and heterochromatin in Aneuploidy and cancer. Seminars Cancer Biol 18: 123-130
11. Siomi I et al. (2011) PIWI-interacting small RNAs: the vanguard of genome defence. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 12: 247-258

1. Luteijn MJ, Ketting RF. (2013) PIWI-interacting RNAs: from generation to transgenerational epigenetics. Nature Rev. Gen. 14: 523-534.
2. Sienski G et. Al. (2012) Transcriptional Silencing of Transposonsby Piwi and Maelstrom and Its Impact on Chromatin State and Gene Expression. Cell 151: 964-80
3. Feliciello I, Akrap I, Ugarković Đ. (2015) Satellite DNA Modulates Gene Expression in the Beetle Tribolium castaneum after Heat Stress. PLoS Genet. 11(8): e1005466.
4. Gall Trošelj K, Novak Kujundžić R, Ugarković Đ. (2016) Polycomb Repressive Complex's Evolutionary Conserved Function: the Role of EZH2 Status and Cellular Background. Clin. Epigenetics 8: 55.

Rasprave sa studentima na osnovu kojih se provjerava razumijevanje dobivenih informacija. Obavezna prezentacija seminarskog rada zasnovanog na analizi originalnih znanstvenih radova svjedoči o stupnju usvajanja i razumijevanja gradiva.
Uspješnost kolegija će evaluirati svake godine zajedničko stručno povjerenstvo Instituta Ruđer Bošković, Sveučilišta u Dubrovniku i Sveučilišta u Osijeku.