Interferencja RNA

Schemat interferencji RNA – wyciszania ekspresji genów przez siRNA. Krótkie siRNA wiążą się z komplementarnym mRNA i z kompleksem białkowym RISC. Argonauta – białko wchodzące w skład RISC – przecina mRNA, uniemożliwiając jego translację.

Interferencja RNA, RNAi (od ang. RNA interference) – zjawisko wyciszania albo wyłączenia ekspresji genu przez dwuniciowy RNA (dsRNA, od ang. double stranded RNA) o budowie i sekwencji zbliżonej do sekwencji DNA wyłączanego genu. Wyłączenie może się odbywać na trzech poziomach: a) degradacja mRNA; b) blokowanie translacji mRNA; c) prawdopodobnie również przez indukcję epigenetycznego wyciszenia genu.

Rybonukleazy (RNazy) to enzymy z klasy hydrolaz (podklasa nukleazy) dzielące cząsteczki RNA na krótsze łańcuchy lub pojedyncze nukleotydy przez hydrolizę wiązań fosfodiestrowych.Uniwersytet Arizony (ang. University of Arizona) w Tucson to główny publiczny uniwersytet stanu Arizona w Stanach Zjednoczonych. Założony w roku 1885 jako pierwszy uniwersytet na terenie stanu Arizona. Uniwersytet Arizony ma obecnie 37 036 studentów. W niektórych dziedzinach badań naukowych, takich jak optyka, hydrologia czy astronomia Uniwersytet Arizoński należy do najlepszych na świecie.

Bezpośrednimi mediatorami interferencji RNA są małe,o długości 21-23 par zasad, dwuniciowe RNA, będące produktem obróbki większych fragmentów RNA przez specjalne nukleazy.

Za degradację (zniszczenie) mRNA odpowiedzialne są oligonukleotydy tzw. małe interferujące RNA (siRNA, z ang. small interfering RNA), charakteryzują się stuprocentową homologią sekwencji do ich celu. Wchodzą w skład specjalnej rybonukleazy i nadają jej specyficzność do sekwencji. Mechanizm siRNA powstał najprawdopodobniej jako mechanizm obronny przed dwuniciowymi wirusami RNA (dsRNA). W konsekwencji degradacji mRNA odpowiedni gen jest wyciszany, bo nie powstaje kodowane przez niego białko.

W przypadku mechanizmu interferencji z translacją mRNA, mediatorami są tzw. mikro-RNA (miRNA). miRNA kodowane są przez genom komórki, jak normalne geny. Prekursorem są niewielkie RNA, o strukturze spinki do włosów, które ulegają obróbce podobnie do siRNA. Wchodzą w skład kompleksów rybonukleoproteinowych blokujących specyficznie translację mRNA i nadają im specyficzność. W odróżnieniu od siRNA, miRNA nie posiadają 100%-owej homologii sekwencji do docelowego mRNA. miRNA są zaangażowane w negatywną regulację ekspresji genów podczas rozwoju.

Za odkrycie zjawiska interferencji RNA amerykańcy naukowcy Andrew Z. Fire i Craig C. Mello otrzymali w 2006 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii. Dzięki badaniom i odkryciom noblistów i innych zespołów poznano fundamentalny mechanizm kontroli przepływu informacji genetycznej, które może mieć zastosowanie w terapii genowej. Już udało się wyciszyć gen odpowiedzialny za podwyższony poziom cholesterolu u zwierząt. W przyszłości będzie można opracować skuteczne metody leczenia chorób genetycznych i nowotworowych, a także nowe odmiany zwierząt i roślin hodowlanych.

Cholesterol – organiczny związek chemiczny, lipid z grupy steroidów zaliczany także do alkoholi. Jego pochodne występują w błonie każdej komórki zwierzęcej, działając na nią stabilizująco i decydując o wielu jej własnościach. Jest także prekursorem licznych ważnych steroidów takich jak kwasy żółciowe czy hormony steroidowe.mRNA, matrycowy (informacyjny, przekaźnikowy) RNA (z ang. messenger RNA) – rodzaj kwasu rybonukleinowego (RNA), którego funkcją jest przenoszenie informacji genetycznej o sekwencji poszczególnych polipeptydów z genów do aparatu translacyjnego.

Spis treści

1 Mechanizm

2 Historia odkrycia

2.1 Badania Napoli i wsp. nad petunią

2.2 Badania Fire'a i Mello nad C.elegans

3 Przypisy

4 Linki zewnętrzne

Mechanizm

Małe interferujące RNA (siRNA) powstają przez pocięcie obcego dwuniciowego RNA (np. wirusowego) na krótkie kawałki (21-25 par zasad) przez białko Dicer, natomiast miRNA powstają jako długie cząsteczki prekursorowego miRNA transkrybowane z DNA komórki na RNA przez polimerazę RNA II (tę samą, która bierze udział w transkrypcji mRNA). Ocenia się, że miRNA biorą udział w regulacji 30% ludzkich genów. Następnie kompleks białkowy określany jako mikroprocesor rozpoznaje powstające w transkrypcie pre-miRNA struktury szpilki do włosów i tnie cząsteczkę na fragmenty o długości ok. 65 nukleotydów. Składają się one z dwuniciowego fragmentu o długości około 22 par zasad, na którego jednym końcu znajduje się jednoniciowa pętelka, a na drugim króciutki jednoniciowy kawałek. Taka szpilka RNA jest transportowana do cytoplazmy, gdzie Dicer przycina ją do odpowiedniej długości (likwidując też pętelkę).

Cytoplazma – część protoplazmy komórki eukariotycznej pozostająca poza jądrem komórkowym a w przypadku, z definicji nie posiadających jądra, komórek prokariotycznych – cała protoplazma.Epigenetyka – nauka zajmująca się badaniem zmian ekspresji genów, które nie są związane ze zmianami w sekwencji nukleotydów w DNA. Ekspresja ta może być modyfikowana przez czynniki zewnętrzne i podlegać dziedziczeniu.

Odpowiedniej długości miRNA i siRNA wiążą się z kompleksem białkowym o aktywności endorybonukleazy zwanym RISC (ang. RNA-induced silencing complex – indukowany przez RNA kompleks wyciszający). Cząsteczki RNA rozwijają się, a następnie kierują kompleks RISC do komplementarnych cząsteczek mRNA. siRNA są idealnie komplementarne do mRNA i w takim przypadku jeden ze składników RISC – białko Argonauta – przecina cząsteczkę mRNA. Jeśli cząsteczki nie wykazują się 100% homologią, jak to jest w przypadku miRNA, mRNA ulega strawieniu przez endorybonukleazy, lub następuje represja translacji tego mRNA. U roślin miRNA charakteryzują się zwykle wyższą homologią do docelowej sekwencji i indukują przecinanie mRNA przez RISC, a u zwierząt homologia miRNA do docelowego genu jest niższa, przez co powodują one represję translacji docelowego mRNA. Wydaje się, że represja translacyjna polega na blokowaniu inicjacji translacji przez miRNA. Związanie się miRNA z docelowym transkryptem nie pozwala na łączenie się podjednostek rybosomu na tym mRNA, zapewne za pomocą białka eIF6. Ponadto blokadzie inicjacji translacji ulegają tylko transkrypty, w których inicjacja translacji jest zależna od czapeczki, co sugeruje udział w tym mechanizmie czynnika inicjacji translacji eIF4E, który wiąże czapeczkę.

miRNA (mikroRNA) – jednoniciowe cząsteczki RNA o długości ok. 21-23 nukleotydów, regulujące ekspresję innych genów. miRNA kodowane są przez genom komórki, jak normalne geny, i transkrybowane przez RNA polimerazę II, tak samo, jak mRNA. Prekursorem są niewielkie RNA, o strukturze spinki do włosów, które ulegają obróbce podobnie do siRNA. Wchodzą w skład kompleksów rybonukleoproteinowych blokujących specyficznie translację mRNA i nadają im specyficzność. W odróżnieniu od siRNA, miRNA nie posiadają 100%-owej identyczności sekwencji do docelowego mRNA. miRNA są zaangażowane w negatywną regulację ekspresji genów podczas rozwoju; ocenia sie, ze biorą udział w regulacji 30% ludzkich genów. Są mediatorami mechanizmu interferencji z translacją mRNA (RNAi).Gen (gr. γένος – ród, pochodzenie) – podstawowa jednostka dziedziczności determinująca powstanie jednej cząsteczki białka lub kwasu rybonukleinowego zapisana w sekwencji nukleotydów kwasu deoksyrybonukleinowego.

Białko Argonauta, miRNA i mRNA podlegające represji translacyjnej gromadzą się w ciałkach P. Tam odbywa się degradacja licznych mRNA oraz być może przechowywanie tych mRNA, które podlegają represji translacyjnej.

Podstrony: 1 [2] [3]