Artykuły

Kategoria: Artykuły

Tagi: biologia molekularna kwasy nukleinowe RNA

Data: 2009-02-20

Interferencja RNA

Interferencja RNA to proces wyciszania genów poprzez małe około 22-26 nukleotydowe RNA powstające z dwuniciowego prekursorowego RNA. Małe cząsteczki RNA wyciszają geny poprzez:

  1. zapoczątkowanie degradacji komplementarnej nici RNA
  2. zablokowanie translacji komplementarnego RNA
  3. zmiany w strukturze chromatyny.

Małe interferujące RNA dzieli się na dwie grupy. Ze względu na pochodzenie tych cząsteczek wyróżnia się:

  1. siRNA (small interfering RNA)
  2. miRNA (micro-RNA)

Prekursorem siRNA jest dwuniciowe RNA (dsRNA), które powstaje jako produkt transkrypcji nietypowych transgenów, transpozonów lub wytwarzanych w trakcie transkrypcji wirusów. Mechanizm wyciszanie genów za pomocą siRNA powstał najprawdopodobniej jako mechanizm obronny przez dwuniciowymi wirusami RNA. siRNA stoi również na straży integralności genomu poprzez hamowanie skakania transpozonów- ruchomych fragmentów DNA.
Prekursory dla miRNA są wyłącznie pochodzenia endogennego. Stanowią je zakodowane w genomach roślin i zwierząt niewielkie RNA o strukturze spinki do włosów. W odróżnieniu od siRNA, miRNA nie mają 100% homologii do docelowej sekwencji RNA. Mechanizm wyciszania genów za pomocą miRNA jest używany do regulacji ekspresji genów uczestniczących w procesach rozwojowych komórki.

Biogeneza siRNA i miRNA jest na pewnych etapach podobna. siRNA i miRNA są wycinane ze swych prekursorów (dsRNA, pre-miRNA) za pomocą enzymu o aktywności RNA-zy III o nazwie Dicer. siRNA jest następnie włączany do kompleksu siRISC (RNA-induced silencing complex) gdzie następuje degradacja nici sensownej. Nić antysensowna RNA połączone z RISC odnajduje komplementarny do siebie odcinek RNA i łączy się z nim. Jeśli RNA z kompleksu z RISC są do siebie w całości komplementarne następuje degradacja RNA, jeśli natomiast komplementarność jest tylko częściowa RNA zostaje zachowany i następuje blokowanie translacji.
miRNA również powstaje jako produkt nukleazy Dicer, jednak przed tym, jego prekursor jest cięty RNaząIII (Drosha) na mniejsze fragmenty, z których Dicer wycina miRNA. miRNA podobnie jak siRNA łączy się w kompleks rybonukleinoproteinowy RISC lub inny zwany RITS (RNA-inducet initiation of transcriptional gene silencing). miRNA w kompleksie z RISC podobnie jak siRNA jest zdolne do wyciszania genów. Ponieważ nie ma 100% homologii do docelowej nici RNA więc nie powoduje jego degradacji. miRNA w kompleksie z RITS indukuje zmianę w chromatynie w kierunku jej nieaktywnej wersji -heterochromatyny.

Znana jest już całkowita sekwencja ludzkiego genomu a teraz dzięki min. zjawisku interferencji RNA można określić funkcję poszczególnych genów poprzez sprawdzanie jaki wpływ ma na komórkę ich wyłączenie. Możliwość zablokowania ekspresji konkretnych genów wzbudza ogromne nadzieje na leczenie nieuleczalnych jak dotąd chorób. Wielką nadzieję na wyleczenie za pomocą interferencji RNA wiąże się z chorobami w których supresja ekspresji genów może przynieść pozytywny skutek np. w chorobach wirusowych, neurodegradacyjnych, nowotworowych oraz autoimmunologicznych.

Metoda wyciszania genów za pomocą małych interferujących cząsteczek RNA niesie ze sobą kilka niedogodności:

  1. w komórkach ssaków efekt wyciszania utrzymuje się krótko (przez okres od 1 do 3 tygodni), krócej niż np. u nicieni czy roślin. Aby uzyskać trwalszy efekt wprowadza się na odpowiednich ekspresyjnych wektorach matryce do syntezy siRNA o strukturze szpilki do włosów lub uzyskuje się niezależną syntezę obu nici RNA z matrycy znajdującej się na dwóch oddzielnych promotorach.
  2. wprowadzenie dłuższych niż 30 nukleotydów fragmentów dsRNA do komórki powoduje w organizmie silna odpowiedź przeciw wirusową.
  3. nadmiar wprowadzonych siRNA może powodować niespecyficzna indukcję genów związanych z odpowiedzią komórki na stres.

Autor: dr Joanna Skubis-Zegadło

Zapraszamy do dyskusji na ten temat na naszym forum http://metlab.pl/forum/topic44-interferencja-rna.html