RNA interference je kaj?

Kaj je motnja RNK? S tem izrazom mislimo na sistem za nadzor aktivnosti genov evkariotskih celic. Obstaja podoben postopek zaradi kratkih (največ 25 nukleotidov v verigi) molekul ribonukleinske kisline.

Za interferenco RNA je značilna posttranscriptionalna inhibicija ekspresije genov z uničenjem ali umirjenjem mRNA.

Ustreznost

Ugotovljeno je bilo v celicah številnih evkariontov: glivic, rastlin, živali.

Interferenca RNA velja za pomemben način za zaščito pred celičnimi virusi. Sodeluje v procesu embriogeneze.

Zaradi močne in selektivne narave vpliva ribonukleinske kisline na ekspresijo genov je mogoče v živih organizmih, celičnih kulturah izvajati resne biološke študije.

V preteklosti je RNA motenje imelo drugačno ime - cosupression. Po natančni študiji takega procesa sta Andrew Andrew Faer in Craig Melo prejela Nobelovo nagrado za medicino za proučevanje mehanizma njenega pretoka, ta proces je bil preimenovan.

Zgodovina

Kaj je motnja RNK? Njeno odkritje je posledica resnega predhodnega opazovanja pod vplivom antisense RNA-inhibicije izražanja v rastlinskih genih.

Po nekaj časa so ameriški znanstveniki pri uvajanju transgenov v petunijo dobili presenetljive rezultate. Raziskovalci so poskušali spremeniti analizirano rastlino, tako da dajejo cvetovi bolj intenzivno senco. Da bi to naredili, so v celice uvedle dodatne kopije gena za encim halconsintase, ki je odgovorna za tvorbo vijoličnega pigmenta.

Toda rezultati študije so bili absolutno nepredvidljivi. Namesto želenega zatemnitve barve petunijske kolobarnice so cvetovi te rastline postali beli. Zmanjšanje aktivnosti encima halconsintaze je bilo imenovanje cosupresia.

Pomembne točke

Kasnejši poskusi so pokazali učinek na ta postopek postprplikalne inhibicije ekspresije genov zaradi povečanja stopnje degradacije mRNK.

V tistem času je bilo znano, da tiste rastline, ki izražajo posebne proteine, niso občutljive na okužbo z virusom. Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da je doseganje takšne stabilnosti doseženo z vnosom v rastlinski gen kratko nekodirno sekvenco virusne RNK.

Interferenca RNK, katere mehanizem še vedno ni v celoti razumljen, je bila imenovana "supresija ekspresije genov, povzročena z virusom".

Količina takih biologov se je začela imenovati po postprplikalni zatiranju genovske ekspresije.

Andrew Faerou in njegovi kolegi so uspeli dokazati povezavo med takim pojavom in uvedbo sklopa čutne RNK in protismerne snovi, ki tvori dvojno verigo RNA. Bila je tista, ki je bila prepoznana kot glavni razlog za pojav opisanega procesa.

Značilnosti molekularnih mehanizmov

Protein Dicer Giardia intestinalis katalizira rezanje dvojne verige RNA, da se proizvedejo majhni moteči fragmenti RNA. RNA domena ima zeleno barvo, domena PAZ ima rumeno barvo in vezalna spirala ima modro barvo.

Uporaba motenj RNK temelji na eksogeni in endogeni poti.

Prvi mehanizem temelji na genomu virusa ali je posledica laboratorijskih poskusov. V citoplazmi takšne RNK je razrezano v majhne fragmente. Druga vrsta nastane z izražanjem posameznih genov živega organizma, na primer pred mikro RNA. Predpostavlja nastanek specifičnih stebelskih struktur v notranjosti jedra, ki tvorijo mRNA in interagirajo s kompleksom RISC.

Majhna motnja RNA

So verige, ki so sestavljene iz 20-25 nukleotidov, ki imajo na koncih nukleotidne oblike. Vsaka veriga ima hidroksilni del na 3`-koncu in fosfatno skupino na 5`-delu. Struktura te vrste je nastala kot posledica delovanja encima Dyser na RNA, ki vsebuje kose. Po cepitvi se fragmenti nahajajo v katalitskem kompleksu. Proteinski argonaut postopoma tlakuje duplex RNA, kar olajša zapustitev samo ene "usmerjevalne" verige v RISC. Omogoča, da efektorski kompleks poišče posebno ciljno mRNA. Ob pritrditvi kompleksa siRNA-RISC pride do degradacije mRNA.

Take molekule so hibridizirane z enim tipom ciljne mRNA, kar vodi do cepitve molekule.

mRNA

Interferenca RNK in varstvo rastlin sta med seboj povezani procesi.

mRNA je sestavljena iz 21-22 zaporedno nukleotidov endogenega izvora, ki sodelujejo v procesu individualnega razvoja organizmov. Njegovi geni so prepisani, ki tvorijo dolge primarne transkripte transkriptov pri-miRNA. Te strukture imajo obliko stebelne zanke, njihova dolžina je sestavljena iz 70 nukleotidov. Vsebujejo encim z aktivnostjo RNA ase, kot tudi protein, ki lahko veže dvojno verigo RNA. Potem pride do transporta v citoplazem, kjer nastala RNA postane substrat za encim Dyser. Obdelava je mogoča na različne načine, odvisno od vrste celice.

Tako nadaljujemo interferenco RNK. Uporaba postopka še ni bila v celoti raziskana.

Na primer, bilo je mogoče ugotoviti možnost drugačne poti obdelave mRNK, ki ni odvisna od Dyserja. V tem primeru molekulo izrežemo z beljakovinskim argonom. Razlika med miRNA in siRNA je sposobnost zaviranja prevoda z več različnimi mRNA, ki vsebujejo podobne sekvence aminokislinskih zaporedij.

RISC Effector Complex

RNA motnje, katerih biološke funkcije omogočajo reševanje številnih težav, povezanih z beljakovinskim kompleksom, ki zagotavljajo motnje pri cepitvi mRNK. Kompleks RISC omogoča ločevanje ATP na več drobcev.

Z uporabo rentgenske difrakcijske analize je bilo ugotovljeno, da se s tako zapleteno procesom bistveno pospeši. Njegov katalitični del so proteini argonauti, ki so lokalizirani na določenih mestih citoplazme. Takšna P-telesa so mesta z znatno raven razgradnje RNK, v njih je razkrita največja aktivnost mRNK. Uničenje takih kompleksov spremlja zmanjšanje učinkovitosti procesa motenja RNK.

Metode za zatiranje transkripcije

Poleg delovanja na ravni inhibicije prevajanja ima RNA tudi učinek na transkripcijo genov. Del evkariot uporablja ta način, da se zagotovi stabilnost strukture genomov. Zaradi spremembe histona se lahko ekspresija genov na določenem mestu zmanjša, saj se tak prehod pojavlja v obliki heteroromatina.

Vpliv RNK in njegova biološka vloga je pomembno vprašanje, ki si zasluži resno študijo in analizo. Za izvedbo študije upoštevajte tiste dele verige, ki so odgovorni za vrsto seznanjanja.

Na primer, za kvas, transkripcijska inhibicija izvaja kompleks kompleksa RISC, ki vsebuje Chp1 fragment s kromodomenom, argonom in beljakovino z neznano funkcijo Tas3.

Da bi nadaljevali z indukcijo nastajanja heterochromatinskih mest, je potreben encim Dyser, polimeraza RNA. Razdelitev takih genov vodi do kršitve metilacije histona, vodi do upočasnitve delitve celic ali popolnega zaustavljanja tega procesa.

Urejanje RNA

Najpogostejša oblika tega procesa v višjih evkariontih je proces preoblikovanja v inozin adenozin, ki se pojavlja v dvojni verigi RNK. Za izvedbo te transformacije uporabljamo encim adenozin deaminaze.

V začetku 21. stoletja smo podali hipotezo, v skladu s katero so bili mehanizmi motenj RNK in urejanja molekul prepoznani kot konkurenčni procesi. Študije, izvedene za sesalce, kažejo, da urejanje RNA lahko preprečuje zatiranje transgenov.

Razlike med organizmi

Leži v sposobnosti zaznavanja tujih RNA, da jih uporabijo med motnjami. Za rastline je ta učinek sistematičen. Tudi v primeru manjšega vnosa RNK je v celotnem telesu določenega gena prisotna depresija. S tem dejanjem se signal RNK prenaša med preostale celice. RNA polimeraza je vključena v njegovo ojačanje.

Med organizmi obstaja razlika v uporabi tujih genov v procesu motenj RNK.

V rastlinah se proces transporta siRNA pojavi prek plazmodezm. Dedovanje takšnih učinkov RNK je zagotovljeno z metiliranjem promotorjev določenih genov.

Glavna razlika tega mehanizma v rastlinah je idealna komplementarnost mRNA v njih, ki skupaj z RISC-kompleksom spodbuja popolno degradacijo te molekule.

Biološke funkcije

Obravnavani sistem je pomemben del imunskega odziva na tuje materiale. Na primer, rastline imajo več analogov beljakovine Dyser, ki se uporabljajo za boj proti številnim virusnim organizmom.

RNA se lahko šteje za mehanizem protivirusne zaščite, ki ga pridobijo rastline, ki se sproščajo po telesu.

Kljub dejstvu, da je v živalskih celicah izražen precej manj beljakovin Dyser, v njih pa je mogoče govoriti o udeležbi RNA v protivirusnem odzivu.

Trenutno se delno prouči imunske reakcije, ki se pojavljajo v človeškem telesu in živalih.

Biologi še naprej raziskovajo, poskušajo ne samo, da bi upravičili mehanizme svojega tečaja, ampak tudi najti načine za vpliv na imunske interakcije. V primeru uspešnega razlaganja vseh odtenkov motenj RNK bodo znanstveniki imeli možnost obvladovati te biokemijske reakcije in ustvariti mehanizme za zaščito pred tujimi organi.