Interferencja RNA jest procesem potranskrypcyjnym wywołanym przez wprowadzenie dwuniciowego RNA (dsRNA), który prowadzi do wyciszenia genu w sposób specyficzny dla sekwencji. Pierwszy dowód potwierdzający efektywność dsRNA w wyciszaniu genów poprzez RNAi pochodzi z badań nad nicieniem Caenorhabditis elegans. Do zrozumienia biochemicznego charakteru szlaku RNAi przyczyniły się analizy na muszce owocowej Drosophila melanogaster.
Długie dsRNA są rozcinane przez enzym Dicer z rodziny RNaza III tworząc małe interferencyjne RNA. siRNA składają się z 19-23 par zasad, z ufosforylowanymi końcami 5' i dwoma wolnymi nukleotydami na końcach 3’. Pocięty dupleks jest wiązany do kompleksu RISC, gdzie endonukleaza Argonaute 2 (Ago2) katalizuje jego rozwijanie. Z kompleksem pozostaje związana nić antysensowna siRNA, która przyłącza komplementarny fragment docelowego mRNA, a następnie prowadzi jego degradacje z pomocą kombinacji enzymów, endo- i egzonukleaz.
Zjawisko interferencji RNA odgrywa bardzo ważną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu komórki i całego organizmu. RNAi stanowi obronę przed wirusami, ochronę genomu przed transpozonami oraz współuczestniczy w regulacji ontogenezy.
DICER
Rodzina rybonukleaz III (RNaz III) to specyficzne dla dwuniciowego RNA endorybonukleazy, które charakteryzują się specyficznym motywem w centrum aktywnym oraz dwoma wolnymi nukleotydami na końcach 3’ ich produktów. Funkcją enzymu Dicer jest obróbka dsRNA, z którego powstają małe interferencyjne RNA. Składa się z 20 par nukleotydów tworzących dupleks i dwóch wolnych nukleotydów na każdym końcu 3’. Dicer zawiera dwie domeny katalityczne, domenę homologiczną do helikazy zależnej od ATP i motyw PAZ, którego występowanie ogranicza się tylko do dwóch rodzin białek. Dicer jest najbardziej skomplikowanym strukturalnie członkiem rodziny RNaz III. Rola bakteryjnej RNazy III nie ogranicza się tylko do obróbki, ale również działa jako białko wiążące dsRNA bez jego rozcinania. Ludzki Dicer jest białkiem cytoplazmatycznym.
RISC
RISC (ang.RNA-induced silencing complex, kompleks wyciszający RNA) jest wielobiałkowym kompleksem, zawierającym cząsteczkę RNA. W skład kompleksu wchodzą białka wiążące RNA, białka z rodziny Argonaute posiadające domenę PAZ oraz domenę Piwi. RISC wykorzystuje siRNA jako szablon do rozpoznawania, a następnie przyłączenia komplementarnego mRNA. U ludzi występuje głównie w cytoplazmie, chociaż jego elementy składowe występują dodatkowo w jądrze komórkowym.
Zastosowanie technologii siRNA
- cząsteczka siRNA może być wykorzystana jako jedna ze strategii terapii genowej w leczeniu chorób infekcyjnych i neurodegeneracyjnych ;
- technika wyciszania genów wykorzystywana jest w celu poznania ich funkcji poprzez knockdown zwana „reverse genetic”;
- siRNA można wykorzystać do leczenia nowotworów, hamując procesy nowotworzenia. Wyciszanie ekspresji genów prowadzących do nadmiernej proliferacji komórek nowotworowych;
- zastosowanie w leczeniu infekcji. Wprowadzenie do komórek sekwencji komplementarnych do sekwencji zakażającego wirusa umożliwia hamowanie jego namnażania.
Zalety i wady
Poznanie sekwencji genomu człowieka umożliwia projektowanie dowolnych siRNA komplementarnych do każdej cząsteczki mRNA. Problemem jest jednak fakt, iż wycisznie genów u ssaków jest przejściowe. Propagowanie i powielanie sygnału wyciszenia jest możliwe jedynie u roślin i nicieni. Cząsteczki siRNA często wykazują małą stabilność i charakteryzują się krótkim czasem półtrwania. Kolejnym problemem jest dostarczanie siRNA do komórek ssaczych, niezbędne jest stosowanie systemów ułatwiających ten proces. Obecnie korzysta się z liposomów kationowych, liposomów neutralnych , polimerów sprzężonych z cząsteczką siRNA pochodzenia naturalnego i syntetycznego.
KOMENTARZE