Hva er RNA-interferens? Dette begrepet refererer til et system for å kontrollere aktiviteten til gener i eukaryote celler. En lignende prosess oppstår på grunn av korte (ikke mer enn 25 nukleotider per kjede) molekyler av ribonukleinsyre.
RNA-interferens er preget av post-transkripsjonell hemming av genuttrykk gjennom ødeleggelse eller deadenylering av mRNA.
Betydning
Det ble funnet i cellene til mange eukaryoter: sopp, planter, dyr.
RNA-interferens anses som en viktig måte å beskytte celler mot virus på. Hun deltar i prosessen med embryogenese.
På grunn av den kraftige og selektive naturen til effekten av ribonukleinsyre på genuttrykk, kan seriøs biologisk forskning utføres i levende organismer, cellekulturer.
Tidligere hadde RNA-interferens et annet navn - cosuppression. Etter en detaljert studie av denne prosessen, og mottok Nobelprisen i medisin for studiet av mekanismen for dens forekomst av Andrew Fire og Craig Melo, ble denne prosessen omdøpt.
Historie
Hva er RNA-interferens? Dens oppdagelse skyldes alvorlig foreløpig observasjon under påvirkning avantisense RNA-hemming av ekspresjon i plantegener.
Noen tid senere oppnådde amerikanske forskere fantastiske resultater da transgener ble introdusert i petunia. Forskerne prøvde å modifisere den analyserte planten på en slik måte at blomstene fikk en mer mettet fargetone. For å gjøre dette introduserte de i cellene ytterligere kopier av genet for enzymet chalcone synthase, som er ansvarlig for dannelsen av det lilla pigmentet.
Men resultatene av studien var helt uforutsigbare. I stedet for ønsket mørkning av kronen til petunia, har blomstene til denne planten blitt hvite. Redusert aktivitet av enzymet chalcone syntase har blitt k alt cosuppression.
Viktige poeng
Følgende eksperimenter avslørte effekten på denne prosessen av post-transkripsjonell hemming av genekspresjon på grunn av en økning i nivået av mRNA-nedbrytning.
På den tiden var det kjent at de plantene som uttrykker spesielle proteiner ikke er mottakelige for infeksjon av viruset. Det er eksperimentelt fastslått at oppnåelse av slik resistens oppnås ved å introdusere en kort ikke-kodende sekvens av vir alt RNA i plantegenet.
RNA-interferens, hvis mekanisme fortsatt ikke er fullt ut forstått, har blitt k alt "virusindusert gendemping."
Biologer begynte å kalle summen av slike fenomener post-transkripsjonell hemming av genuttrykk.
Andrew Fire og kollegene hans klarte å bevise sammenhengen mellom et lignende fenomen og introduksjonen av et sett med semantikkRNA og antisense danner dobbelttrådet RNA. Det var hun som ble anerkjent som hovedårsaken til at den beskrevne prosessen dukket opp.
Funksjoner ved molekylære mekanismer
Giardia intestinalis Dicer-proteinet katalyseres ved å kutte dobbelttrådet RNA for å produsere små forstyrrende RNA-fragmenter. RNAase-domenet er grønt, PAZ-domenet er gult, og bindingshelixen er blå.
Anvendelse av RNA-interferens er basert på eksogene og endogene veier.
Den første mekanismen er basert på virusgenomet eller er et resultat av laboratorieeksperimenter. Slikt RNA kuttes i små fragmenter i cytoplasmaet. Den andre typen dannes under ekspresjonen av individuelle gener fra en levende organisme, for eksempel pre-mikro-RNA. Det involverer opprettelsen av spesifikke stamløkkestrukturer i kjernen, og danner mRNA-er som samhandler med RISC-komplekset.
Små forstyrrende RNA-er
De er kjeder som består av 20-25 nukleotider med nukleotidfremspring i endene. Hver kjede har en hydroksyldel ved 3'-enden og en fosfatgruppe ved 5'-delen. En struktur av denne typen dannes som et resultat av virkningen av Dicer-enzymet på RNA som inneholder hårnåler. Etter sp altning blir fragmentene en del av det katalytiske komplekset. Argonautproteinet avvikler gradvis RNA-dupleksen, noe som bidrar til å etterlate bare én "guide"-streng i RISC. Det lar effektorkomplekset søke etter et spesifikt mål-mRNA. Når du blir medsiRNA-RISC kompleks mRNA-nedbrytning skjer.
Disse molekylene hybridiserer med én type mål-mRNA, noe som resulterer i sp altning av molekylet.
mRNA
RNA-interferens og plantevern er prosesser som er relatert til hverandre.
mRNA består av 21-22 påfølgende nukleotider av endogen opprinnelse, som er involvert i prosessen med individuell utvikling av organismer. Dens gener blir transkribert for å danne lange primære transkripsjoner av pri-miRNA-transkripsjoner. Disse strukturene har form av en stamløkke, deres lengde består av 70 nukleotider. De inneholder et enzym med RNase-aktivitet, samt et protein som er i stand til å binde dobbelttrådet RNA. Videre finner transport til cytoplasmaet sted, hvor det resulterende RNA blir et substrat for Dicer-enzymet. Behandling kan foregå på forskjellige måter, avhengig av celletype.
Slik fungerer RNA-interferens. Anvendelsen av prosessen er ennå ikke fullstendig utforsket.
For eksempel var det mulig å etablere muligheten for en annen bane for mRNA-prosessering, som ikke er avhengig av Diser. I dette tilfellet kuttes molekylet av argonautproteinet. Forskjellen mellom miRNA og siRNA er evnen til å hemme translasjon med flere forskjellige mRNA-er som inneholder lignende aminosyresekvenser.
RISC effektorkompleks
RNA-interferens,de biologiske funksjonene som tillater å løse mange problemer knyttet til proteinkomplekset, som sikrer sp altning av mRNA under interferens. RISC-komplekset fremmer delingen av ATP i flere fragmenter.
Ved hjelp av røntgendiffraksjonsanalyse ble det bestemt at ved hjelp av et slikt kompleks blir prosessen betydelig akselerert. Dens katalytiske del anses å være argonautproteiner, som er lokalisert på visse steder i cytoplasmaet. Slike P-legemer representerer områder med betydelige nivåer av RNA-nedbrytning; det er i dem den høyeste mRNA-aktiviteten ble påvist. Ødeleggelsen av slike komplekser er ledsaget av en reduksjon i effektiviteten til RNA-interferensprosessen.
Metoder for undertrykkelse av transkripsjon
I tillegg til sin virkning på nivået av translasjonshemming, har RNA også en effekt på gentranskripsjon. Noen eukaryoter bruker denne måten for å sikre stabiliteten til genomstrukturen. Takket være modifikasjonen av histoner er det mulig å redusere genuttrykk i et bestemt område, siden et slikt stykke går over i form av heterokromatin.
RNA-interferens og dens biologiske rolle er en viktig sak som fortjener seriøs undersøkelse og analyse. For å utføre undersøkelser vurderes de delene av kjeden som er ansvarlige for typen sammenkobling.
For gjær utføres for eksempel transkripsjonsundertrykkelse nøyaktig av RISC-komplekset, som inneholder Chp1-fragmentet med kromodomene, argonaut og et protein som harukjent funksjon Tas3.
For å indusere dannelsen av heterokromatinregioner, kreves Dicer-enzymet, RNA-polymerase. Delingen av slike gener fører til brudd på histonmetylering, fører til en nedgang i celledelingen, eller en fullstendig stopp av denne prosessen.
RNA-redigering
Den vanligste formen for denne prosessen i høyere eukaryoter er prosessen med å konvertere adenosin til inosin, som forekommer i den dobbelte tråden av RNA. For å gjennomføre en slik transformasjon brukes enzymet adenosindeaminase.
På begynnelsen av det tjueførste århundre ble det fremsatt en hypotese, ifølge hvilken mekanismen for RNA-interferens og redigering av molekylet ble anerkjent som konkurrerende prosesser. Pattedyrstudier tyder på at RNA-redigering kan forhindre transgen demping.
Forskjeller mellom organismer
Det ligger i evnen til å oppfatte fremmed RNA, bruke dem i løpet av interferens. For planter er denne effekten systemisk. Selv ved en liten introduksjon av RNA, undertrykkes et bestemt gen i hele kroppen. Med denne handlingen overføres RNA-signalet mellom andre celler. RNA-polymerase deltar i amplifikasjonen.
Mellom organismer er det en forskjell i bruken av fremmede gener i prosessen med RNA-interferens.
I planter skjer prosessen med siRNA-transport gjennom plasmodesmata. Nedarvingen av slike RNA-effekter sikres ved metylering av promotorene til visse gener.
Hovedforskjellen mellom denne mekanismen ogplanter er idealiteten til deres mRNA-komplementaritet, som sammen med RISC-komplekset bidrar til fullstendig nedbrytning av dette molekylet.
Biologiske funksjoner
Det aktuelle systemet er en viktig komponent i immunresponsen mot fremmede materialer. Planter har for eksempel flere analoger av Dicer-proteinet, som brukes til å bekjempe en rekke virale organismer.
RNA kan betraktes som en planteervervet antiviral forsvarsmekanisme som utløses i hele kroppen.
Til tross for at mye mindre Dicer-protein uttrykkes i dyreceller, kan vi snakke om deltakelsen av RNA i den antivirale responsen.
For øyeblikket er immunresponsene som forekommer i kroppen til mennesker og dyr delvis studert.
Biologer fortsetter forskningen, og prøver ikke bare å underbygge mekanismene for deres forekomst, men også å finne måter å påvirke immuninteraksjoner på. I tilfelle en vellykket forklaring av alle nyansene ved RNA-interferens, vil forskere være i stand til å kontrollere disse biokjemiske reaksjonene og skape mekanismer for beskyttelse mot fremmedlegemer.
