Ano ang RNA interference? Ang terminong ito ay tumutukoy sa isang sistema para sa pagkontrol sa aktibidad ng mga gene sa mga eukaryotic cell. Ang isang katulad na proseso ay nangyayari dahil sa maikli (hindi hihigit sa 25 nucleotides bawat chain) na molekula ng ribonucleic acid.
Ang
RNA interference ay nailalarawan sa pamamagitan ng post-transcriptional inhibition ng gene expression sa pamamagitan ng pagkasira o deadenylation ng mRNA.
Kahalagahan
Natagpuan ito sa mga selula ng maraming eukaryote: fungi, halaman, hayop.
Ang
RNA interference ay itinuturing na isang mahalagang paraan upang maprotektahan ang mga cell mula sa mga virus. Nakikibahagi siya sa proseso ng embryogenesis.
Dahil sa makapangyarihan at pumipiling katangian ng epekto ng ribonucleic acid sa pagpapahayag ng gene, maaaring isagawa ang seryosong biological research sa mga buhay na organismo, mga cell culture.
Dati, may ibang pangalan ang interference ng RNA - cosuppression. Pagkatapos ng isang detalyadong pag-aaral ng prosesong ito, pagtanggap ng Nobel Prize sa Medisina para sa pag-aaral ng mekanismo ng paglitaw nito nina Andrew Fire at Craig Melo, ang prosesong ito ay pinalitan ng pangalan.
Kasaysayan
Ano ang RNA interference? Ang pagkatuklas nito ay dahil sa seryosong paunang pagmamasid sa ilalim ng impluwensya ngantisense RNA inhibition of expression sa mga gene ng halaman.
Pagkalipas ng ilang panahon, nakakuha ang mga Amerikanong siyentipiko ng kamangha-manghang mga resulta nang ang mga transgene ay ipinakilala sa mga petunia. Sinubukan ng mga mananaliksik na baguhin ang nasuri na halaman sa paraang bigyan ang mga bulaklak ng mas puspos na kulay. Upang gawin ito, ipinakilala nila sa mga cell ang mga karagdagang kopya ng gene para sa enzyme chalcone synthase, na responsable sa pagbuo ng purple na pigment.
Ngunit ang mga resulta ng pag-aaral ay ganap na hindi mahuhulaan. Sa halip na ang nais na pagdidilim ng corolla ng petunia, ang mga bulaklak ng halaman na ito ay naging puti. Ang pinababang aktibidad ng enzyme chalcone synthase ay tinawag na cosuppression.
Mahalagang puntos
Ang pagsunod sa mga eksperimento ay nagsiwalat ng epekto sa prosesong ito ng post-transcriptional inhibition ng gene expression dahil sa pagtaas ng antas ng pagkasira ng mRNA.
Sa panahong iyon, alam na ang mga halamang iyon na nagpapahayag ng mga espesyal na protina ay hindi madaling kapitan ng impeksyon ng virus. Napag-eksperimentong itinatag na ang pagkuha ng gayong pagtutol ay nakakamit sa pamamagitan ng pagpapakilala ng maikling non-coding sequence ng viral RNA sa gene ng halaman.
Ang
RNA interference, ang mekanismo nito ay hindi pa rin lubos na nauunawaan, ay tinatawag na “virus-induced gene silencing.”
Sinimulan ng mga biologist na tawagin ang kabuuan ng naturang mga phenomena na post-transcriptional inhibition ng gene expression.
Nagawa ni Andrew Fire at ng kanyang mga kasamahan na patunayan ang koneksyon sa pagitan ng isang katulad na phenomenon at ang pagpapakilala ng isang set ng semanticRNA at antisense na bumubuo ng double-stranded RNA. Siya ang kinilala bilang pangunahing dahilan ng paglitaw ng inilarawang proseso.
Mga tampok ng mga molecular mechanism
Ang protina ng Giardia intestinalis Dicer ay na-catalyze sa pamamagitan ng pagputol ng double-stranded na RNA upang makagawa ng maliliit na nakakasagabal na RNA fragment. Ang RNAase domain ay berde, ang PAZ domain ay dilaw, at ang binding helix ay asul.
Ang paggamit ng RNA interference ay nakabatay sa exogenous at endogenous pathways.
Ang unang mekanismo ay batay sa genome ng virus o resulta ng mga eksperimento sa laboratoryo. Ang nasabing RNA ay pinutol sa maliliit na fragment sa cytoplasm. Ang pangalawang uri ay nabuo sa panahon ng pagpapahayag ng mga indibidwal na gene ng isang buhay na organismo, halimbawa, pre-micro RNA. Kabilang dito ang paglikha ng mga partikular na stem-loop na istruktura sa loob ng nucleus, na bumubuo ng mga mRNA na nakikipag-ugnayan sa RISC complex.
Maliliit na nakakasagabal na RNA
Ang mga ito ay mga chain na binubuo ng 20-25 nucleotides na may mga nucleotide protrusions sa mga dulo. Ang bawat chain ay may hydroxyl moiety sa 3' dulo at isang phosphate group sa 5' moiety. Ang isang istraktura ng ganitong uri ay nabuo bilang isang resulta ng pagkilos ng Dicer enzyme sa RNA na naglalaman ng mga hairpins. Pagkatapos ng cleavage, ang mga fragment ay naging bahagi ng catalytic complex. Ang argonaut protein ay unti-unting na-unwind ang RNA duplex, na nag-aambag sa pag-iiwan lamang ng isang "guide" strand sa RISC. Pinapayagan nito ang effector complex na maghanap ng isang partikular na target na mRNA. Kapag sumaliNagaganap ang siRNA-RISC complex mRNA degradation.
Ang mga molekulang ito ay nagha-hybrid sa isang uri ng target na mRNA, na nagreresulta sa cleavage ng molekula.
mRNA
Ang interference ng RNA at proteksyon ng halaman ay magkakaugnay na proseso.
Ang
mRNA ay binubuo ng 21-22 na magkakasunod na nucleotides ng endogenous na pinagmulan, na kasangkot sa proseso ng indibidwal na pag-unlad ng mga organismo. Ang mga gene nito ay na-transcribe upang makabuo ng mahabang pangunahing transcript ng mga pri-miRNA transcript. Ang mga istrukturang ito ay may anyo ng isang stem-loop, ang kanilang haba ay binubuo ng 70 nucleotides. Naglalaman ang mga ito ng enzyme na may aktibidad na RNase, pati na rin ang isang protina na may kakayahang magbigkis ng double-stranded RNA. Dagdag pa, ang transportasyon sa cytoplasm ay nagaganap, kung saan ang nagresultang RNA ay nagiging isang substrate para sa Dicer enzyme. Maaaring maganap ang pagproseso sa iba't ibang paraan, depende sa uri ng cell.
Ganito gumagana ang interference ng RNA. Ang aplikasyon ng proseso ay hindi pa ganap na ginalugad.
Halimbawa, posibleng magtatag ng posibilidad ng ibang landas ng pagproseso ng mRNA, na hindi nakadepende sa Diser. Sa kasong ito, ang molekula ay pinutol ng protina ng argonaut. Ang pagkakaiba sa pagitan ng miRNA at siRNA ay ang kakayahang pigilan ang pagsasalin gamit ang ilang iba't ibang mRNA na naglalaman ng magkatulad na pagkakasunud-sunod ng amino acid.
RISC effector complex
RNA interference,ang mga biological function na nagbibigay-daan sa paglutas ng maraming isyu na may kaugnayan sa protina complex, na nagsisiguro sa cleavage ng mRNA sa panahon ng interference. Itinataguyod ng RISC complex ang paghahati ng ATP sa ilang mga fragment.
Sa tulong ng pagsusuri ng X-ray diffraction, natukoy na sa pamamagitan ng ganitong kumplikado ang proseso ay makabuluhang pinabilis. Ang catalytic na bahagi nito ay itinuturing na mga protina ng argonaut, na naisalokal sa ilang mga lugar sa cytoplasm. Ang ganitong mga P-katawan ay kumakatawan sa mga lugar na may makabuluhang antas ng pagkasira ng RNA; nasa kanila na nakita ang pinakamataas na aktibidad ng mRNA. Ang pagkasira ng naturang mga complex ay sinamahan ng pagbaba sa kahusayan ng proseso ng interference ng RNA.
Mga paraan ng pagsugpo sa transkripsyon
Bilang karagdagan sa pagkilos nito sa antas ng translational inhibition, may epekto din ang RNA sa transcription ng gene. Ang ilang mga eukaryote ay gumagamit ng ganitong paraan upang matiyak ang katatagan ng istruktura ng genome. Salamat sa pagbabago ng mga histone, posibleng bawasan ang expression ng gene sa isang partikular na lugar, dahil ang naturang piraso ay napupunta sa anyo ng heterochromatin.
Ang
RNA interference at ang biological na papel nito ay isang mahalagang isyu na nararapat ng seryosong pag-aaral at pagsusuri. Upang magsagawa ng pananaliksik, ang mga seksyon ng chain na responsable para sa uri ng pagpapares ay isinasaalang-alang.
Halimbawa, para sa lebadura, ang pagsugpo sa transkripsyon ay eksaktong isinasagawa ng RISC complex, na naglalaman ng Chp1 fragment na may chromodomain, argonaut, at isang protina na mayroonghindi kilalang function Tas3.
Upang mahikayat ang pagbuo ng mga rehiyon ng heterochromatin, kinakailangan ang Dicer enzyme, RNA polymerase. Ang paghahati ng naturang mga gene ay humahantong sa isang paglabag sa histone methylation, humahantong sa isang pagbagal sa cell division, o isang kumpletong paghinto ng prosesong ito.
RNA editing
Ang pinakakaraniwang anyo ng prosesong ito sa mas matataas na eukaryote ay ang proseso ng pag-convert ng adenosine sa inosine, na nangyayari sa double strand ng RNA. Upang maisagawa ang gayong pagbabago, ginagamit ang enzyme adenosine deaminase.
Sa simula ng ikadalawampu't isang siglo, isang hypothesis ang iniharap, ayon sa kung saan, ang mekanismo ng RNA interference at pag-edit ng molekula ay kinilala bilang mga prosesong mapagkumpitensya. Iminumungkahi ng mga pag-aaral ng mammalian na mapipigilan ng pag-edit ng RNA ang transgene silencing.
Mga pagkakaiba sa pagitan ng mga organismo
Ito ay nakasalalay sa kakayahang makita ang dayuhang RNA, ilapat ang mga ito sa kurso ng pagkagambala. Para sa mga halaman, systemic ang epektong ito. Kahit na sa kaso ng isang bahagyang pagpapakilala ng RNA, ang isang tiyak na gene ay pinigilan sa buong katawan. Sa pagkilos na ito, ang RNA signal ay ipinapadala sa pagitan ng iba pang mga cell. Ang RNA polymerase ay nakikibahagi sa pagpapalakas nito.
Sa pagitan ng mga organismo ay may pagkakaiba sa paggamit ng mga dayuhang gene sa proseso ng RNA interference.
Sa mga halaman, ang proseso ng transportasyon ng siRNA ay nangyayari sa pamamagitan ng plasmodesmata. Ang pagmamana ng naturang RNA effect ay sinisiguro sa pamamagitan ng methylation ng mga promotor ng ilang partikular na gene.
Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mekanismong ito atAng mga halaman ay ang ideality ng kanilang mRNA complementarity, na, kasama ng RISC complex, ay nag-aambag sa kumpletong pagkasira ng molekula na ito.
Biological function
Ang system na pinag-uusapan ay isang mahalagang bahagi ng immune response sa mga dayuhang materyal. Halimbawa, ang mga halaman ay may ilang mga analogue ng Dicer protein, na ginagamit upang labanan ang maraming viral organism.
Ang
RNA ay maaaring ituring na isang plant-acquired na antiviral defense mechanism na na-trigger sa buong katawan.
Sa kabila ng katotohanan na mas kaunting protina ng Dicer ang ipinahayag sa mga selula ng hayop, maaari nating pag-usapan ang paglahok ng RNA sa pagtugon sa antiviral.
Sa kasalukuyan, ang mga immune response na nagaganap sa katawan ng mga tao at hayop ay bahagyang pinag-aralan.
Ang mga biologist ay nagpapatuloy sa pagsasaliksik, na sinusubukan hindi lamang na patunayan ang mga mekanismo ng kanilang paglitaw, kundi pati na rin upang makahanap ng mga paraan upang maimpluwensyahan ang mga pakikipag-ugnayan sa immune. Sa kaso ng matagumpay na pagpapaliwanag ng lahat ng mga nuances ng RNA interference, makokontrol ng mga siyentipiko ang mga biochemical reaction na ito at lumikha ng mga mekanismo ng proteksyon laban sa mga dayuhang katawan.
