Παρεμβολή RNA

Τα κύτταρα χρησιμοποιούν το ένζυμο dicer για να κοντύνουν τη διπλή αλυσίδα του RNA για να δημιουργήσουν θραύσματα ή small interfering RNA ή microRNA. Μία εξωγενής προέλευση διπλή αλυσίδα dsRNA ή ένα ενδογενές προ-miRNA μπορεί να επεξεργαστεί από το dicer και να ενσωματωθεί στο σύμπλοκο αυτό (RNA-induced silencing complex) (RISC), το οποίο στοχεύει στο μονής αλυσίδας αγγελιοφόρο RNA (μεταφέρει τη γενετική πληροφορία) και να προκαλέσει την καταστολή της μετάφρασης των στοχεσθέντων γονιδίων;

Η παρεμβολή RNA (RNA interference ή RNAi) είναι ένας μηχανισμός ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης στην οποία το RNA καταστέλλει την έκφραση συμπληρωματικών προς αυτό γονιδίων. Φυλογενετικά ο μηχανισμός αυτός φαίνεται να έχει προέλθει από πρώιμους αντι-ιικούς μηχανισμούς ανοσίας και παίζει σημαντικό ρόλο στην γονιδιακή ρύθμιση, εξελικτική βιολογία και διατήρηση του γονιδιώματος. Οι Fire και Mello βραβεύθηκαν το 2006 με το Νόμπελ στην Ιατρική για την έρευνά τους και τις ανακαλύψεις τους στην παρεμβολή του RNA.

Ο μηχανισμός RNAi

Ο μηχανισμός RNAi άρχεται από το ένζυμο Dicer, το οποίο διασπά την διπλή αλυσίδα RNA (dsRNA) για να δημιουργήσει κοντά θραύσματα διπλής αλυσίδας 20–25 ζευγών βάσεων. Το ειδικό αυτό RNA ανακαλύφθηκε όταν παρατηρήθηκε ότι τόσο η νοηματική όσο και η αντινοηματική ακολουθία του RNA, ήταν εξίσου αποτελεσματικές στην καταστολή της γονιδιακής έκφρασης συγκεκριμένων γονιδίων. Παρασκευάσματα οποιουδήποτε τύπου (υποθετικά) μονόκλωνου RNA περιείχε προσμίξεις μικρών ποσοτήτων δίκλωνου RNA. Μελέτες in vitro δείχνουν ότι το δίκλωνο RNA αποικοδομείται (με δαπάνη ΑΤΡ) παράγοντας ολιγονουκλεοτίδια μήκους 21-23 βάσεων. Αυτά τα μικρά τμήματα RNA oνομάστηκαν μικρά παρεμβαλλόμενα RNA (siRNA, short interference RNA). Δημιουργούνται με αποκοπές στα 3’ άκρα ενός μεγαλύτερου δίκλωνου RNA και προκύπτουν siRNA θραύσματα, (δίκλωνα) με ανισοτελή άκρα μήκους 2 βάσεων. To ίδιο ένζυμο (Dicer) που δημιουργεί τα microRNA καταλύει τη διάσπαση αυτή. Συνεπώς τα miRNA έχουν μήκος περίπου 22bp και παράγονται σε πολλά ευκαρυωτικά κύτταρα από τη διάσπαση μεγαλύτερων μεταγράφων. Λειτουργούν με σύζευξη βάσεων πάνω στο mRNA στόχο σχηματίζοντας δίκλωνες περιοχές πού είναι επιδεκτικές στη διάσπαση από ενδονουκλεάσες. Η αποικοδόμηση του mRNA-στόχου παρεμποδίζει και την έκφρασή του. Η ρύθμιση του mRNA με micro-RNA βρίσκει απομίμηση στο φαινόμενο της παρεμβολής RNA (RNA interference).

Εφαρμογή της τεχνικής

Παράδειγμα φυτού στο οποίο τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τις χρωστικές έχουν κατασταλεί με RNAi. Το αριστερό φυτό είναι ο θετικός μάρτυρας, το δεξί περιέχει τρανσγονίδια που καταστέλλουν τα γονίδια της χρωστικής του λουλουδιού.

Η τεχνική του RNA interference χρησιμοποιείται σήμερα εκλεκτικά στην καταστολή ευκαρυωτικών γονιδίων. Η τεχνική των RNAi αποτελεί τη μέθοδο εκλογής για την απενεργοποίηση ευκαρυωτικών γονιδίων και περιλαμβάνει την εισαγωγή μικρών δίκλωνων RNA, των οποίων ο ένας κλώνος είναι συμπληρωματικός του RNA στόχου και επάγουν την αποικοδόμησή του. Τα RNA interference σχετίζονται με φυσικές λειτουργίες καταστολής της γονιδιακής έκφρασης. Φυτά και μύκητες παρουσιάζουν τέτοιου τύπου καταστολή RNA (post transcriptional gene silencing), στην οποία δίκλωνο dsRNA παρεμποδίζει την έκφραση ενός γονιδίου. Μία “πρόχειρη” πηγή τέτοιου RNA στόχου μπορεί να είναι ένας πολλαπλασιαζόμενος ιός, και ο φυσικός μηχανισμός μπορεί να έχει εξελιχθεί σαν άμυνα εναντίον ιικών μολύνσεων. Όταν ένας ιός μολύνει φυτικό κύτταρο, ο σχηματισμός του dsRNA προκαλεί την καταστολή της έκφρασής του από το φυτικό γονιδίωμα. Το siRNA μπορεί να εξαπλωθεί σ’ όλο το φυτό συστημικά, πιθανόν και μέσω της κίνησης του ίδιου του ιού. Έτσι, μία RNA-εξαρτώμενη RNA πολυμεράση μπορεί να χρησιμοποιεί το siRNA σαν εκμαγείο και να παράγει πολλαπλά αντίγραφά του που καταστέλλουν τον RNA-στόχο.

Πηγές και εξωτερικοί σύνδεσμοι

• ΜικροRNA
• Animation of the RNAi process,
• NOVA scienceNOW explains RNAi
• RNA interference Database
• RNAi News Αρχειοθετήθηκε 2021-03-06 στο Wayback Machine.
• [1] Αρχειοθετήθηκε 2019-08-10 στο Wayback Machine.
• [2]