Wat is RNA-inmenging? Hierdie term verwys na 'n stelsel vir die beheer van die aktiwiteit van gene in eukariotiese selle. 'n Soortgelyke proses vind plaas as gevolg van kort (nie meer as 25 nukleotiede per ketting) molekules van ribonukleïensuur.
RNA-interferensie word gekenmerk deur post-transkripsie-inhibisie van geenuitdrukking deur die vernietiging of deadenylering van mRNA.
Betekenis
Dit is gevind in die selle van baie eukariote: swamme, plante, diere.
RNA-inmenging word beskou as 'n belangrike manier om selle teen virusse te beskerm. Sy neem deel aan die proses van embriogenese.
Weens die kragtige en selektiewe aard van die effek van ribonukleïensuur op geenuitdrukking, kan ernstige biologiese navorsing in lewende organismes, selkulture uitgevoer word.
Voorheen het RNA-inmenging 'n ander naam gehad - co-onderdrukking. Na 'n gedetailleerde studie van hierdie proses, die ontvangs van die Nobelprys in Geneeskunde vir die studie van die meganisme van die voorkoms daarvan deur Andrew Fire en Craig Melo, is hierdie proses hernoem.
Geskiedenis
Wat is RNA-inmenging? Die ontdekking daarvan is te wyte aan ernstige voorlopige waarneming onder die invloed vanantisense RNA-inhibisie van uitdrukking in plantgene.
'n Tyd later het Amerikaanse wetenskaplikes wonderlike resultate gekry toe transgene in petunias ingebring is. Die navorsers het probeer om die geanaliseerde plant so te verander dat dit die blomme 'n meer versadigde skakering gee. Om dit te doen, het hulle addisionele kopieë van die geen vir die ensiem chalcone sintase, wat verantwoordelik is vir die vorming van die pers pigment, in die selle ingebring.
Maar die resultate van die studie was heeltemal onvoorspelbaar. In plaas van die verlangde verdonkering van die krone van die petunia, het die blomme van hierdie plant wit geword. Verminderde aktiwiteit van die ensiem chalkoonsintase word ko-onderdrukking genoem.
Belangrike punte
Volgende eksperimente het die effek op hierdie proses onthul van post-transkripsionele inhibisie van geenuitdrukking as gevolg van 'n toename in die vlak van mRNA-afbraak.
Destyds was dit bekend dat daardie plante wat spesiale proteïene uitdruk nie vatbaar is vir infeksie deur die virus nie. Dit is eksperimenteel vasgestel dat die verkryging van sulke weerstand bewerkstellig word deur 'n kort nie-koderende volgorde van virale RNA in die plantgeen in te bring.
RNA-inmenging, waarvan die meganisme nog nie ten volle verstaan word nie, is "virus-geïnduseerde gene-stilte" genoem.
Bioloë het die som van sulke verskynsels na-transkripsie-inhibisie van geenuitdrukking begin noem.
Andrew Fire en sy kollegas het daarin geslaag om die verband tussen 'n soortgelyke verskynsel en die bekendstelling van 'n stel semantieseRNA en antisense wat dubbelstrengs RNA vorm. Dit was sy wat erken is as die hoofrede vir die verskyning van die beskryfde proses.
Kenmerke van molekulêre meganismes
Die Giardia intestinalis Dicer-proteïen word gekataliseer deur dubbelstring-RNA te sny om klein interfererende RNA-fragmente te produseer. Die RNAase-domein is groen, die PAZ-domein is geel en die bindingshelix is blou.
Die toepassing van RNA-interferensie is gebaseer op eksogene en endogene weë.
Die eerste meganisme is gebaseer op die virusgenoom of is die resultaat van laboratoriumeksperimente. Sulke RNA word in klein fragmente in die sitoplasma gesny. Die tweede tipe word gevorm tydens die uitdrukking van individuele gene van 'n lewende organisme, byvoorbeeld pre-mikro-RNA. Dit behels die skepping van spesifieke stamlusstrukture binne die kern, wat mRNA's vorm wat in wisselwerking met die RISC-kompleks inwerk.
Klein steurende RNA's
Hulle is kettings wat bestaan uit 20-25 nukleotiede met nukleotied-uitsteeksels aan die punte. Elke ketting het 'n hidroksieldeel aan die 3'-punt en 'n fosfaatgroep by die 5'-deel. 'n Struktuur van hierdie tipe word gevorm as gevolg van die werking van die Dicer-ensiem op RNA wat haarnaaldjies bevat. Na splitsing word die fragmente deel van die katalitiese kompleks. Die argonaut-proteïen wikkel die RNA-dupleks geleidelik af, wat daartoe bydra dat slegs een "gids"-string in RISC agterlaat. Dit laat die effektorkompleks toe om na 'n spesifieke teiken-mRNA te soek. Wanneer jy aansluitsiRNA-RISC komplekse mRNA-afbraak vind plaas.
Hierdie molekules hibridiseer met een tipe teiken-mRNA, wat lei tot splitsing van die molekule.
mRNA
RNA-inmenging en plantbeskerming is onderling verwante prosesse.
mRNA bestaan uit 21-22 opeenvolgende nukleotiede van endogene oorsprong, wat betrokke is by die proses van individuele ontwikkeling van organismes. Die gene word getranskribeer om lang primêre transkripsies van pri-miRNA-transkripsies te vorm. Hierdie strukture het die vorm van 'n stamlus, hul lengte bestaan uit 70 nukleotiede. Hulle bevat 'n ensiem met RNase-aktiwiteit, sowel as 'n proteïen wat in staat is om dubbelstring-RNA te bind. Verder vind vervoer na die sitoplasma plaas, waar die resulterende RNA 'n substraat vir die Dicer-ensiem word. Verwerking kan op verskillende maniere plaasvind, afhangende van die tipe sel.
Dit is hoe RNA-interferensie werk. Die toepassing van die proses is nog nie volledig ondersoek nie.
Dit was byvoorbeeld moontlik om die moontlikheid van 'n ander pad van mRNA-verwerking vas te stel, wat nie van Diser afhang nie. In hierdie geval word die molekule deur die argonaut-proteïen gesny. Die verskil tussen miRNA en siRNA is die vermoë om translasie te inhibeer met verskeie verskillende mRNA's wat soortgelyke aminosuurvolgordes bevat.
RISC effektorkompleks
RNA-inmenging,waarvan die biologiese funksies baie kwessies wat verband hou met die proteïenkompleks kan oplos, wat die splitsing van mRNA tydens interferensie verseker. Die RISC-kompleks bevorder die verdeling van ATP in verskeie fragmente.
Met behulp van X-straaldiffraksie-analise is vasgestel dat deur middel van so 'n kompleks die proses aansienlik versnel word. Die katalitiese deel daarvan word as argonauteproteïene beskou, wat op sekere plekke in die sitoplasma gelokaliseer is. Sulke P-liggame verteenwoordig gebiede met beduidende vlakke van RNA-afbraak; dit is in hulle dat die hoogste mRNA-aktiwiteit opgespoor is. Die vernietiging van sulke komplekse gaan gepaard met 'n afname in die doeltreffendheid van die RNA-interferensieproses.
metodes van transkripsie-onderdrukking
Benewens die werking daarvan op die vlak van translasie-inhibisie, het RNA ook 'n effek op geentranskripsie. Sommige eukariote gebruik hierdie manier om die stabiliteit van die genoomstruktuur te verseker. Danksy die modifikasie van histone is dit moontlik om geenuitdrukking in 'n sekere area te verminder, aangesien so 'n stuk in die vorm van heterochromatien oorgaan.
RNA-inmenging en die biologiese rol daarvan is 'n belangrike kwessie wat ernstige studie en ontleding verdien. Om navorsing te doen, word daardie afdelings van die ketting wat vir die tipe paring verantwoordelik is, oorweeg.
Byvoorbeeld, vir gis word transkripsie-onderdrukking presies uitgevoer deur die RISC-kompleks, wat die Chp1-fragment bevat met die chromodomein, argonaut en 'n proteïen watonbekende funksie Tas3.
Om die vorming van heterochromatienstreke te veroorsaak, word die Dicer-ensiem, RNA-polimerase, benodig. Die verdeling van sulke gene lei tot 'n skending van histoonmetilering, lei tot 'n verlangsaming in seldeling, of 'n volledige stop van hierdie proses.
RNA-redigering
Die mees algemene vorm van hierdie proses in hoër eukariote is die proses om adenosien in inosien om te skakel, wat in die dubbelstring van RNA voorkom. Om so 'n transformasie uit te voer, word die ensiem adenosien deaminase gebruik.
Aan die begin van die een-en-twintigste eeu is 'n hipotese voorgehou, waarvolgens die meganisme van RNA-inmenging en redigering van die molekule as mededingende prosesse erken is. Soogdierstudies dui daarop dat RNA-redigering transgeenstilte kan voorkom.
Verskille tussen organismes
Dit lê in die vermoë om vreemde RNA waar te neem, dit toe te pas in die loop van inmenging. Vir plante is hierdie effek sistemies. Selfs in die geval van 'n effense bekendstelling van RNA, word 'n sekere geen deur die liggaam onderdruk. Met hierdie aksie word die RNA-sein tussen ander selle oorgedra. RNA-polimerase neem deel aan die amplifikasie daarvan.
Tussen organismes is daar 'n verskil in die gebruik van vreemde gene in die proses van RNA-inmenging.
In plante vind die proses van siRNA-vervoer deur plasmodesmata plaas. Die oorerwing van sulke RNA-effekte word verseker deur metilering van die promotors van sekere gene.
Die belangrikste verskil tussen hierdie meganisme enplante is die idealiteit van hul mRNA-komplementariteit, wat saam met die RISC-kompleks bydra tot die volledige afbraak van hierdie molekule.
Biologiese funksies
Die betrokke sisteem is 'n belangrike komponent van die immuunrespons op vreemde materiale. Plante het byvoorbeeld verskeie analoë van die Dicer-proteïen, wat gebruik word om talle virale organismes te beveg.
RNA kan beskou word as 'n plantverworwe antivirale verdedigingsmeganisme wat regdeur die liggaam geaktiveer word.
Ondanks die feit dat baie minder Dicer-proteïen in dierselle uitgedruk word, kan ons praat oor die deelname van RNA in die antivirale reaksie.
Tans is die immuunreaksies wat in die liggaam van mense en diere voorkom, gedeeltelik bestudeer.
Bioloë gaan voort met navorsing en probeer nie net om die meganismes van hul voorkoms te staaf nie, maar ook om maniere te vind om immuuninteraksies te beïnvloed. In die geval van 'n suksesvolle verduideliking van al die nuanses van RNA-inmenging, sal wetenskaplikes in staat wees om hierdie biochemiese reaksies te beheer en meganismes van beskerming teen vreemde liggame te skep.
