„Die siRNA oder kleine interferierende RNA ist ein 22 bis 25 Basenpaare langes, kleineres RNA-Molekül mit einem Dinukleotidüberhang an der 3′-Stelle, das die Proteinsynthese stört, indem es die Übersetzung blockiert.“
Das Vorhandensein der doppelsträngigen RNA in einer Zelle ist ein Zeichen der Gefahr für sie. Die dsRNA kommt in unseren Zellen nicht vor, weil unser genetisches Material aus DNA und nicht aus RNA besteht. Die dsRNA ist das genetische Material einiger Retroviren,
Wenn dsRNA vorhanden ist, ist das ein Zeichen für eine Infektion, die auch die Zellen infizieren und den Zelltod verursachen kann.
Hinweis: Die ribosomale DNA enthält auch eine gewisse Menge an dsRNA und einige Haarnadel-RNA-Moleküle.
Die RNA ist eine Art von Nukleinsäure, die im Kern einer Zelle vorhanden ist. Obwohl sie bei Eukaryoten kein genetisches Material ist, haben einige der Viren, die als Retroviren bekannt sind, RNA als ihr genetisches Material.
Die DNA ist genetisches Material in allen Eukaryoten und Prokaryoten, außer in Retroviren.
Die RNA ist eine Ribonukleinsäure, die aus dem Ribosezucker anstelle des Desoxyribosezuckers der DNA besteht.
Weitere Informationen zur RNA finden Sie in unserem Artikel über RNA: RNA: Struktur und Funktion
Zunächst möchte ich kurz auf die RNA eingehen;
Die RNA ist Ribonukleinsäure, tRNA, rRNA und mRNA sind drei verschiedene Arten von RNA, die in einer Zelle vorkommen.
Die tRNA ist eine Transfer-RNA, die bei der Übertragung der Informationen für die Proteinsynthese hilft, die rRNA ist eine ribosomale RNA, die sich im Ribosom befindet und die Reihenfolge der Aminosäuren abliest und die mRNA ist eine Boten-RNA.
Die mRNA oder Boten-RNA enthält alle Informationen für die Codierung eines bestimmten Proteins.
Funktionell wird die mRNA von der DNA transkribiert und über den Weg der Translation in das Protein übersetzt.
Die shRNA, miRNA und siRNA gehören ebenfalls zu den untergeordneten RNA-Typen, die in geringer Menge zur Regulierung der Genexpression vorhanden sind.
In diesem Artikel werden wir die siRNA, ihre Bedeutung und ihre klinischen Anwendungen kennenlernen. Vertrauen Sie mir, dieser Artikel wird Ihre Grundlagen über siRNA klären.
Fangen wir also an,
Schlüsselthemen:
Die kleineren doppelsträngigen RNA-Stücke mit einem Dinukleotidüberhang am 3′-Ende, die funktionell die mRNA abbauen und die Proteinsynthese verhindern, sind siRNAs.
Die siRNA, die auch als small interfering ribonucleic acid oder silencing RNA bezeichnet wird, ist ein Molekül, das die Genexpression verhindert.
Der gesamte Prozess des Gen-Silencing durch die siRNA wird als Mechanismus der RNA-Interferenz oder siRNA-Knockdown bezeichnet.
Die siRNA unterscheidet sich funktionell und strukturell von den anderen RNA-Typen.
Im Allgemeinen sind andere RNAs einzelsträngig und bestehen aus einer langen Polynukleotidkette.
Die siRNA hingegen ist doppelsträngig, kurz und 20 bis 25 Nukleotide lang.
Die Quelle der siRNA ist exogen.
Funktionell blockiert sie die Genexpression.
Abgesehen von all diesen Merkmalen ist eines der einzigartigen Merkmale der siRNA das Vorhandensein des 3′-OH-Dinukleotidüberhangs. Siehe Abbildung,
Die Struktur der siRNA mit einem geführten Strang, einem Passagierstrang und dem Dinukleotidüberhang an den 3 Enden.
Die siRNA ist eine doppelsträngige Struktur, bei der ein Strang als Führungsstrang und ein anderer Strang als Passagierstrang bezeichnet wird. Sie wird auch als Sense-Strang bzw. Antisense-Strang bezeichnet.
Im Jahr 1999 erläuterten David Baulcombe und Mitarbeiter die Rolle der siRNA bei der post-transkriptionellen Modifikation.
Die Funktion der siRNA:
Die Hauptfunktion der siRNA besteht darin, die Zelle vor den Angriffen der exogenen mRNA zu schützen.
Funktionell degradiert die siRNA die wachsende mRNA (sowohl exogene als auch endogene) und stoppt die Genexpression.
Der Ursprung der siRNA ist exogen, sie stammt aus der viralen Infektion.
Die eukaryotischen Zellen haben ein sehr gut reagierendes Abwehrsystem, die RNA-Interferenz.
Lassen Sie uns nun den gesamten Mechanismus im Detail verstehen,
RNA-Interferenz, oft als RNAi bezeichnet, ist ein biologischer Prozess für den Abbau von mRNA und das anschließende Gen-Silencing.
Im Jahr 1998 entfalteten Fire und Mello den Mechanismus der RNA-Interferenz. Die Rolle der siRNA bei der RNA-Interferenz wurde 1999 entdeckt.
Wenn das Retrovirus eine Zelle infiziert, fügt es seine dsRNA in unsere Zelle ein.
Das spezialisierte Protein namens Dicer, das ein tetrameres Mangan-Ion enthält, schneidet oder spaltet die dsRNA in kleinere Stücke.
Der Dicer ist eine spezielle Art von RNase, die die RNA so spaltet, dass der Dinukleotidüberhang entsteht.
Diese kleineren Fragmente der dsRNA werden dann in einen Proteinkomplex mit mehreren Untereinheiten eingebaut und bilden den RNAi-induzierten Silencing-Komplex, RISC.
Der RISC findet das passende mRNA-Ziel und spaltet es durch eine Kombination aus Endo- und Exonuklease-Aktivität.
Diese kleineren dsRNAs sind ~22 bis 25 Basenpaare lang und werden small interfering RNA oder siRNA genannt.
Die siRNA haben auch die Phosphatgruppe am 5′-Ende.
Außerdem hat sie, wie wir bereits besprochen haben, einen Dinukleotidüberhang. Es wird angenommen, dass der Überhang der Dinukleotide durch die Aktivität der Mangan-Ionen im Dicer entsteht.
Der geführte Strang der siRNA leitet den Proteinkomplex dazu an, die komplementäre dsRNA-Sequenz in der Zelle zu finden, und sobald sie erkannt ist, wird sie gespalten und zerstört.
Auf diese Weise verteidigt der natürliche RNA-Interferenz-Abwehrmechanismus die Zelle mit Hilfe der siRNA gegen die virale Infektion.
Auch kann sie die mRNA von uns zerstören, indem sie die komplementäre mRNA findet und so die Eigenschaften des Chromosoms durch Veränderung des epigenetischen Profils des Genoms modifiziert.
Anwendungen von siRNA:
Der gegenwärtige Mechanismus ist in fast allen Eukaryoten aktiv und wirkt gegen virale Infektionen.
Heutzutage nutzen Wissenschaftler dieses Wissen, um Gene zum Schweigen zu bringen und die Genexpression für therapeutische Zwecke zu stoppen.
Wissenschaftler synthetisieren jetzt künstliche siRNA-Moleküle, die spezifisch für die mRNA eines Gens sind, das sie blockieren wollen.
Mit Hilfe der auf viralen Vektoren oder nicht-viralen Vektoren basierenden künstlichen Übertragungsmethoden kann die siRNA in die Zelle eingebracht werden.
Lesen Sie mehr über virale und nicht-virale vektorbasierte Gentransfermethoden: Gentherapie: Arten, Vektoren, Verfahren, Anwendungen und Grenzen
Die zielgerichtete mRNA wird zerstört und die Proteinsynthese wird durch diesen Mechanismus reguliert.
Wissenschaftler versuchen nun, das siRNA-vermittelte Gen-Silencing-Verfahren für krebsverursachende Gene einzusetzen.
Die siRNA-vermittelte Methode wird bei der Gen-Knockout- und Gen-Knockdown-Methode zur Unterdrückung der Genexpression eingesetzt.
Sie wird bei der Zielvalidierung eingesetzt.
Sie wird auch bei der Analyse von Signalwegen und der Identifizierung von Signalwegen wie Zytokinese, Insulinsignalisierung und Zellverteidigungsmechanismen usw. verwendet.
Sie ist außerdem bei der Untersuchung der Genredundanz und bei funktionellen Genstudien anwendbar.
Die auf Kohlenstoff basierende und nicht auf Kohlenstoff basierende Nanopartikel-vermittelte siRNA-Therapie wird für die Medikamentenverabreichung an das Gehirn verwendet.
Herausforderungen für die siRNA:
Die RNA-Interferenz durch siRNA ist ein neuartiger Ansatz, Forscher sind sich nicht sehr bewusst, wie sie zu verwenden, zahlreiche Probleme im Zusammenhang mit der Verwendung von siRNA in der Therapeutik,
Die Nuklease im Plasma und im Gewebe baut die fremden siRNA-Oligomoleküle ab, aber die siRNA über Nanopartikel zeigte einige vielversprechende Ergebnisse, wie wir im obigen Abschnitt erwähnt.
Außerdem ist die Wirkung der vorliegenden Therapie weniger und gewebespezifisch, so dass sie auf die lokalisierten Stellen beschränkt ist.
Aufgrund ihrer größeren Größe ist es sehr schwierig, sie durch die Zellmembran zu transportieren, obwohl Nanovektoren die siRNA effektiv übertragen können.
Das Off-Targeting der siRNA ist eine der größten Herausforderungen in der siRNA-Forschung, da sie auch andere mRNAs abbaut.
Es ist sehr schwierig, die siRNA für die therapeutischen Anwendungen jetzt zu verwenden, wegen dieser Herausforderungen, ungeachtet dessen, wird es in Zukunft anwendbar sein.
Beispiel für therapeutische siRNA:
| SM2181 | AUCUGAAGAAGGAGAAAAATT | UCCUUUCUUUCUUUCGAAUTT | 2% mRNA Hemmung | 0.3 nM |
| SM2172 | AUCUGAAGAAGGAGAAAAATT | UUUUUCUCCUUCUUCAGAUTT | 88 % Ziel-mRNA-Hemmung | 0.3 nM |
Das sind die beiden Beispiele für die siRNA mit dem Sense-Strang und dem Antisense-Strang, eine mit der höheren Aktivität und eine mit der geringeren Aktivität. In der Tabelle ist auch die Konzentration der siRNA angegeben.
Die Daten für die siRNA sind jetzt auf siRNAmod verfügbar.
- DNA-Geschichte: Die Struktur und Funktion der DNA
- RNA: Struktur und Funktion
Fazit:
SiRNA-vermittelte Therapien sind eines der vielversprechendsten Werkzeuge für die biopharmazeutischen Bereiche. Die Spezifität ist eines der größten Hindernisse in den letzten Tagen, obwohl es ein diagnostisches Werkzeug für die Behandlung von Krankheiten wie Krebs in der Zukunft sein kann.
Obwohl virale und nicht-virale Vektoren wie lipidbasierte, peptidbasierte, oligobasierte und polymervermittelte Verabreichungssysteme für siRNA jetzt verfügbar sind, hat jede Methode einige Einschränkungen.