«El ARNsi o ARN pequeño de interferencia es una molécula más pequeña de ARN de 22 a 25 pares de bases de longitud que tiene un saliente de dinucleótidos en el 3′, interfiere en la síntesis de proteínas bloqueando la traducción».
La presencia del ARN de doble cadena en una célula es una señal de peligro para ella. Como los tres principales tipos de ARN en nosotros son de cadena simple.
El ARNd no se encuentra en nuestras células porque nuestro material genético es el ADN no el ARN. el ARNd es material genético de algunos retrovirus por lo tanto,
Si el ARNd está presente, es una señal de infección, esto infectará las células también y puede causar la muerte celular.
Nota: el ADN ribosómico contiene alguna cantidad de dsARN y algunas moléculas de ARN de horquilla también.
El ARN es un tipo de ácido nucleico que está presente en el núcleo de una célula. Aunque no es un material genético en los eucariotas, algunos de los virus conocidos como retrovirus tienen ARN como material genético.
El ADN es material genético en todos los eucariotas y procariotas, excepto los retrovirus.
El ARN es un ácido ribonucleico formado por el azúcar ribosa en lugar del azúcar desoxirribosa del ADN.
Para más detalles, sobre el ARN puedes leer nuestro artículo sobre el ARN: ARN: Estructura y Función
Primero, permítame informarle sobre el ARN;
El ARN es ácido ribonucleico, ARNt, ARNr y ARNm son tres tipos diferentes de ARN presentes en una célula.
El ARNt es un ARN de transferencia que ayuda a transferir la información para la síntesis de proteínas, el ARNr es un ARN ribosómico situado en el ribosoma, lee el orden de los aminoácidos y el ARNm es un ARN mensajero.
El ARNm o ARN mensajero tiene toda la información para codificar una determinada proteína.
Funcionalmente, el ARNm se transcribe desde el ADN y se traduce en la proteína a través de la vía de la traducción.
El ARNhc, el ARNm y el ARNsi también son algunos de los tipos subsidiarios de ARN presentes en menor cantidad para la regulación de la expresión génica.
En el presente artículo, aprenderemos el siRNA, su significado y sus aplicaciones clínicas. Confíe en que este artículo aclarará sus fundamentos sobre el siRNA.
Así que empecemos,
Temas clave:
El trozo más pequeño de ARN de doble cadena que tiene un dinucleótido en el extremo 3′ que funcionalmente, degrada el ARNm e impide la síntesis de proteínas son los ARNsi.
El ARNsi, también conocido como ácido ribonucleico de interferencia pequeño o ARN silenciador, es una molécula que impide la expresión del gen.
Todo el proceso de silenciamiento del gen a través del ARNsi se denomina mecanismo de ARN de interferencia o siRNA knockdown.
El ARNsi es funcional y estructuralmente diferente de los otros tipos de ARN.
Generalmente, los otros ARN son monocatenarios y están formados por la cadena larga de polinucleótidos.
Por otro lado,
El ARNsi es de doble cadena, corto y de 20 a 25 nucleótidos de longitud.
La fuente de ARNsi es exógena.
Funcionalmente, bloquea la expresión de los genes.
Aparte de todo esto, uno de los caracteres únicos del ARNsi es la presencia del dinucleótido saliente 3′ OH. Véase la figura,
La estructura del ARNsi que tiene una hebra guía, una hebra pasajera y el dinucleótido saliente en los 3 extremos.
El ARNsi es una estructura de doble hebra en la que una hebra se conoce como hebra guía y otra hebra se llama hebra pasajera. También se denomina cadena en sentido y cadena en antisentido, respectivamente.
En el año 1999, David Baulcombe y colaboradores explicaron el papel del siRNA en la modificación post-transcripcional.
La función del siRNA:
La función principal del siRNA es proteger a la célula de los ataques del mRNA exógeno.
Funcionalmente, el siRNA degrada el mRNA en crecimiento (tanto exógeno como endógeno) y detiene la expresión del gen.
El origen del siRNA es exógeno, proviene de las infecciones virales.
Las células eucariotas tienen un sistema de defensa que responde muy bien llamado ARN de interferencia.
Ahora vamos a entender todo el mecanismo en detalle,
El ARN de interferencia a menudo denotado como ARNi es un proceso biológico para la degradación del ARNm y el posterior silenciamiento del gen.
En 1998, Fire y Mello desplegaron el mecanismo del ARN de interferencia. El papel del siRNA en la interferencia del RNA fue descubierto en 1999.
Una vez que el retrovirus infecta una célula inserta su dsRNA en nuestra célula.
La proteína especializada llamada dicer que tiene iones de manganeso tetraméricos corta o escinde el dsRNA en trozos más pequeños.
Un tipo especial de RNasa, el dicer escinde el ARN de una manera que produce el dinucleotide overhang.
Estos fragmentos más pequeños de dsRNA se incorporan al complejo proteico que tiene múltiples subunidades y forman el complejo de silenciamiento inducido por RNAi, RISC.
El RISC encuentra el objetivo de ARNm apropiado y lo escinde mediante una combinación de actividad endo y exonucleasa.
Estos dsRNAs más pequeños tienen una longitud de ~22 a 25 pares de bases y se denominan ARN de interferencia pequeño o siRNA.
El siRNA también tiene el grupo fosfato en el extremo 5′ del mismo.
También, como hemos discutido, tiene el dinucleótido voladizo. Se cree que el saliente de dinucleótidos se origina debido a la actividad de los iones de manganeso presentes en el dicer.
La hebra guiada de ARNsi guía al complejo proteico para encontrar la secuencia complementaria de ARNd presente en una célula, una vez que la reconoce, se escinde y se destruye.
De este modo, el mecanismo de defensa natural de interferencia de ARN defiende a la célula de la infección vírica a través del ARNsi.
También puede destruir el ARNm de nosotros encontrando el ARNm complementario por lo que modifica las propiedades del cromosoma alterando el perfil epigenético del genoma.
Aplicaciones del siRNA:
El presente mecanismo está presente de forma activa en casi todos los eucariotas y funciona contra las infecciones virales.
Actualmente, los científicos están utilizando este conocimiento para el silenciamiento de genes y la detención de la expresión génica para usos terapéuticos.
Los científicos están sintetizando ahora las moléculas artificiales de ARNsi específicas para el ARNm de un gen que desean bloquear.
Al utilizar los métodos artificiales de transferencia basados en vectores virales o no virales, el siRNA puede insertarse en la célula.
Lea más sobre la transferencia de genes basada en vectores virales y no virales: Terapia génica: Tipos, Vectores , Proceso, Aplicaciones y Limitaciones
El ARNm objetivo se destruye y la síntesis de proteínas se regula por este mecanismo.
Los científicos están intentando utilizar el método de silenciamiento génico mediado por ARNsi para los genes cancerígenos.
El método mediado por ARNsi se utiliza en el método de knockout y knockdown de genes para suprimir la expresión génica.
Se utiliza en la validación de objetivos.
También se utiliza en el análisis de vías e identificaciones de vías como la citocinesis, la señalización de la insulina y el mecanismo de defensa celular, etc.
Además, es aplicable en el estudio de redundancia de genes y en los estudios funcionales de genes.
La terapia de ARNsi mediada por nanopartículas de carbono y sin carbono se utiliza en la administración de fármacos en el cerebro.
Desafíos en el siRNA:
La interferencia de ARN por ARNsi es un enfoque novedoso, los investigadores no son muy conscientes de cómo utilizarlo, numerosos problemas asociados con el uso de ARNsi en la terapéutica,
La nucleasa presente en el plasma y el tejido degrada las moléculas oligo de ARNsi extranjeras, sin embargo, el ARNsi a través de nanopartículas mostró algunos resultados prometedores, como dijimos en la sección anterior.
Además, el efecto de la presente terapia es menor y específico del tejido, por lo que se restringe a los sitios localizados.
Debido a su mayor tamaño, es muy difícil hacerlo pasar a través de la membrana celular, aunque los nanovectores pueden transferir el ARNsi de forma eficaz.
La no focalización del siRNA es uno de los principales retos en la investigación del siRNA, ya que también degrada otros mRNAs.
Ahora es muy difícil utilizar el siRNA para las aplicaciones terapéuticas, debido a estos desafíos, sin embargo, será aplicable en el futuro.
Ejemplo de siRNA terapéutico:
| SM2181 | AUCUGAAGAAGGAGAAAAATT | UCCUUUUUUUUUCGAAUTT | Inhibición del 2% del mRNA | 0.3 nM |
| SM2172 | AUCUGAAGAAGGAGAAAAATT | UUUUUCCUUUCAGAUTT | 88 % de inhibición del ARNm objetivo | 0.3 nM |
Ahora, estos son los dos ejemplos del ARNsi con la cadena en sentido y la cadena en antisentido, uno con la mayor actividad y otro con la menor actividad. Además, la tabla muestra la concentración de siRNA.
Los datos del siRNA ya están disponibles en siRNAmod.
- Historia del ADN: La estructura y la función del ADN
- ARN: Estructura y función
Conclusión:
Las terapias mediadas por ARNsi son una de las herramientas más prometedoras para los campos biofarmacéuticos. La especificidad es uno de los principales obstáculos en los últimos días, aunque, puede ser una herramienta de diagnóstico para la vida el tratamiento de trastornos como el cáncer en el futuro.
Aunque los vectores virales y no virales, como los sistemas de administración basados en lípidos, péptidos, oligo y polímeros, ya están disponibles para el siRNA, cada método tiene algunas limitaciones.