”SiRNA eli pieni häiritsevä RNA on 22-25 basepairin pituinen pienempi RNA-molekyyli, jolla on 3′-osassa dinukleotidi-ylitys, joka häiritsee proteiinisynteesiä estämällä translaation.”
Kaksoisjuosteisen RNA:n läsnäolo solussa on merkki vaarasta sille. Koska tärkeimmät kolme RNA-tyyppiä meissä ovat yksijuosteisia.
DsRNA:ta ei esiinny soluissamme, koska perintöaineksemme on DNA:ta, ei RNA:ta. dsRNA on joidenkin retrovirusten perintöainesta, joten
Jos dsRNA:ta esiintyy, se on merkki infektiosta, tämä tarttuu myös soluihin ja voi aiheuttaa solukuoleman.
Huomaa: ribosomaalinen DNA sisältää jonkin verran dsRNA:ta ja myös joitakin hiusneula-RNA-molekyylejä.
RNA on eräänlainen nukleiinihappo, jota on solun ytimessä. Vaikka se ei ole perintöainesta eukaryooteissa, joillakin retroviruksina tunnetuilla viruksilla on RNA:ta perintöaineksenaan.
DNA on perintöainesta kaikissa eukaryooteissa ja prokaryooteissa, paitsi retroviruksissa.
RNA on ribonukleiinihappo, joka koostuu riboosisokerista DNA:n deoksiriboosisokerin sijaan.
Lue tarkemmin, RNA:sta voit lukea artikkelimme RNA:sta: RNA: Structure and Function
Aluksi kerron lyhyesti RNA:sta;
RNA on ribonukleiinihappo, tRNA, rRNA ja mRNA ovat kolme erilaista solussa esiintyvää RNA:ta.
TRNA on transfer-RNA, joka auttaa tiedon siirtämisessä proteiinisynteesiä varten, rRNA on ribosomissa sijaitseva ribosomaalinen RNA, joka lukee aminohappojen järjestyksen ja mRNA on messenger-RNA.
MRNA:ssa eli messenger-RNA:ssa on kaikki tieto tietyn proteiinin koodaamiseksi.
Toiminnallisesti mRNA transkriboidaan DNA:sta ja käännetään proteiiniksi translaatiopolun kautta.
ShRNA, miRNA ja siRNA ovat myös joitakin toissijaisia RNA-tyyppejä, joita esiintyy vähäisessä määrin geeniekspression säätelyssä.
Tässä artikkelissa tutustumme siRNA:han, sen merkitykseen ja sen kliinisiin sovelluksiin. Luota minuun, tämä artikkeli selventää siRNA:n perusteita.
Aloitetaan siis,
Keskeiset aiheet:
SiRNA:t ovat pienempiä kaksisäikeisiä RNA:n kappaleita, joilla on 3′-päässä dynukleotidi-ylityskohta, jotka toiminnallisesti hajottavat mRNA:ta ja estävät proteiinisynteesiä.
SiRNA tunnetaan myös nimellä pieni häiritsevä ribonukleiinihappo tai vaimentava RNA on molekyyli, joka estää geeniekspression.
Koko siRNA:n avulla tapahtuvaa geenin vaimentamista kutsutaan RNA-interferenssimekanismiksi tai siRNA knockdowniksi.
SiRNA on toiminnallisesti ja rakenteellisesti erilainen kuin muun tyyppiset RNA:t.
Yleensä muut RNA:t ovat yksisäikeisiä ja koostuvat pitkästä polynukleotidiketjusta.
Toisaalta
SiRNA on kaksisäikeinen, lyhyt ja 20-25 nukleotidin pituinen.
SiRNA:n lähde on eksogeeninen.
Funktionaalisesti se estää geeniekspression.
Kaiken tämän lisäksi yksi siRNA:n ainutlaatuisista piirteistä on 3′ OH-dinukleotidijänteen läsnäolo. Katso kuva,
SiRNA:n rakenne, jossa on ohjattava säie, matkustajasäie ja dynukleotidi-ylitys 3:ssa päässä.
SiRNA on kaksisäikeinen rakenne, jossa toista säiettä kutsutaan ohjattavaksi säikeeksi ja toista säiettä matkustajasäikeeksi. Sitä kutsutaan myös sense-juosteeksi ja antisense-juosteeksi.
Vuonna 1999 David Baulcombe työtovereineen selitti siRNA:n roolin transkription jälkeisessä muokkauksessa.
SiRNA:n tehtävä:
SiRNA:n tärkein tehtävä on suojata solua eksogeenisen mRNA:n hyökkäyksiltä.
Funktionaalisesti siRNA hajottaa kasvavan mRNA:n (eksogeenisen sekä endogeenisen) ja pysäyttää geeniekspression.
SiRNA:n alkuperä on eksogeeninen, se on peräisin virusinfektioista.
Eukaryoottisoluilla on erittäin hyvin reagoiva puolustusjärjestelmä nimeltä RNA-interferenssi.
Ymmärtäkäämme nyt koko mekanismi yksityiskohtaisesti,
RNA-interferenssi, jota usein nimitetään RNAi:ksi, on biologinen prosessi mRNA:n hajottamiseksi ja sitä seuraavaksi geenin vaimentamiseksi.
Vuonna 1998 Fire ja Mello avasivat RNA-interferenssin mekanismin. SiRNA:n rooli RNA-interferenssissä löydettiin vuonna 1999.
Kun retrovirus tarttuu soluun, se lisää dsRNA:nsa soluumme.
Erikoistunut proteiini nimeltä dicer, jolla on tetrameeriset mangaani-ionit, leikkaa tai pilkkoo dsRNA:n pienemmiksi paloiksi.
Erityinen RNaasityyppi, dicer pilkkoo RNA:ta tavalla, joka tuottaa dynukleotidijänteen.
Nämä pienemmät dsRNA:n palaset liitetään sitten proteiinikompleksiin, joilla on useita alayksiköitä ja jotka muodostavat RNAi-indusoidun hiljentämiskompleksin, RISC:n.
RISC löytää sopivan mRNA-kohteen ja pilkkoo sen endo- ja eksonukleaasiaktiivisuuden yhdistelmällä.
Nämä pienemmät dsRNA:t ovat ~22-25 basepairin pituisia, ja niitä kutsutaan pieneksi häiritseväksi RNA:ksi tai siRNA:ksi.
SiRNA:lla on myös fosfaattiryhmä 5′-päässä.
Ja kuten keskustelimme, sillä on myös dynukleotidi-ylitys. Uskotaan, että dinukleotidien ylikoroke on syntynyt dicerissä olevien mangaani-ionien aktiivisuuden ansiosta.
SiRNA:n ohjattu säie ohjaa proteiinikompleksia etsimään solussa olevan komplementaarisen dsRNA-sekvenssin, ja kun se on tunnistettu, se pilkotaan ja tuhotaan.
Siten luonnollinen RNA-interferenssin puolustusmekanismi puolustaa solua virusinfektiolta siRNA:n avulla.
Se voi myös pystyä tuhoamaan meidän mRNA:n löytämällä komplementaarisen mRNA:n näin se muuttaa kromosomin ominaisuuksia muuttamalla genomin epigeneettistä profiilia.
SiRNA:n sovellukset:
Nykyinen mekanismi on aktiivisesti läsnä lähes kaikissa eukaryooteissa ja toimii virusinfektioita vastaan.
Tänä päivänä tutkijat käyttävät tätä tietoa geenien vaimentamiseen ja geeniekspression pysäyttämiseen terapeuttista käyttöä varten.
Tutkijat syntetisoivat nykyään keinotekoisia siRNA-molekyylejä, jotka ovat spesifisiä sen geenin mRNA:lle, jonka geenin ekspressiota he haluavat estää.
Käyttämällä virusvektoripohjaisia ei-virusvektoripohjaisia keinotekoisia siirtomenetelmiä siRNA voidaan lisätä soluun.
Lue lisää virusvektoripohjaisesta ja ei-virusvektoripohjaisesta geeninsiirrosta: Gene Therapy: Types, Vectors , Process, Applications and Limitations
Kohteena oleva mRNA tuhoutuu ja proteiinisynteesiä säädellään tällä mekanismilla.
Tutkijat yrittävät nyt käyttää siRNA-välitteistä geeninvaimennusmenetelmää syöpää aiheuttaviin geeneihin.
SiRNA-välitteistä menetelmää käytetään geenin knockout- ja geenin knockdown-menetelmässä geeniekspression tukahduttamiseen.
Sitä käytetään kohteen validoinnissa.
Sitä käytetään myös polkuanalyyseissä ja polkujen tunnistamisessa, kuten sytokinesiassa, insuliinin signaloinnissa ja solun puolustusmekanismissa jne.
Se soveltuu lisäksi geenien redundanssitutkimukseen ja geenien toiminnallisiin tutkimuksiin.
Hiilipohjaista ja ei-hiilipohjaista nanopartikkelivälitteistä siRNA-hoitoa käytetään lääkkeiden toimittamisessa aivoihin.
SiRNA:n haasteet:
RNA-interferenssi siRNA:lla on uusi lähestymistapa, tutkijat eivät ole kovin tietoisia siitä, miten sitä käytetään, lukuisia ongelmia, jotka liittyvät siRNA:n käyttöön terapeuttisessa hoidossa,
Plasmassa ja kudoksessa esiintyvä nukleaasi hajottaa vieraat siRNA-oligomolekyylit, mutta siRNA nanohiukkasten välityksellä on kuitenkin osoittanut joitain lupaavia tuloksia, kuten totesimme edellä mainitussa kohdassa.
Lisäksi nykyisen hoidon vaikutus on vähemmän ja kudosspesifinen, joten se rajoittuu paikallisiin paikkoihin.
Suuren kokonsa vuoksi sitä on hyvin vaikea siirtää solukalvon läpi, vaikka nanovektorit voivat siirtää siRNA:ta tehokkaasti.
SiRNA:n kohdentumattomuus on yksi suurimmista haasteista siRNA-tutkimuksessa, koska se hajottaa myös muita mRNA:ita.
SiRNA:n käyttäminen terapeuttisiin sovelluksiin on nyt hyvin vaikeaa näiden haasteiden vuoksi, mutta siitä huolimatta sitä voidaan soveltaa tulevaisuudessa.
Esimerkki terapeuttisesta siRNA:sta:
| SM2181 | AUCUGAAGAAGGAGAAAAAAATT | UCCUUUCUUCUUCUUCUUCUUCUUCGAAAAUTT | 2 %:n osuudella mRNA:n inhibitio | 0.3 nM |
| SM2172 | AUCUGAAGAAGGAGAGAAAAAAATT | UUUUUCUCCUUCUUCUUCUCUCAGAUTT | 88 %:n kohdemolekyylin mRNA:n inhibitio | 0.3 nM |
Nyt nämä ovat kaksi esimerkkiä siRNA:sta, jossa on sense-juoste ja antisense-juoste, toinen korkeamman aktiivisuuden ja toinen matalamman aktiivisuuden omaava. Lisäksi taulukossa näkyy siRNA:n pitoisuus.
SiRNA:n tiedot ovat nyt saatavilla siRNAmod.
- DNA-tarina: DNA:n rakenne ja toiminta
- RNA: Rakenne ja toiminta
Johtopäätös:
siRNA-välitteiset hoidot ovat yksi lupaavimmista biofarmaseuttisten alojen välineistä. Spesifisyys on yksi suurimmista esteistä viime päivinä, vaikkakin se voi tulevaisuudessa olla diagnostinen väline elämän hoitaville häiriöille, kuten syövälle.
Vaikka siRNA:lle on nyt saatavilla virusperäisiä ja ei-virusperäisiä vektoreita, kuten lipidipohjaisia, peptidipohjaisia, oligopohjaisia ja polymeerivälitteisiä toimitusjärjestelmiä, jokaisella menetelmällä on joitakin rajoituksia.