“Het siRNA of klein interfererend RNA is een 22 tot 25 basepaar lange kleinere RNA-molecule met een dinucleotide overhang aan de 3′, die interfereert in de eiwitsynthese door de translatie te blokkeren.”
De aanwezigheid van dubbelstrengs RNA in een cel is een teken van gevaar voor de cel. Aangezien de belangrijkste drie soorten RNA in ons enkelstrengs zijn.
Het dsRNA wordt niet in onze cellen aangetroffen omdat ons genetisch materiaal DNA is en geen RNA. het dsRNA is genetisch materiaal van sommige retrovirussen dus,
Als dsRNA aanwezig is, is dat een teken van infectie, dit zal ook de cellen infecteren en kan celdood veroorzaken.
Note: het ribosomaal DNA bevat ook enige hoeveelheid dsRNA en enkele haarspeld-RNA-moleculen.
Het RNA is een type nucleïnezuur dat in de celkern aanwezig is. Hoewel het bij eukaryoten geen genetisch materiaal is, hebben sommige virussen die bekend staan als retrovirussen RNA als hun genetisch materiaal.
DNA is genetisch materiaal bij alle eukaryoten en prokaryoten, behalve bij retrovirussen.
Het RNA is een ribonucleïnezuur dat is opgebouwd uit de ribose suiker in plaats van deoxyribose suiker van het DNA.
Voor meer details, over RNA kunt u ons artikel over RNA lezen: RNA: Structuur en Functie
Laat ik u eerst het RNA kort toelichten;
Het RNA is ribonucleïnezuur, tRNA, rRNA en mRNA zijn drie verschillende soorten RNA die in een cel aanwezig zijn.
Het tRNA is een transfer-RNA dat helpt bij het overbrengen van de informatie voor de eiwitsynthese, het rRNA is een ribosomaal RNA dat zich in het ribosoom bevindt, de volgorde van aminozuren afleest en het mRNA is een boodschapper-RNA.
Het mRNA of boodschapper-RNA bevat alle informatie voor de codering van een bepaald eiwit.
Functioneel wordt het mRNA getranscribeerd uit het DNA en vertaald in het eiwit via de weg van de translatie.
De shRNA, miRNA en siRNA zijn ook enkele van de secundaire soorten RNA die in geringe mate aanwezig zijn voor de regulering van de genexpressie.
In dit artikel zullen we meer te weten komen over siRNA, de betekenis ervan en de klinische toepassingen. Vertrouw me, dit artikel zal uw basiskennis over siRNA verduidelijken.
Dus laten we beginnen,
Key Topics:
De kleinere dubbelstrengs stukjes RNA met een dinucleotide overhang aan het 3′-uiteinde die functioneel, het mRNA afbreken en de eiwitsynthese verhinderen, zijn siRNA’s.
De siRNA ook bekend als klein interfererend ribonucleïnezuur of silencing RNA is een molecule die de genexpressie verhindert.
Het hele proces van het gen tot zwijgen brengen door middel van het siRNA wordt een mechanisme van RNA-interferentie of siRNA-knockdown genoemd.
De siRNA is functioneel en structureel verschillend van de andere soorten RNA’s.
Over het algemeen zijn andere RNA’s enkelstrengs en opgebouwd uit de lange polynucleotideketen.
Aan de andere kant is
het siRNA dubbelstrengs, kort en 20 tot 25 nucleotiden lang.
De bron van siRNA is exogeen.
Functioneel blokkeert het de genexpressie.
Naast dit alles is een van de unieke kenmerken van het siRNA de aanwezigheid van de 3′ OH dinucleotide overhang. Zie de figuur,
De structuur van siRNA met een geleide streng, een passagierstreng en de dinucleotide overhang aan de 3 uiteinden.
De siRNA is een dubbelstrengs structuur waarbij één streng bekend staat als de geleide streng en een andere streng de passagierstreng wordt genoemd. Het wordt ook respectievelijk een sense-streng en een antisense-streng genoemd.
In het jaar 1999 legden David Baulcombe en medewerkers de rol van het siRNA in de post-transcriptionele modificatie uit.
De functie van siRNA:
De belangrijkste functie van siRNA is het beschermen van de cel tegen de exogene mRNA-aanvallen.
Functioneel breekt het siRNA het groeiende mRNA (zowel exogeen als endogeen) af en stopt de genexpressie.
De oorsprong van het siRNA is exogeen, het is afkomstig van de virale infecties.
De eukaryote cellen hebben een zeer goed reagerend afweersysteem, RNA-interferentie genaamd.
Laten we nu het hele mechanisme in detail begrijpen,
RNA-interferentie, vaak aangeduid als RNAi, is een biologisch proces voor de afbraak van mRNA en de daaropvolgende onderdrukking van genen.
In 1998 ontvouwden Fire en Mello het mechanisme van RNA-interferentie. De rol van het siRNA in de RNA-interferentie werd in 1999 ontdekt.
Zodra het retrovirus een cel infecteert, brengt het zijn dsRNA in onze cel in.
Het gespecialiseerde eiwit genaamd dicer met een tetramerisch mangaanion knipt of splitst het dsRNA in kleinere stukjes.
Een speciaal type RNase, de dicer klieft het RNA op een manier die de dinucleotide overhang produceert.
Deze kleinere fragmenten dsRNA worden vervolgens opgenomen in het eiwitcomplex met meerdere subeenheden en vormen het RNAi-geïnduceerde silencing complex, RISC.
Het RISC vindt het juiste mRNA-doel en klieft het door een combinatie van endo- en exonuclease-activiteit.
Deze kleinere dsRNA’s zijn ~22 tot 25 baseparen lang en worden het kleine interfererende RNA of siRNA genoemd.
De siRNA hebben ook de fosfaatgroep aan het 5′-uiteinde ervan.
Ook heeft het, zoals we hebben besproken, de dinucleotide overhang. Men gelooft dat de overhang van dinucleotiden ontstaat door de activiteit van mangaanionen die in de dicer aanwezig zijn.
De geleide streng van siRNA leidt het eiwitcomplex naar de complementaire dsRNA-sequentie die in een cel aanwezig is; zodra deze is herkend, wordt hij gesplitst en vernietigd.
Op deze manier verdedigt het natuurlijke afweermechanisme van RNA-interferentie de cel tegen de virusinfectie via het siRNA.
Zo kan het ook het mRNA van ons vernietigen door het complementaire mRNA te vinden, zodat het de eigenschappen van het chromosoom wijzigt door het epigenetische profiel van het genoom te veranderen.
Toepassingen van siRNA:
Het huidige mechanisme is actief aanwezig in bijna alle eukaryoten en werkt tegen virale infecties.
Wetenschappers gebruiken deze kennis tegenwoordig voor het stilleggen van genen en het stoppen van genexpressie voor therapeutisch gebruik.
Wetenschappers synthetiseren nu de kunstmatige siRNA-moleculen die specifiek zijn voor het mRNA van een gen dat zij willen blokkeren.
Met behulp van de op virale vectoren gebaseerde of op niet-virale vectoren gebaseerde kunstmatige methoden van overdracht kan het siRNA in de cel worden ingebracht.
Lees meer over op virale vectoren gebaseerde en op niet-virale vectoren gebaseerde genoverdracht: Gentherapie: Types, Vectoren , Proces, Toepassingen en Beperkingen
Het beoogde mRNA wordt vernietigd en de eiwitsynthese wordt door dit mechanisme gereguleerd.
Wetenschappers proberen nu de siRNA-gemedieerde gene silencing-methode te gebruiken voor kankerveroorzakende genen.
De siRNA gemedieerde methode wordt gebruikt in de gen knock-out en gen knockdown methode voor het onderdrukken van de genexpressie.
Het wordt gebruikt in de doelvalidatie.
Het wordt ook gebruikt in pathway analyse en pathway identificaties zoals cytokinesis, insuline signalering en cel afweermechanisme etc.
Daarnaast, het is van toepassing in het gen redundantie studie en gen functionele studies.
De op koolstof gebaseerde en niet op koolstof gebaseerde nanodeeltjes gemedieerde siRNA-therapie wordt gebruikt in de medicijnafgifte aan de hersenen.
Uitdagingen in de siRNA:
De RNA-interferentie door siRNA is een nieuwe aanpak, onderzoekers zijn zich niet veel bewust van hoe het te gebruiken, tal van probleem geassocieerd met het gebruik van siRNA in therapeutica,
De nuclease aanwezig in het plasma en het weefsel degradeert de buitenlandse siRNA oligo moleculen, echter, de siRNA via nanodeeltjes toonde een aantal veelbelovende resultaten, zoals we in de bovenstaande paragraaf vermeld.
Verder is het effect van de huidige therapie minder en weefselspecifiek, zodat het beperkt is tot de gelokaliseerde plaatsen.
Omdat het zo groot is, is het erg moeilijk om het door het celmembraan te laten gaan, hoewel nano-vectoren het siRNA effectief kunnen overbrengen.
Off targeting van het siRNA is een van de grootste uitdagingen in het siRNA-onderzoek, omdat het ook andere mRNA’s afbreekt.
Het is erg moeilijk om siRNA nu voor therapeutische toepassingen te gebruiken, vanwege deze uitdagingen, maar in de toekomst zal het wel toepasbaar zijn.
Voorbeeld van therapeutische siRNA:
| SM2181 | AUCUGAAGAAGGAAATT | UCCUUUCUUUCGAAUTT | 2% mRNA inhibitie | 0.3 nM |
| SM2172 | AUCUGAAGAAGGAAATT | UUUUUCUCCUUCUUCAGAUTT | 88 % mRNA remming van het doelwit | 0.3 nM |
Nu, dit zijn de twee voorbeelden van het siRNA met de sense-streng en de antisense-streng, een met de hogere activiteit en een met de laagste activiteit. In de tabel staat ook de concentratie van het siRNA.
De gegevens voor de siRNA zijn nu beschikbaar op siRNAmod.
- DNA verhaal: De structuur en functie van DNA
- RNA: Structuur en Functie
Conclusie:
siRNA gemedieerde therapieën zijn een van de meest veelbelovende hulpmiddelen voor de biofarmaceutische gebieden. De specificiteit is een van de grote obstakels in de afgelopen dagen, zij het, het kan een diagnostisch hulpmiddel voor het leven te behandelen aandoeningen zoals kanker in de toekomst.
Hoewel virale en niet-virale vectoren zoals lipide-gebaseerde, peptide-gebaseerde, oligo-gebaseerde en polymeer-gemedieerde leveringssystemen nu beschikbaar zijn voor siRNA, heeft elke methode enkele beperkingen.