”siRNA eller small interfering RNA är 22-25 baspar långa mindre RNA-molekyler som har ett dinukleotidöverhäng vid 3′ och som stör proteinsyntesen genom att blockera översättningen.”
Närvaron av det dubbelsträngade RNA:t i en cell är ett tecken på fara för den. Eftersom de tre viktigaste typerna av RNA i oss är enkelsträngade.
DsRNA finns inte i våra celler eftersom vårt genetiska material är DNA och inte RNA.
DsRNA är genetiskt material hos vissa retrovirus således
Om det finns dsRNA är det ett tecken på infektion, detta kommer att infektera cellerna också och kan orsaka celldöd.
Notera att det ribosomala DNA:t innehåller en viss mängd dsRNA och vissa hårnåls-RNA-molekyler också.
RNA är en typ av nukleinsyra som finns i cellkärnan. Även om det inte är ett genetiskt material hos eukaryoter har vissa av de virus som kallas retrovirus RNA som genetiskt material.
DNA är genetiskt material i alla eukaryoter och prokaryoter, utom retrovirus.
RNA är en ribonukleinsyra som består av ribosocker i stället för deoxyribosocker i DNA.
För mer detaljer, om RNA kan du läsa vår artikel om RNA: RNA: Låt mig först ge dig en kort information om RNA;
RNA är ribonukleinsyra, tRNA, rRNA och mRNA är tre olika typer av RNA som finns i en cell.
TRNA är ett överförings-RNA som hjälper till att överföra informationen för proteinsyntesen, rRNA är ett ribosomalt RNA som finns i ribosomen och läser av aminosyrornas ordning och mRNA är ett budbärar-RNA.
Det mRNA eller budbärar-RNA har all information för att koda ett visst protein.
Funktionellt sett transkriberas mRNA från DNA och översätts till protein via translationsvägen.
ShRNA, miRNA och siRNA är också några av de underordnade typerna av RNA som förekommer i en mindre mängd för reglering av genuttryck.
I denna artikel kommer vi att lära oss siRNA, dess betydelse och dess kliniska tillämpningar. Lita på mig att den här artikeln kommer att klargöra dina grunder om siRNA.
Så låt oss börja,
Nyckelämnen:
De mindre dubbelsträngade RNA-bitar som har ett dinukleotidöverhäng i 3′-ändan och som funktionellt sett bryter ner mRNA och förhindrar proteinsyntesen är siRNA.
SiRNA, även känt som small interfering ribonucleic acid eller silencing RNA, är en molekyl som förhindrar genuttryck.
Helheten av genens tystnad genom siRNA kallas en mekanism för RNA-interferens eller siRNA knockdown.
SiRNA skiljer sig funktionellt och strukturellt från andra typer av RNA.
I allmänhet är andra RNA enkelsträngade och består av den långa polynukleotidkedjan.
På den andra sidan är
SiRNA dubbelsträngat, kort och 20 till 25 nukleotider långt.
Källan till siRNA är exogen.
Funktionellt blockerar det genuttrycket.
Avsevärt från allt detta är en av siRNA:s unika egenskaper förekomsten av 3′ OH-dinukleotidöverhänget. Se figuren,
Strukturen av siRNA som har en guidad sträng, en passagerarsträng och dinukleotidöverhänget vid 3 ändarna.
SiRNA är en dubbelsträngad struktur där den ena strängen är känd som den guidade strängen och den andra strängen kallas passagerarsträngen. Den kallas också för sense-sträng respektive antisense-sträng.
Året 1999 förklarade David Baulcombe och medarbetare siRNA:s roll i den posttranskriptionella modifieringen.
SiRNA:s funktion:
Huvudfunktionen för siRNA är att skydda cellen från exogena mRNA-attacker.
Funktionellt sett bryter siRNA ner det växande mRNA (exogent såväl som endogent) och stoppar genuttrycket.
Ursprunget för siRNA är exogent, det kommer från virusinfektioner.
De eukaryota cellerna har ett mycket bra responsivt försvarssystem som kallas RNA-interferens.
Nu ska vi förstå hela mekanismen i detalj,
RNA-interferens som ofta benämns RNAi är en biologisk process för nedbrytning av mRNA och efterföljande tystnad av gener.
In 1998 avslöjade Fire och Mello mekanismen för RNA-interferens. SiRNA:s roll i RNA-interferensen upptäcktes 1999.
När retroviruset infekterar en cell infogar det sitt dsRNA i vår cell.
Det specialiserade proteinet som kallas dicer och som har en tetramerisk manganjoner skär eller klyver dsRNA:t i mindre bitar.
En speciell typ av RNas, dicer klyver RNA på ett sätt som ger upphov till dinukleotidöverhäng.
Dessa mindre fragment av dsRNA införlivas sedan i proteinkomplexet med flera underenheter och bildar det RNAi-inducerade tystnadskomplexet, RISC.
RISC hittar det lämpliga mRNA-målet och klyver det genom en kombination av endo- och exonukleasaktivitet.
Dessa mindre dsRNA är ~22 till 25 baspar långa och kallas small interfering RNA eller siRNA.
Det siRNA har också fosfatgruppen i 5′-ändan av det.
Också som vi diskuterade har det dinukleotidöverhäng. Man tror att överhänget av dinukleotider har sitt ursprung på grund av aktiviteten hos de manganjoner som finns i dikeraren.
Den styrda strängen av siRNA vägleder proteinkomplexet att hitta den komplementära dsRNA-sekvensen som finns i en cell, när den väl har identifierats klyvs den och förstörs.
På detta sätt försvarar den naturliga RNA-interferensförsvarsmekanismen cellen från virusinfektionen via siRNA.
Samma kan det också kunna förstöra mRNA av oss genom att hitta det komplementära mRNAet på så sätt ändrar det kromosomens egenskaper genom att förändra den epigenetiska profilen i genomet.
Tillämpningar av siRNA:
Den nuvarande mekanismen är aktivt närvarande i nästan alla eukaryoter och fungerar mot virusinfektioner.
Nuförtiden använder forskarna denna kunskap för att tysta gener och stoppa genuttryck för terapeutiska ändamål.
Vetenskapsmännen syntetiserar nu de konstgjorda siRNA-molekylerna som är specifika för mRNA för en gen som de vill blockera.
Med hjälp av de virala vektorbaserade på icke virala vektorbaserade artificiella överföringsmetoderna kan siRNA:et föras in i cellen.
Läs mer om viralvektorbaserad och icke viralvektorbaserad genöverföring: Genterapi: Typer, vektorer, process, tillämpningar och begränsningar
Det målinriktade mRNA:t förstörs och proteinsyntesen regleras genom denna mekanism.
Vetenskapsmän försöker nu använda den siRNA-medierade genavstängningsmetoden för cancerframkallande gener.
Den siRNA-medierade metoden används i genknockout- och genknockdown-metoden för att undertrycka genuttrycket.
Den används vid målvalidering.
Den används också vid analys av vägar och identifiering av vägar, t.ex. cytokinesi, insulinsignalering och cellförsvarsmekanismer etc.
Den är också användbar vid studier av genredundans och funktionella genstudier.
Den kolbaserade och icke-kolbaserade nanopartikelmedierade siRNA-terapin används för läkemedelstillförsel till hjärnan.
Utmaningar med siRNA:
RNA-interferens genom siRNA är ett nytt tillvägagångssätt, forskarna är inte särskilt medvetna om hur det ska användas, många problem är förknippade med användningen av siRNA i terapier,
Nukleaset som finns i plasma och vävnad bryter ned de främmande siRNA-oligomolekylerna, men siRNA via nanopartiklar har visat några lovande resultat, vilket vi konstaterade i det ovanstående avsnittet.
För övrigt är effekten av den nuvarande terapin färre och vävnadsspecifika således är den begränsad till de lokaliserade platserna.
På grund av dess större storlek är det mycket svårt att passera den genom cellmembranet, även om nanovektorer kan överföra siRNA effektivt.
Off targeting av siRNA är en av de största utmaningarna i siRNA-forskningen, eftersom det också bryter ner andra mRNA:er.
Det är mycket svårt att använda siRNA för terapeutiska tillämpningar nu, på grund av dessa utmaningar, men trots detta kommer det att kunna användas i framtiden.
Exempel på terapeutiskt siRNA:
| SM2181 | AUCUGAAGAAGGAGAAAAATT | UCCUUUUCUUUCUUCUUUUCUUCGAAUTT | 2% mRNA-hämning | 0.3 nM |
| SM2172 | AUCUGAAGAAGGAGAAAAATT | UUUUUUCUCCUUCUUCUUCAGAUTT | 88 % hämning av mRNA-mål | 0.3 nM |
Nu är detta de två exemplen på siRNA med sense-strängen och antisense-strängen, ett med högre aktivitet och ett med lägre aktivitet. Tabellen visar också koncentrationen av siRNA.
Data för siRNA är nu tillgängliga på siRNAmod.
- DNA-historia: DNA:s struktur och funktion
- RNA: Struktur och funktion
Slutsats:
siRNA-medierade terapier är ett av de mest lovande verktygen för biofarmaceutiska områden. Specificiteten är ett av de största hindren under de senaste dagarna, även om det i framtiden kan vara ett diagnostiskt verktyg för livsbehandlande sjukdomar som cancer.
Tyvärr finns det nu virala och icke virala vektorer som lipidbaserade, peptidbaserade, oligobaserade och polymermedierade leveranssystem för siRNA, men varje metod har vissa begränsningar.