Spojrzenie na małe interferujące RNA i zastosowania w badaniach genetyki molekularnej
siRNA, który oznacza mały interferujący kwas rybonukleinowy, jest klasą dwuniciowych cząsteczek RNA. Czasami jest znany jako krótki interferujący RNA lub wyciszający RNA.
Przed nurkowaniem w to, czym dokładnie jest siRNA, ważne jest poznanie funkcji RNA. Kwas rybonukleinowy (RNA) jest kwasem nukleinowym obecnym we wszystkich żywych komórkach i działa jako przekaźnik przekazujący instrukcje z DNA do kontrolowania syntezy białek (uwaga: w niektórych wirusach RNA zamiast DNA przenosi również informację genetyczną).
Mały interferujący RNA (siRNA) to małe fragmenty dwuniciowego (ds) RNA, zwykle o długości około 21 nukleotydów, z nawisami 3 '(2 nukleotydy) na każdym końcu, które mogą być używane do "zakłócania" translacji białek przez wiązanie i promowanie degradacji informacyjnego RNA (mRNA) w określonych sekwencjach.
W ten sposób siRNA zapobiega wytwarzaniu specyficznych białek w oparciu o sekwencje nukleotydów odpowiadających im mRNA. Proces ten nazywa się interferencją RNA (RNAi) i można go również nazwać wyciszaniem siRNA lub siarkowaniem siRNA.
Skąd oni pochodzą
uważa się, że siRNA pochodzą z dłuższych łańcuchów egzogennego wzrostu lub pochodzących spoza organizmu) RNA, który jest pobierany przez komórkę i podlega dalszemu przetwarzaniu.
RNA często pochodzi z wektorów , takich jak wirusy lub transpozony, i stwierdzono, że odgrywają one rolę w obronie antywirusowej, degradacji nadprodukowanego mRNA lub mRNA, dla którego translacja została przerwana, i zapobieganiu zakłócaniu genomowego DNA przez transpozony.
Każda nić siRNA ma 5 'grupę fosforanową i 3' grupę hydroksylową (OH). Są one wytwarzane z dsRNA lub z zapętlonego RNA, który po wprowadzeniu do komórki jest dzielony przez enzym podobny do RNazy III, zwany Dicer , przy użyciu RNazy lub enzymów restrykcyjnych . SiRNA jest następnie włączany do kompleksu wielu podjednostek białkowych zwanego kompleksem wyciszającym indukowanym przez RNAi (RISC).
RISC "wyszukuje" odpowiedni docelowy mRNA, w którym siRNA następnie rozwija się i, jak sądzi się, nić antysensowna kieruje degradacją komplementarnej nici mRNA, z zastosowaniem kombinacji enzymów endo- i egzonukleazy.
Zastosowania medyczne i terapeutyczne
Kiedy komórka ssaka napotyka dwuniciowe RNA, takie jak siRNA, może pomylić ją jako wirusowy produkt uboczny i zainicjować odpowiedź immunologiczną. Ponadto wprowadzenie siRNA może spowodować niezamierzone zbędne celowanie, gdzie inne nie zagrażające białka mogą być również atakowane i eliminowane.
Wprowadzenie zbyt dużej ilości siRNA do organizmu może spowodować niespecyficzne zdarzenia z powodu aktywacji wrodzonych odpowiedzi immunologicznych, ale biorąc pod uwagę zdolność do pokonania dowolnego interesującego genu, siRNA mają potencjał do wielu zastosowań terapeutycznych.
Przez chemiczną modyfikację siRNA w celu wzmocnienia ich właściwości terapeutycznych, takich jak:
- zwiększona aktywność
- zwiększona stabilność w surowicy i mniejsza niecelowość
- zmniejszona aktywacja immunologiczna
Wiele chorób można potencjalnie leczyć poprzez hamowanie ekspresji genów. Dlatego też projektowanie syntetycznego siRNA do celów terapeutycznych stało się popularnym celem wielu firm biofarmaceutycznych.
Szczegółowa baza danych wszystkich takich modyfikacji chemicznych jest ręcznie kierowana w siRNAmod, ręcznie opracowanej bazie danych potwierdzonych eksperymentalnie siRNA modyfikowanych chemicznie.
Źródła:
Tsai, CS Biomakromolekuły: Wprowadzenie do struktury, funkcji i informatyki. Wiley-Liss, 2007.
Whitehead, KA; Dahlman, JE; Langer, RS; Anderson, DG (2011). "Wyciszanie lub stymulacja? Dostarczanie SiRNA i system odpornościowy". Coroczny przegląd inżynierii chemicznej i biomolekularnej 2 : 77-96.
Alekseev OM, Richardson RT, Alekseev O, O'Rand MG (2009). "Analiza profili ekspresji genów w komórkach HeLa w odpowiedzi na nadekspresję lub zależne od siRNA wyczerpanie NASP". Biologia reprodukcyjna i endokrynologia: 45.