Apakah itu gangguan RNA? Istilah ini merujuk kepada sistem untuk mengawal aktiviti gen dalam sel eukariotik. Proses yang serupa berlaku disebabkan oleh molekul asid ribonukleik yang pendek (tidak lebih daripada 25 nukleotida setiap rantai).
Gangguan RNA dicirikan oleh perencatan pasca transkripsi ekspresi gen melalui pemusnahan atau deadenilation mRNA.
Kepentingan
Ia ditemui dalam sel banyak eukariota: kulat, tumbuhan, haiwan.
Gangguan RNA dianggap sebagai cara penting untuk melindungi sel daripada virus. Dia mengambil bahagian dalam proses embriogenesis.
Disebabkan sifat kuat dan selektif kesan asid ribonukleik pada ekspresi gen, penyelidikan biologi yang serius boleh dijalankan dalam organisma hidup, kultur sel.
Sebelum ini, gangguan RNA mempunyai nama yang berbeza - penindasan kos. Selepas kajian terperinci tentang proses ini, menerima Hadiah Nobel dalam Perubatan untuk kajian mekanisme kejadiannya oleh Andrew Fire dan Craig Melo, proses ini telah dinamakan semula.
Sejarah
Apakah itu gangguan RNA? Penemuannya adalah disebabkan oleh pemerhatian awal yang serius di bawah pengaruhperencatan RNA antisense ekspresi dalam gen tumbuhan.
Beberapa masa kemudian, saintis Amerika memperoleh hasil yang menakjubkan apabila transgen diperkenalkan ke dalam petunia. Para penyelidik cuba mengubah suai tumbuhan yang dianalisis sedemikian rupa untuk memberikan bunga warna yang lebih tepu. Untuk melakukan ini, mereka memperkenalkan ke dalam sel salinan tambahan gen untuk enzim chalcone synthase, yang bertanggungjawab untuk pembentukan pigmen ungu.
Tetapi keputusan kajian itu benar-benar tidak dapat diramalkan. Daripada penggelapan corolla petunia yang dikehendaki, bunga tumbuhan ini telah menjadi putih. Penurunan aktiviti enzim chalcone synthase telah dipanggil cosuppression.
Mata penting
Eksperimen berikut mendedahkan kesan ke atas proses perencatan ekspresi gen selepas transkrip ini disebabkan oleh peningkatan dalam tahap degradasi mRNA.
Pada masa itu diketahui bahawa tumbuhan yang mengekspresikan protein khas tidak terdedah kepada jangkitan oleh virus. Telah terbukti secara eksperimen bahawa mendapatkan rintangan sedemikian dicapai dengan memperkenalkan urutan pendek bukan pengekodan RNA virus ke dalam gen tumbuhan.
Gangguan RNA, yang mekanismenya masih belum difahami sepenuhnya, telah dipanggil "pembungkaman gen yang disebabkan oleh virus."
Ahli biologi mula memanggil jumlah fenomena sedemikian perencatan selepas transkripsi ekspresi gen.
Andrew Fire dan rakan-rakannya berjaya membuktikan kaitan antara fenomena serupa dan pengenalan set semantikRNA dan antisense membentuk RNA untai dua. Dialah yang diiktiraf sebagai sebab utama kemunculan proses yang diterangkan.
Ciri mekanisme molekul
Protein Giardia intestinalis Dicer dimangkinkan dengan memotong RNA untai dua untuk menghasilkan serpihan RNA kecil yang mengganggu. Domain RNAase berwarna hijau, domain PAZ berwarna kuning dan heliks pengikat berwarna biru.
Aplikasi gangguan RNA adalah berdasarkan laluan eksogen dan endogen.
Mekanisme pertama adalah berdasarkan genom virus atau hasil daripada eksperimen makmal. RNA sedemikian dipotong menjadi serpihan kecil dalam sitoplasma. Jenis kedua terbentuk semasa ekspresi gen individu organisma hidup, contohnya, RNA pra-mikro. Ia melibatkan penciptaan struktur gelung batang tertentu dalam nukleus, membentuk mRNA yang berinteraksi dengan kompleks RISC.
RNA kecil yang mengganggu
Ia adalah rantai yang terdiri daripada 20-25 nukleotida dengan tonjolan nukleotida di hujungnya. Setiap rantai mempunyai bahagian hidroksil pada hujung 3' dan kumpulan fosfat pada bahagian 5'. Struktur jenis ini terbentuk hasil daripada tindakan enzim Dicer pada RNA yang mengandungi jepit rambut. Selepas pembelahan, serpihan menjadi sebahagian daripada kompleks pemangkin. Protein argonaut secara beransur-ansur melepaskan dupleks RNA, yang menyumbang kepada meninggalkan hanya satu helai "panduan" dalam RISC. Ia membolehkan kompleks effector mencari mRNA sasaran tertentu. Apabila menyertaidegradasi mRNA kompleks siRNA-RISC berlaku.
Molekul ini berhibrid dengan satu jenis mRNA sasaran, mengakibatkan pembelahan molekul.
mRNA
Gangguan RNA dan perlindungan tumbuhan ialah proses yang saling berkaitan.
mRNA terdiri daripada 21-22 nukleotida berturut-turut asal endogen, yang terlibat dalam proses perkembangan individu organisma. Gennya ditranskripsi untuk membentuk transkrip utama transkrip pri-miRNA yang panjang. Struktur ini mempunyai bentuk gelung batang, panjangnya terdiri daripada 70 nukleotida. Mereka mengandungi enzim dengan aktiviti RNase, serta protein yang mampu mengikat RNA untai dua. Selanjutnya, pengangkutan ke sitoplasma berlaku, di mana RNA yang terhasil menjadi substrat untuk enzim Dicer. Pemprosesan mungkin berlaku dalam cara yang berbeza, bergantung pada jenis sel.
Beginilah cara gangguan RNA berfungsi. Aplikasi proses itu belum lagi diterokai sepenuhnya.
Sebagai contoh, adalah mungkin untuk mewujudkan kemungkinan laluan pemprosesan mRNA yang berbeza, yang tidak bergantung pada Diser. Dalam kes ini, molekul dipotong oleh protein argonaut. Perbezaan antara miRNA dan siRNA ialah keupayaan untuk menghalang terjemahan dengan beberapa mRNA berbeza yang mengandungi jujukan asid amino yang serupa.
Kompleks pengesan RISC
gangguan RNA,fungsi biologi yang membolehkan menyelesaikan banyak isu yang berkaitan dengan kompleks protein, yang memastikan pembelahan mRNA semasa gangguan. Kompleks RISC menggalakkan pembahagian ATP kepada beberapa serpihan.
Dengan bantuan analisis pembelauan sinar-X, telah ditentukan bahawa melalui kompleks sedemikian proses dipercepatkan dengan ketara. Bahagian pemangkinnya dianggap sebagai protein argonaut, yang disetempat di tempat tertentu dalam sitoplasma. Badan-P tersebut mewakili kawasan yang mempunyai tahap kemerosotan RNA yang ketara; di dalamnya aktiviti mRNA tertinggi dikesan. Pemusnahan kompleks tersebut disertai dengan penurunan kecekapan proses gangguan RNA.
Kaedah penindasan transkripsi
Selain tindakannya pada tahap perencatan translasi, RNA juga mempunyai kesan pada transkripsi gen. Sesetengah eukariota menggunakan cara ini untuk memastikan kestabilan struktur genom. Terima kasih kepada pengubahsuaian histon, adalah mungkin untuk mengurangkan ekspresi gen di kawasan tertentu, kerana sekeping sedemikian bertukar menjadi heterochromatin.
Gangguan RNA dan peranan biologinya merupakan isu penting yang patut dikaji dan dianalisis secara serius. Untuk menjalankan penyelidikan, bahagian rantaian yang bertanggungjawab untuk jenis gandingan dipertimbangkan.
Sebagai contoh, untuk yis, penindasan transkripsi dijalankan dengan tepat oleh kompleks RISC, yang mengandungi serpihan Chp1 dengan kromodomain, argonaut dan protein yang mempunyaifungsi tidak diketahui Tas3.
Untuk mendorong pembentukan kawasan heterokromatin, enzim Dicer, RNA polimerase, diperlukan. Pembahagian gen tersebut membawa kepada pelanggaran metilasi histon, membawa kepada kelembapan dalam pembahagian sel, atau menghentikan sepenuhnya proses ini.
pengeditan RNA
Bentuk yang paling biasa dalam proses ini dalam eukariota yang lebih tinggi ialah proses menukar adenosin kepada inosin, yang berlaku dalam untai berganda RNA. Untuk melakukan transformasi sedemikian, enzim adenosin deaminase digunakan.
Pada awal abad kedua puluh satu, satu hipotesis telah dikemukakan, yang menurutnya, mekanisme gangguan RNA dan penyuntingan molekul telah diiktiraf sebagai proses kompetitif. Kajian mamalia mencadangkan bahawa penyuntingan RNA boleh menghalang pembungkaman transgen.
Perbezaan antara organisma
Ia terletak pada keupayaan untuk melihat RNA asing, menerapkannya semasa gangguan. Bagi tumbuhan, kesan ini adalah sistemik. Walaupun dalam kes pengenalan sedikit RNA, gen tertentu ditindas di seluruh badan. Dengan tindakan ini, isyarat RNA dihantar antara sel lain. RNA polimerase mengambil bahagian dalam penguatannya.
Antara organisma terdapat perbezaan dalam penggunaan gen asing dalam proses gangguan RNA.
Dalam tumbuhan, proses pengangkutan siRNA berlaku melalui plasmodesmata. Warisan kesan RNA sedemikian dipastikan melalui metilasi penganjur gen tertentu.
Perbezaan utama antara mekanisme ini dantumbuhan adalah idealiti pelengkap mRNA mereka, yang, bersama-sama dengan kompleks RISC, menyumbang kepada degradasi lengkap molekul ini.
Fungsi biologi
Sistem yang dimaksudkan adalah komponen penting dalam tindak balas imun terhadap bahan asing. Sebagai contoh, tumbuhan mempunyai beberapa analog protein Dicer, yang digunakan untuk melawan banyak organisma virus.
RNA boleh dianggap sebagai mekanisme pertahanan antivirus yang diperolehi tumbuhan yang dicetuskan di seluruh badan.
Walaupun fakta bahawa lebih sedikit protein Dicer dinyatakan dalam sel haiwan, kita boleh bercakap tentang penyertaan RNA dalam tindak balas antivirus.
Pada masa ini, tindak balas imun yang berlaku dalam badan manusia dan haiwan telah dikaji sebahagiannya.
Ahli biologi meneruskan penyelidikan, cuba bukan sahaja untuk membuktikan mekanisme kejadiannya, tetapi juga untuk mencari cara untuk mempengaruhi interaksi imun. Sekiranya penjelasan berjaya tentang semua nuansa gangguan RNA, saintis akan dapat mengawal tindak balas biokimia ini dan mencipta mekanisme perlindungan terhadap benda asing.
