Interferencja RNA

Nobel 2006 – Fire, Mello -> Zjaw. interferencji RNA (alias quelling, posttranskrypcyjne wyciszanie genów – dawne nazwy)

Polega ona na tym że wprowadzenie dwuniciowego mRNA do komórki blokuje obecne w komórce mRNA do niego komplementarne – regulacja transkrypcji m. in. u ssaków.

Sygnał startowy

-          wirusy roślinne (gł. RNA-wirusy z 2 niciowego RNA)

-          transpozony (w organizmach zwierzęcych interferencja je blokuje)

retrotranspozony -> odwr. transkryptaza -> RNA -> DNA -> i z DNA na RNA -> sygnał do interferencji

-          nieprawidłowy RNA – aberracyjny RNA (abRNA) – niedojrzały RNA np. z czapeczką lub ogonem poliA

Etapy

-          inicjacja

-          etap efektorowy

-          amplifikacja

-          transmisja

Inicjacja

Pojawiający się 2-niciowy RNA rozpoznawany przezenzym zw. Dicer („tasak”) – jest to poliRNA III, ma 2 domeny typu 3 (domena – odjednostka funkcjonalna), domenę wiążącą dsRNA, domenę helikazową, domenę PAZ (w jednych enzymach wiąże białka, w drugich RNA)

DICER tnie RNA na fragmenty długości 20-25 pz (zależnie od gatunku); powstaje siRNA (small interfering RNA) -> na każdym końcu 3’ ma on 2 niesparowane nukleotydy

A1. U ssaków, w tym człowieka – po zadziałaniu DICERa nie wszystkie siRNA wiążą się z RISC. Część zostaje rozpleciona, a RdRp dosyntetyzowuje do pojedynczych nici komplementarne łańcuchy -> i proces zaczyna się od nowa

Etap efektorowy

siRNA łączy się z kompleksem białkowym RISC (RNA-induced silencing complex)

RISC – komponenty

-          białko adaptorowe z rodziny argonautów

-          helikaza

-          nukleaza (rybonukleaza) -> „slicer”

-          siRNA

Rodzina argonautów – białka filogenetycznie stare, odpowiadają za interferencję RNA; domeny PAZ (wiąże RNA) i PIWI (właściwości katalityczne)

Działanie kompleksu

-          rozplecenie podwójnego łańcucha

-          odcięcie łańcucha nonsensownego przez jego przyłączenie do RISC, dysocjację łańcucha sensownego

A2. U roślin do odciętego łańcucha sensownego dołącza się RNA-zależna polimeraza RNA (RdRp) i dosyntetyzowuje do niego drugą nić – powstaje dsRNA który idzie do DICERa i tak da capo al. fine.

Tak zmodyfikowany RISC (z łańcuchem nonsensownym) przeszukuje cytozol w poszukiwaniu komplementarnego mRNA. Jak go już dopadnie, wchodzi do akcji slicer – rozcina on mRNA dokładnie na pół przez co nie może się on związać z rybosomem.

Potem rybonukleazy tną taki mRNA na pojedyncze nukleotydy.

Amplifikacja -> patrz podpunkty A1 i A2

Transmisja

Prawdopodobnie fragmenty siRNA mogą być transportowane przez błony komórkowe do innych komórek, gdzie proces zaczyna się od początku.

Zastosowania

-          terapia genowa w przypadku chorób z nadmierną ekspresją genu

-          infekcje wirusowe -> grypa, polio, HIV, wirusy hepatotropowe: HBV, HCV

-          choroby neurodegeneracyjne: ch. Alzheimera, ch. Parkinsona, pląsawica Huntingtona (nieprawidłowe białko, huntingtonina)

-          onkologia -> ciągle szuka się genu wspólnego dla wszystkich nowotworów

-          choroby autoimmunizacyjne