11.9: siRNA - małe interferujące RNA

Małe interferujące RNA lub siRNA to krótkie cząsteczki regulatorowe RNA, które mogą wyciszać geny po transkrypcji, a w niektórych przypadkach także poziom transkrypcji. siRNA są ważne dla ochrony komórek przed infekcjami wirusowymi i wyciszania transpozycyjnych elementów genetycznych.

W cytoplazmie siRNA jest przetwarzane z dwuniciowego RNA, który pochodzi z endogennej transkrypcji DNA lub źródeł egzogennych, takich jak wirus. Ten dwuniciowy RNA jest następnie rozszczepiany przez rybonukleazę zależną od ATP, Dicer, na 21-23 długie fragmenty nukleotydowe z dwoma zwisami nukleotydowymi na obu końcach. To siRNA jest następnie ładowane do innego białka, Argonaute. Argonaute ma cztery różne domeny – N-terminal, PAZ, Mid i PIWI. Jego domena PIWI ma aktywność RNazy, która umożliwia Argonaute rozszczepianie docelowego mRNA. Kompleks Argonaute-siRNA wiąże się następnie z helikazą i innymi białkami, tworząc kompleks wyciszający indukowany RNA (RISC). W RISC nić sensowna jest oddzielona od antysensownej lub nici prowadzącej, która, jak się uważa, jest katalizowana przez helikazę. Nić czuciowa ulega degradacji w cytoplazmie, a nić prowadząca kieruje RISC w kierunku komplementarnego docelowego mRNA.

Los docelowego mRNA zależy od tego, czy mRNA przewodnika wykazuje optymalne, czy nieoptymalne parowanie zasad z docelowym mRNA. Jeśli nić prowadząca wykazuje optymalne parowanie zasad z docelowym mRNA, wówczas docelowe mRNA jest rozszczepiane przez Argonaute. Kompleks RISC jest następnie ponownie wykorzystywany do celowania w inne mRNA. W przeciwieństwie do tego, jeśli nić prowadząca wykazuje nieoptymalne parowanie zasad z docelową nicią mRNA, Argonaute nie rozszczepi mRNA. Zamiast tego doprowadzi to do zatrzymania translacji, ponieważ kompleks RISC będzie blokował wiązanie i translokację rybosomów. Te mRNA są następnie kierowane do ciał przetwarzających (ciał P), gdzie są stopniowo degradowane. W jądrze siRNA może wyciszać transpozycyjne elementy DNA, a tym samym zapobiegać ich niepożądanym i niebezpiecznym przypadkowym wstawieniom do genomu.

Zastosowania siRNA

Ponieważ siRNA wycisza określone geny, ma ważne zastosowania zarówno w badaniach biologii molekularnej, jak i w zastosowaniach terapeutycznych. W badaniach naukowych można je wykorzystać do badania określonych funkcji genów in vivo i in vitro poprzez wyciszenie tego genu. Mogą być również używane do wyciszania genów przed śmiertelnymi wirusami i mogą być stosowane jako skuteczny środek przeciwwirusowy. siRNA są badane jako potencjalne leczenie kilku chorób, w tym zaburzeń neurologicznych, takich jak choroba Alzheimera i nowotwory, poprzez celowanie w odpowiednie geny powodujące chorobę. SiRNA mogą być stosowane w spersonalizowanej terapii genowej, ponieważ są wysoce specyficzne i można je łatwo zaprojektować dla różnych genów docelowych. Ponadto terapeutyczne siRNA są zaprogramowane tak, aby celować w mRNA, a nie w DNA, a zatem istnieje znacznie zmniejszone ryzyko trwałej modyfikacji DNA.