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14.11: Interferência do RNA
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RNA Interference
 
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14.11: RNA Interference

14.11: Interferência do RNA

RNA interference (RNAi) is a process in which a small non-coding RNA molecule blocks the expression of a gene by binding to its messenger RNA (mRNA) transcript, preventing the protein from being translated.

This process occurs naturally in cells, often through the activity of microRNAs. Researchers can take advantage of this mechanism by introducing synthetic RNAs to selectively deactivate specific genes for research or therapeutic purposes. For example, RNAi could be used to suppress genes that are overactive in diseases such as cancer.

The Process

First, double-stranded RNA with a sequence complementary to the targeted gene is synthesized. Different types of double-stranded RNA can be used, including short interfering RNA (siRNA) and small hairpin RNA (shRNA). shRNA is one strand of RNA that is folded over—creating a double-stranded RNA with a hairpin loop on one side—and is a precursor of siRNA.

The double-stranded RNA is then introduced into cells by methods such as injection or delivery by vectors, such as modified viruses. If shRNA is used, RNase enzymes in the cell, such as Dicer, cleave it down to the shorter siRNA, removing the hairpin loop.

The siRNA then binds to an enzyme called Argonaute, which is part of a complex called RISC (RNA-induced silencing complex). Here, the two strands of the siRNA separate. One floats away while the other—called the guide strand—remains attached to RISC. It is called the guide strand because this is the strand that binds to the mRNA, through complementary base pairing, bringing the whole RISC to the mRNA. This binding is very specific because the siRNA is usually designed to be completely complementary to the targeted mRNA. Argonaute then cleaves and degrades the mRNA, preventing it from being translated into protein—effectively silencing the gene.

A interferência do RNA (RNAi) é um processo no qual uma pequena molécula de RNA não codifcante bloqueia a expressão de um gene ligando-se ao transcripto do seu RNA mensageiro (mRNA), impedindo que a proteína seja traduzida.

Esse processo ocorre naturalmente nas células, muitas vezes através da atividade de microRNAs. Os investigadores podem aproveitar esse mecanismo introduzindo RNAs sintéticos para desativar seletivamente genes específicos para investigação ou fins terapêuticos. Por exemplo, a RNAi poderia ser usada para suprimir genes que são hiperativos em doenças como o cancro.

O Processo

Primeiro, o RNA de cadeia dupla com uma sequência complementar ao gene alvo é sintetizado. Diferentes tipos de RNA de cadeia dupla podem ser usados, incluindo o RNA interferente pequeno (siRNA) e o short hairpin RNA (shRNA). O shRNA é uma cadeia de RNA que é dobrada—criando um RNA de cadeia dupla com um hairpin loop de um lado—e é um precursor do siRNA.

O RNA de cadeia dupla é então introduzido nas células por métodos como injeção ou entrega por vetores, como vírus modificados. Se o shRNA for usado, enzimas RNase na célula, como a Dicer, cortam-no no siRNA mais curto, removendo o hairpin loop.

O siRNA liga-se então a uma enzima chamada Argonauta, que faz parte de um complexo chamado RISC (complexo de silenciamento induzido pelo RNA). Aqui, as duas cadeias do siRNA separam-se. Uma flutua para longe enquanto que a outra—chamado de cadeia guia—permanece ligada ao RISC. É chamada de cadeia guia porque esta é a cadeia que se liga ao mRNA, através do emparelhamento de bases complementares, trazendo todo o RISC para o mRNA. Esta ligação é muito específica porque o siRNA geralmente é criado para ser totalmente complementar com o mRNA alvo. Argonauta então corta e degrada o mRNA, impedindo que ele seja traduzido para proteína—silenciando efetivamente o gene.

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