11.9: миРНК - малые интерферирующие РНК
Малые интерферирующие РНК, или siРНК, представляют собой короткие регуляторные молекулы РНК, которые могут посттранскрипционно подавлять гены, а в некоторых случаях и на уровне транскрипции . siРНК важны для защиты клеток от вирусных инфекций и подавления мобильных генетических элементов.
В цитоплазме siРНК процессируется из двухцепочечной РНК, которая поступает либо от эндогенной транскрипции ДНК, либо из экзогенных источников, таких как вирус. Затем эта двухцепочечная РНК расщепляется АТФ-зависимой рибоэндонуклеазой Dicer на фрагменты длиной 21–23 нуклеотида с двумя выступающими нуклеотидами на обоих концах. Затем эта siРНК загружается на другой белок, Argonaute. Argonaute имеет четыре разных домена – N-концевой, PAZ, Mid и PIWI. Его домен PIWI обладает активностью РНКазы, что позволяет Argonaute расщеплять целевую мРНК. Комплекс Argonaute-siРНК затем связывается с геликазой и другими белками с образованием РНК-индуцируемого комплекса выключения гена (RISC). В RISC смысловая цепь отделяется от антисмысловой, или направляющей цепи, что, как полагают, катализируется геликазой. Смысловая цепь разрушается в цитоплазме, а направляющая цепь подводит RISC к комплементарной целевой мРНК.
Судьба целевой мРНК определяется тем, демонстрирует ли направляющая мРНК оптимальное или субоптимальное спаривание оснований с целевой мРНК. Если направляющая цепь показывает оптимальное спаривание оснований с целевой мРНК, то целевая мРНК расщепляется Argonaute. Затем комплекс RISC снова используется для нацеливания на другую мРНК. Напротив, если направляющая цепь показывает неоптимальное спаривание оснований с целевой цепью мРНК, Argonaute не будет расщеплять мРНК. Вместо этого произойдет остановка трансляции, поскольку комплекс RISC будет препятствовать связыванию и транслокации рибосом. Затем эти мРНК направляются в тельца процессинга (P-тельца), где они постепенно разрушаются. В ядре siРНК может подавлять мобильные ДНК элементы и тем самым предотвращать их нежелательные и опасные случайные вставки в геном.
Использование siРНК
Поскольку siРНК подавляет конкретные гены, она имеет важное применение как в исследованиях молекулярной биологии, так и в терапевтических целях. В исследованиях их можно использовать для изучения конкретных функций гена in vivo и in vitro путем подавления этого гена. Их также можно использовать для подавления генов смертоносных вирусов и использовать в качестве эффективного противовирусного агента. siРНК исследуются в качестве потенциального средства лечения нескольких заболеваний, включая неврологические расстройства, такие как болезнь Альцгеймера, и раки, путем воздействия на соответствующие гены, вызывающие заболевания. siРНК могут использоваться в персонализированной генной терапии, поскольку они высокоспецифичны и могут быть легко сконструированы для различных генов-мишеней. Кроме того, терапевтические siРНК запрограммированы для нацеливания на мРНК, а не на ДНК, и, следовательно, значительно снижается риск необратимой модификации ДНК.
