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11.9:

siRNA - Pequenos RNAs de Interferência

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siRNA – Small Interfering RNAs

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RNAs ou siRNAs interferentes pequenos são RNAs não-codificados com aproximadamente 22 nucleotídeos de comprimento que regulam a síntese e a estabilidade do mRNA. O siRNA pode ser originado a partir da célula por transcrição de DNA, pode ser processado a partir de RNA viral, ou pode ser adicionado por cientistas para fins experimentais. Os RNAs são processados a partir de RNA de fita dupla e longa.Este RNA é clivado em vários RNAs curtos com a ajuda de uma endonuclease, Dicer. Cada siRNA então se liga à Argonauta junto com outras proteínas que levam à formação do RNA induzido um Complexo Silenciamento Induzido-ou RISC. No RISC, a fita guia RNA é separada da sua vertente complementar e permanece no complexo para que possa então emparelhar com o mRNA alvo.Em seguida, o mRNA alvo é clivado com a ajuda da argonauta e posteriormente degradado no citoplasma. Durante o seu ciclo de vida, os vírus baseados em RNA entram numa célula anfitriã e produzem RNA bicatenário. Este RNA é reconhecido pelo Dicer e processado em siRNA.Estes siRNAs ajudam a combater infeções virais, promovendo a degradação do mRNA viral. No núcleo, as repetições de DNA associadas ao centrômero codificam transcrições que são processadas por Dicer para produzir tipos específicos de siRNA. Ao contrário do siRNA citoplasmático, inibem a síntese de mRNA e promovem a formação de heterocromatina, que pode regular a transcrição.Estes siRNAs ligam-se a múltiplas proteínas, incluindo a Argonauta, para formar o complexo RNA induzido com silenciamento transcricional ou complexo RITS. O siRNA direciona o RITS para um sítio de transcrição ativo, onde se liga com mRNA nascente. Esta ligação conduz então ao recrutamento de proteínas adicionais que modificam proteínas histonas próximas e promovem a formação de heterocromatina.Isto torna os genes específicos inacessíveis, inibindo o início da transcrição na região alvo e silenciando transposões.

11.9:

siRNA - Pequenos RNAs de Interferência

Os RNAs de interferência pequenos, ou siRNAs, são moléculas reguladoras curtas de RNA que podem silenciar genes pós-transcricionalmente, assim como ao nível da transcrição em alguns casos. siRNAs são importantes para proteger as células contra infeções virais e silenciar elementos genéticos transponíveis.

No citoplasma, o siRNA é processado a partir de um RNA de cadeia dupla, que provém de transcrição endógena de DNA ou de fontes exógenas como um vírus. Este RNA de cadeia dupla é então clivado pela riboendonuclease dependente de ATP, Dicer, em fragmentos de 21-23 nucleótidos de comprimento com duas saliências de nucleótidos em ambas as extremidades. Este siRNA é então carregado em outra proteína, Argonaute. A Argonaute tem quatro domínios diferentes – N-terminal, PAZ, Mid, e PIWI. O seu domínio PIWI tem uma atividade de RNase que permite que a Argonaute clive o mRNA alvo. O complexo Argonaute-siRNA liga-se então com uma helicase e outras proteínas para formar o complexo de silenciamento induzido por RNA (RISC). No RISC, a cadeia sentido é separada da anti-sentido, ou cadeia guia, que se pensa ser catalisado pela helicase. A cadeia sentido é degradada no citoplasma, e a cadeia guia direciona o RISC para um mRNA alvo complementar.

O destino do mRNA alvo é determinado por se o mRNA guia apresenta emparelhamento de bases ideal ou sub-ideal com o mRNA alvo. Se a cadeia guia apresentar emparelhamento ideal de bases com o mRNA alvo, o mRNA alvo é clivado pela Argonaute. Em seguida, o complexo RISC é reutilizado novamente para visar outro mRNA. Em contraste, se a cadeia guia apresentar emparelhamento de bases sub-ideal com a cadeia mRNA alvo, a Argonaute não irá clivar o mRNA. Em vez disso, irá levar a uma paragem na tradução, uma vez que o complexo RISC irá obstruir a ligação e a translocação do ribossoma. Estes mRNAs são então guiados para os corpos de processamento (corpos-P) onde são gradualmente degradados. No núcleo, o siRNA pode silenciar elementos de DNA transponíveis e, assim, impedir as suas inserções aleatórias indesejadas e perigosas no genoma.

Aplicações do siRNA

Como o siRNA silencia genes específicos, tem aplicações importantes tanto na investigação de biologia molecular como em aplicações terapêuticas. Na investigação, podem ser utilizados para estudar funções de genes específicos in vivo e in vitro ao silenciar esse gene. Também podem ser usados para silenciar genes de vírus mortais e podem ser utilizados como um agente anti-viral eficaz. siRNAs estão a ser explorados como um potencial tratamento para várias doenças, incluindo doenças neurológicas, como a doença de Alzheimer, e cancros, ao visarem os respectivos genes causadores de doenças. Os siRNAs podem ser usados em terapia genética personalizada, pois são altamente específicos e podem ser facilmente desenvolvidos para diferentes genes alvo. Além disso, os siRNAs terapêuticos são programados para visarem mRNA em vez de DNA e, portanto, há um risco significativamente reduzido de modificação permanente do DNA. 

Suggested Reading

  1. Dana, Hassan, Ghanbar Mahmoodi Chalbatani, Habibollah Mahmoodzadeh, Rezvan Karimloo, Omid Rezaiean, Amirreza Moradzadeh, Narges Mehmandoost et al. "Molecular mechanisms and biological functions of siRNA." International Journal of Biomedical Science: IJBS 13, no. 2 (2017): 48.
  2. Claycomb, Julie M. "Ancient endo-siRNA pathways reveal new tricks." Current Biology 24, no. 15 (2014): R703-R715.
  3. Kurreck, Jens. "siRNA efficiency: structure or sequence—that is the question." BioMed Research International 2006 (2006).
  4. Ryther, R. C. C., A. S. Flynt, JA 3rd Phillips, and J. G. Patton. "siRNA therapeutics: big potential from small RNAs." Gene Therapy 12, no. 1 (2005): 5-11.
  5. Dykxhoorn, Derek M., and Judy Lieberman. "Running interference: prospects and obstacles to using small interfering RNAs as small molecule drugs." Annu. Rev. Biomed. Eng. 8 (2006): 377-402.