РНК интерференциясы деген эмне? Бул термин эукариоттук клеткалардагы гендердин активдүүлүгүн көзөмөлдөө системасын билдирет. Окшош процесс рибонуклеин кислотасынын кыска (бир чынжырда 25 нуклеотидден көп эмес) молекулаларынан улам болот.
РНК интерференциясы мРНКны жок кылуу же деденилизациялоо аркылуу ген экспрессиясынын транскрипциядан кийинки бөгөт коюусу менен мүнөздөлөт.
Маанилүү
Ал көптөгөн эукариоттордун: козу карындардын, өсүмдүктөрдүн, жаныбарлардын клеткаларында табылган.
РНК интерференциясы клеткаларды вирустардан коргоонун маанилүү жолу болуп эсептелет. Ал эмбриогенез процессине катышат.
Рибонуклеин кислотасынын ген экспрессиясына тийгизген таасири күчтүү жана тандалма мүнөзгө ээ болгондуктан, тирүү организмдерде, клетка культураларында олуттуу биологиялык изилдөөлөрдү жүргүзүүгө болот.
Мурда РНК интерференциясы башка аталышка ээ болгон - косупрессия. Бул процессти деталдуу изилдөөдөн кийин, Эндрю Файр жана Крейг Мело анын пайда болуу механизмин изилдөө үчүн медицина боюнча Нобель сыйлыгын алгандан кийин, бул процесстин аталышы өзгөртүлдү.
Тарых
РНК интерференциясы деген эмне? Анын ачылышы таасири астында олуттуу алдын ала байкоо жүргүзүү менен шартталганөсүмдүктөрдүн гендериндеги экспрессиянын антисенс РНКсынын бөгөт коюусу.
Бир нече убакыт өткөндөн кийин, америкалык илимпоздор петунияларга трансгендер киргизилгенде укмуштуудай натыйжаларга жетишкен. Изилдөөчүлөр талданган өсүмдүктү гүлдөргө каныккан түс бере тургандай кылып өзгөртүүгө аракет кылышкан. Бул үчүн алар клеткаларга кызгылт көк пигменттин пайда болушуна жооп берген халькон синтаза ферментинин генинин кошумча көчүрмөлөрүн киргизишти.
Бирок изилдөөнүн жыйынтыгы такыр күтүүсүз болгон. Бул өсүмдүктүн гүлдөрү петуниянын гүлдөрүнүн каалаган караңгылашынын ордуна ак болуп калды. Халькон синтаза ферментинин активдүүлүгүнүн төмөндөшү косупрессия деп аталат.
Маанилүү пункттар
Кийинки эксперименттер мРНК деградациясынын деңгээлинин жогорулашынан улам ген экспрессиясынын транскрипциядан кийинки ингибирлөө процессине тийгизген таасирин аныктады.
Ошол кезде атайын белокторду экспрессиялаган өсүмдүктөр вирустун инфекциясына кабылбай турганы белгилүү болгон. Мындай туруктуулукту алуу өсүмдүк генине вирустук РНКнын коддолбогон кыска ырааттуулугун киргизүү аркылуу ишке ашары эксперименталдык түрдө аныкталган.
РНК интерференциясы, анын механизми али толук түшүнүлө элек, "вирустун индукцияланган гендин үнсүздөөсү"
деп аталды.
Биологдор мындай кубулуштардын жыйындысын ген экспрессиясынын транскрипциядан кийинки ингибициясы деп атай башташты.
Эндрю Файр жана анын кесиптештери окшош кубулуш менен семантикалык комплексти киргизүүнүн ортосундагы байланышты далилдей алыштыРНК жана антисенс эки катарлуу РНКны түзүүчү. Ал сүрөттөлгөн процесстин пайда болушунун негизги себеби катары таанылган.
Молекулярдык механизмдердин өзгөчөлүктөрү
Giardia intestinalis Dicer протеикасы кичи интерференцияланган РНК фрагменттерин өндүрүү үчүн кош тилкелүү РНКны кесүү аркылуу катализделет. RNAase домени жашыл, PAZ домени сары жана байланыш спиралы көк.
РНК интерференциясы экзогендик жана эндогендик жолдорго негизделген.
Биринчи механизм вирустун геномуна негизделген же лабораториялык эксперименттердин натыйжасы. Мындай РНК цитоплазмада майда фрагменттерге кесилет. Экинчи түрү тирүү организмдин жеке гендерин экспрессиялоо учурунда түзүлөт, мисалы, микро РНКга чейинки. Ал RISC комплекси менен өз ара аракеттенүүчү mRNAларды түзүп, ядронун ичинде белгилүү бир өзөк-улак структураларын түзүүнү камтыйт.
Чакан кийлигишүүчү РНКлар
Алар 20-25 нуклеотидден турган, учунда нуклеотиддер чыгып турган чынжырлар. Ар бир чынжырдын 3' учунда гидроксил бөлүгү жана 5' бөлүгүндө фосфат тобу бар. Мындай түрдөгү түзүлүш Дисер ферментинин чач кычкасын камтыган РНКга тийгизген таасири натыйжасында пайда болот. Бөлүнгөндөн кийин сыныктар каталитикалык комплекстин бир бөлүгү болуп калат. Аргонавт протеини акырындык менен РНК дуплексин бошотот, бул RISCде бир гана "багытчы" жипти калтырууга өбөлгө түзөт. Ал эффектордук комплекске белгилүү бир максаттуу мРНКны издөөгө мүмкүндүк берет. кошулгандаsiRNA-RISC комплексинин мРНК деградациясы пайда болот.
Бул молекулалар максаттуу мРНКнын бир түрү менен гибриддешип, молекуланын бөлүнүшүнө алып келет.
mRNA
РНКнын кийлигишүүсү жана өсүмдүктөрдү коргоо бири-бири менен байланышкан процесстер.
мРНК организмдердин индивидуалдуу өнүгүү процессине катышкан 21-22 ырааттуу эндогендик нуклеотиддерден турат. Анын гендери при-миРНК транскрипттеринин узун негизги транскрипттерин түзүү үчүн транскрипцияланат. Бул структуралар өзөк-илмек формасына ээ, алардын узундугу 70 нуклеотидден турат. Алардын курамында RNase активдүүлүгү бар фермент, ошондой эле кош тилкелүү РНКны байланыштырууга жөндөмдүү протеин бар. Андан ары цитоплазмага ташуу ишке ашат, анда пайда болгон РНК Дисер ферменти үчүн субстрат болуп калат. Иштетүү клетканын түрүнө жараша ар кандай жолдор менен жүргүзүлүшү мүмкүн.
РНК интерференциясы ушундайча иштейт. Процесстин колдонулушу толук изилдене элек.
Мисалы, Дизерден көз каранды болбогон мРНКны иштетүүнүн башка жолунун мүмкүнчүлүгүн түзүүгө мүмкүн болду. Бул учурда, молекула аргонавт белок менен кесип. miRNA менен siRNAнын ортосундагы айырмачылык окшош аминокислота тизмегин камтыган бир нече түрдүү мРНКлар менен которууну бөгөт коюу жөндөмдүүлүгү.
RISC эффектордук комплекс
РНК интерференциясы,биологиялык функциялары протеиндик комплекске байланыштуу көптөгөн маселелерди чечүүгө мүмкүндүк берет, бул интерференция учурунда мРНКнын бөлүнүшүн камсыз кылат. RISC комплекси АТФтин бир нече фрагменттерге бөлүнүшүнө өбөлгө түзөт.
Рентгендик дифракциялык анализдин жардамы менен мындай комплекстин жардамы менен процесс бир кыйла тездетилгендиги аныкталды. Анын каталитикалык бөлүгү цитоплазманын белгилүү жерлеринде локализацияланган аргонавт белоктору болуп эсептелет. Мындай Р-телолору РНК деградациясынын олуттуу деңгээли бар аймактарды билдирет, аларда мРНКнын эң жогорку активдүүлүгү аныкталган. Мындай комплекстердин бузулушу РНК интерференция процессинин эффективдүүлүгүнүн төмөндөшү менен коштолот.
Транскрипцияны басуу ыкмалары
Котормочулук бөгөт коюу деңгээлиндеги аракетинен тышкары, РНК гендин транскрипциясына да таасирин тийгизет. Кээ бир эукариоттор геномдун структурасынын туруктуулугун камсыз кылуу үчүн ушундай жолду колдонушат. Гистондордун модификациясынын аркасында белгилүү бир аймакта гендин экспрессиясын азайтуу мүмкүн, анткени мындай кесим гетерохроматин формасына өтөт.
РНК интерференциясы жана анын биологиялык ролу олуттуу изилдөөгө жана талдоого татыктуу маанилүү маселе. Изилдөө жүргүзүү үчүн чынжырдын жупташтыруу түрүнө жооптуу бөлүктөрү каралат.
Мисалы, ачыткылар үчүн транскрипцияны басуу так RISC комплекси тарабынан жүзөгө ашырылат, анын курамында хромодомен, аргонавт жана протеин бар Chp1 фрагменти бар.белгисиз функция Tas3.
Гетерохроматин аймактарынын пайда болушун индукциялоо үчүн Дисер ферменти РНК полимераза керек. Мындай гендердин бөлүнүшү гистондун метилизациясынын бузулушуна алып келет, клетканын бөлүнүшүнүн басаңдашына же бул процесстин толук токтоп калышына алып келет.
РНКны түзөтүү
Жогорку эукариоттордо бул процесстин эң кеңири таралган формасы аденозинди инозинге айландыруу процесси болуп саналат, ал РНКнын кош тилкесинде пайда болот. Мындай трансформацияны ишке ашыруу үчүн аденозиндеаминаза ферменти колдонулат.
21-кылымдын башында гипотеза алдыга коюлган, ага ылайык РНКнын кийлигишүү механизми жана молекуланы редакциялоо атаандаштык процесстер катары таанылган. Сүт эмүүчүлөрдүн изилдөөлөрү РНКны түзөтүү трансгендердин үнүн басууну алдын ала аларын көрсөтүп турат.
Организмдердин ортосундагы айырмалар
Бул чет элдик РНКны кабылдоо, аларды интерференция учурунда колдонуу жөндөмүндө. өсүмдүктөр үчүн, бул таасир системалуу болуп саналат. Ал тургай, РНК бир аз киргизилген учурда, белгилүү бир ген бүт денеде басылып калат. Бул аракет менен РНК сигналы башка клеткалар арасында өткөрүлөт. РНК полимераза анын күчөшүнө катышат.
Организмдердин ортосунда РНК интерференция процессинде бөтөн гендердин колдонулушунун айырмачылыгы бар.
Өсүмдүктөрдө siRNA ташуу процесси плазмодесмата аркылуу жүрөт. Мындай РНК эффекттеринин тукум куусу айрым гендердин промоторлорунун метилдениши менен камсыз кылынат.
Бул механизм менен негизги айырмачылыкөсүмдүктөр RISC комплекси менен бирге бул молекуланын толук бузулушуна көмөктөшүүчү мРНКнын толуктоосунун идеалдуулугу болуп саналат.
Биологиялык функциялар
Каралып жаткан система чет өлкөлүк материалдарга иммундук реакциянын маанилүү компоненти болуп саналат. Мисалы, өсүмдүктөрдө көптөгөн вирустук организмдер менен күрөшүү үчүн колдонулган Дисер протеининин бир нече окшоштору бар.
РНКны өсүмдүктөн алынган вируска каршы коргонуу механизми деп кароого болот, ал бүт денеде ишке кирет.
Дисер протеининин жаныбарлардын клеткаларында азыраак экендигине карабастан, биз РНКнын антивирустук реакцияга катышуусу жөнүндө айта алабыз.
Учурда адамдардын жана жаныбарлардын организминде пайда болгон иммундук жооптор жарым-жартылай изилденген.
Биологдор изилдөөлөрдү улантып, алардын пайда болуу механизмдерин негиздөөгө гана эмес, иммундук өз ара аракеттенүүгө таасир этүүнүн жолдорун табууга аракет кылышууда. РНК интерференциясынын бардык нюанстары ийгиликтүү түшүндүрүлгөн учурда окумуштуулар бул биохимиялык реакцияларды башкара алышат жана бөтөн денелерден коргонуу механизмдерин түзө алышат.
