Portál:Otázky z biochemie (1. LF UK, VL)/121. Otázka

121. Otázka
RNA interference, druhy a funkce nekódujících RNA.
Otázky z biochemie (1. LF UK, VL)
⏪️   ⏩️


RNA interference

[ upravit vložený článek ]


RNA interference je proces, při kterém interferují (párují se) nekódující molekuly RNA s cílovými úseky mRNA, což má za následek zabránění genové exprese těchto mRNA. Zkráceně se takovýto proces nazývá též RNAi. Řadíme ho mezi posttranksripční mechanismy genové exprese. Většina eukaryotických organismů je schopna RNA interference, poprvé byl tento proces prostudován u hlístice C. elegans. [1]

Mechanism of RNA interference

Dráhy RNA interference

Schopnost RNAi je založena na několika dějích. Nejdříve v buňce musí docházet k tvorbě malých nekódujících (interferujících) molekul RNA, což mohou být siRNA (short interfering RNA) nebo microRNA (miRNA). Tyto molekuly prochází různými úpravami než dosáhnou své konečné podoby. Poté se mohou siRNA nebo miRNA začlenit do ribonukleových částic. V ribonukleové částici pak musí dojít k další úpravě těchto nekódujících RNA. miRNA či siRNA je rozpletena ze své dvouvláknové podoby, jedno z vláken je degradováno a druhé zůstává součástí ribonukleové částice. Takovýto komplex (ribonukleová částice s jednovláknovou siRNA či miRNA) se nazývá RISC. Komplex RISC je pak připraven k vybrání cílové sekvence mRNA, která je komplementární k interferující RNA. Po navázání RISC komplexu na cílovou mediátorovou RNA, dojde k interferenci mezi miRNA či siRNA s vláknem mRNA, což má za následek zabránění následné exprese mRNA. Interakce mezi interferující nekódující molekulou RNA a mRNA může mít za následek buď úplnou degradaci cílové mRNA (v případě, že RISC páruje dokonale se sekvencí mRNA) nebo pokud k sobě RISC se sekvencí cílové mRNA nepárují dokonale, dojde k jejich trvalému spojení a tím i zabránění jakékoli translace mRNA. [2]

Interference krok za krokem

  1. Vstup virové dsRNA / uměle vytvořené dsRNA do buňky
  2. dsRNA je rozštěpena specifickou endonukleasou DICER (kódována genem DICER1, z rodiny RNáz III.) [1] na malé dvouřetězcové molekuly o sekvenci cca 21bp
  3. Molekula siRNA je rozvinuta do dvou vláken, z nichž jedno je degradováno
  4. Dochází k tvorbě RISC (RNA-induced silencing complex) komplexu = siRNA + protein Argonaut
  5. RISC se pomocí komplementarity řetězce siRNA naváže na molekulu mRNA, kterou díky své endonukleasové aktivitě rozštěpí a znemožní tak translaci

miRNA jsou ss molekuly RNA, které jsou transkribovány v buňce. Díky jejich vlásenkovité struktuře, která připomíná dsRNA, může být DICERem rozpoznána a spolu s ním zapojena do RNA interference.

Využití

RNAi je využívána zejména při zneškodňování dsRNA virových částic, které napadají buňku. Díky schopnosti potlačit translaci se interference využívá v genetickém inženýrství.

Nekódující RNA

[ upravit vložený článek ]

Jako "nekódující" (rozuměj "protein-nekódující") RNA (ncRNA) označujeme všechny funkční molekuly RNA, které nejsou překládány do proteinu v procesu translace. Obecně spadají do dvou kategorií, odlišitelných podle velikosti:

  • kratší než 200 nukleotidů
  • delší než 200 nukleotidů

RNA kratší než 200 nukleotidů

Do této skupiny patří například:

  • transferové RNA (tRNA) – RNA podílející se na procesu translace. Rozlišujeme 49 typů / rodin tRNA. V jaderném genomu je 497 genů pro tRNA (značná část jich je na chromozomech 1 a 6), jejichž transkripci zajišťuje RNA polymeráza III (dalších 22 tRNA je kódováno mitochondriálním genomem).
  • ribosomální RNA (rRNA) – tvoří součást ribosomů, existují 4 odlišné typy – 5S rRNA, 18S rRNA, 5,8S rRNA a 28S rRNA
  • malé jaderné RNA (small nuclear RNA – snRNA) – podílí se na procesu tzv. splicingu – sestřih hnRNA, vyštěpení intronů
  • malé jadérkové RNA (small nucleolar RNA – snoRNA) – hraje důležitou roli v syntéze a maturaci (posttranskripční chemické modifikaci) rRNA, snRNA a tRNA. Delece shluku (klastru) snoRNA v oblasti chromozómu 15q vede k manifestaci Prader-Williho syndromu.
  • řada regulačních typů RNA jako např:
    • mikroRNA – podílí se na regulaci genové exprese – jsou komplementární k určitým úsekům mRNA, váží se na ně a tím regulují jejich translaci
    • malé interferující RNA (small interfering RNA – siRNA)
    • piRNA (piwi-interacting RNA) – RNA interagující s proteiny z rodiny PIWI.
 Podrobnější informace naleznete na stránce RNA#Typy RNA.

RNA delší než 200 nukleotidů

Tato skupina nese společné označení dlouhé nekódující RNA ({{anglicky|long non-coding RNA - lncRNA). Pravděpodobně nejznámějším reprezentantem lncRNA je gen XIST (X Inactivation Specific Transcript; Xq13.2; OMIM: 314670]), který se uplatňuje v procesu Inaktivace chromozomu X.

Reference

  1. ↑ SNUSTAD D a SIMMONS MICHAEL J. Genetika. Vyd. 1. Brno: Masarykova univerzita, 2009, xxi, 871 s.
  2. ↑ SLABÝ ONDŘEJ a SVOBODA MAREK. MikroRNA v onkologii. 1. vyd. Praha: Galén, c2012, xvii, 324 s.