Interferența ARN-ului este ceea ce?

Ce este interferența ARN-ului? Prin acest termen se înțelege un sistem de control al activității genelor de celule eucariote. Există un proces similar datorită moleculelor scurte (nu mai mult de 25 de nucleotide din lanț) ale acidului ribonucleic.

Interferența ARN este caracterizată prin inhibarea posttranscripțională a expresiei genei prin distrugerea sau deadenylationul ARNm.

semnificație

Sa găsit în celulele multor eucariote: fungi, plante, animale.

Interferența ARN este considerată o modalitate importantă de a proteja împotriva virușilor celulari. Participă la procesul de embriogeneză.

Datorită unui efect ARN puternic și selectiv asupra expresiei genei poate fi realizată cercetări biologice grave în organismele vii, culturi celulare.

Anterior, interferența ARN a avut un nume diferit - cosupresie. După un studiu detaliat al acestui proces, obtinerea FIRE Andrew si Craig Mello Premiul Nobel pentru Medicina pentru studiul mecanismului apariției sale, procesul a fost redenumit.

poveste

Ce este interferența ARN-ului? Descoperirea sa se datorează unei observații preliminare grave, sub influența inhibării expresiei ARN antisens a expresiei în genele plantelor.

După ceva timp, oamenii de știință americani au primit rezultate surprinzătoare atunci când au introdus transgene în petunia. Cercetătorii au încercat să modifice planta analizată astfel încât să ofere florilor o nuanță mai intensă. Pentru a face acest lucru, au introdus în celule copii suplimentare ale genei pentru enzima halconsintase, care este responsabilă pentru formarea pigmentului violet.

Dar rezultatele studiului au fost absolut imprevizibile. În loc de întunericul dorit al culorii coroanei petuniei, florile acestei plante au devenit albe. Scăderea activității enzimei halconsinază a fost numită o cosuprezie.

Puncte importante

Experimentele ulterioare au relevat o influență asupra unui astfel de proces de inhibare post-transcripțională a expresiei genei datorită nivelurilor crescute de degradare a ARNm.

La acea vreme, se știa că acele plante care exprimă proteine ​​speciale sunt insensibile la infecția cu virusul. S-a stabilit experimental faptul că obținerea unei astfel de stabilități este realizată prin introducerea în gena plantei a unei secvențe scurte de codificare a ARN-ului viral.

Interferența ARN, mecanismul care nu este încă pe deplin înțeleasă, a fost numită "supresia indusă de virus a expresiei genei".

Cantitatea de astfel de biologi de fenomene a început să fie numită oprimare post-transcripțională a expresiei genice.

FIRE Andrew si colegii sai au fost capabili să demonstreze legătura dintre acest fenomen și introducerea agregatului care formează un circuit de ARN dublu sens și antisens ARN. A fost cea care a fost recunoscută ca principalul motiv pentru apariția procesului descris.

Caracteristicile mecanismelor moleculare

Proteina Dicer Giardia intestinalis este catalizată prin tăierea ARN cu catenă dublă pentru a produce fragmente mici de ARN care interferează. Domeniul ARN are culoarea verde, domeniul PAZ are o culoare galbenă, iar spirala de legare are o nuanță albastră.

Aplicarea interferenței ARN se bazează pe calea exogenă și endogenă.

Primul mecanism se bazează pe genomul virusului sau este o consecință a experimentelor de laborator. Există o tăiere în citoplasmă a unui astfel de ARN în fragmente mici. A doua specie este formată prin exprimarea genelor individuale ale unui organism viu, de exemplu, ARN pre-micro. Acesta presupune crearea unor structuri specifice de buclă de stomac în interiorul nucleului, formând ARNm, interacționând cu complexul RISC.

ARN mic de interferență

Sunt lanțuri, formate din 20-25 nucleotide, care au apariții nucleotidice la capete. Fiecare lanț are o bucată de hidroxil la capătul 3 `și o grupare fosfat pe partea 5`. O structură de acest tip este formată ca urmare a acțiunii enzimei Dyser pe firul de păr conținând ARN. După scindare, fragmentele sunt conținute în complexul catalitic. Proteina argonută tunde treptat ARN-ul duplex, ceea ce facilitează lăsarea unui singur lanț "directoare" în RISC. Aceasta permite complexului efector să caute un ARNm țintă specific. După atașarea complexului siRNA-RISC, apare degradarea mRNA.

Astfel de molecule sunt hibridizate de un singur tip de ARNm țintă, ceea ce duce la scindarea moleculei.

ARNm

Interferențele ARN și protecția plantelor sunt procese interdependente.

ARNm conține 21-22 nucleotide consecutive de origine endogenă, care participă la procesul de dezvoltare individuală a organismelor. Genele sale sunt transcrise, formând transcrieri primare lungi ale transcrierilor pri-miRNA. Aceste structuri au forma unei bucle de tulpină, lungimea lor fiind formată din 70 de nucleotide. Acestea conțin o enzimă cu activitatea ARN-ului ase, precum și o proteină capabilă de legarea unui ARN cu lanț dublu. Apoi, transportul către citoplasmă are loc, unde ARN-ul rezultat devine un substrat pentru enzima Dyser. Este posibil ca procesarea să se desfășoare în moduri diferite, în funcție de tipul celulei.

Acesta este modul în care intervine ARN-ul. Aplicarea acestui proces nu a fost încă explorată pe deplin.

De exemplu, a fost posibil să se stabilească posibilitatea unei căi diferite de prelucrare a ARNm care să nu depindă de Dyser. În acest caz, molecula este tăiată de proteina argon. Diferența dintre miARN și siARN este capacitatea de a inhiba translația cu mai multe ARNm-uri diferite care conțin secvențe de secvențe de aminoacizi similare.

RISC Effector Complex

Interferența ARN, ale cărei funcții biologice permit rezolvarea multor probleme asociate cu complexul proteic, oferind interferență cu clivajul mRNA. Complexul RISC facilitează separarea ATP în mai multe fragmente.

Utilizând analiza difracției cu raze X, s-a determinat că prin intermediul unui astfel de complex, procesul este accelerat semnificativ. Partea catalitică a acestuia este proteinele argonautice, care sunt localizate în anumite locuri ale citoplasmei. Astfel de organisme P sunt situri cu niveluri semnificative de degradare a ARN, este în ele cea mai mare activitate a ARNm-ului. Distrugerea unor astfel de complexe este însoțită de o scădere a eficacității procesului de interferență a ARN-ului.

Metode de suprimare a transcripției

În plus față de acțiunea la nivelul inhibării translației, ARN are de asemenea un efect asupra transcripției genelor. O parte din eucariote utilizează acest mod pentru a asigura stabilitatea structurii genomului. Datorită modificării histonelor, expresia genei poate fi redusă la un anumit loc, deoarece o astfel de tranziție are loc sub formă de heterochromatin.

Interferența ARN și rolul său biologic reprezintă o problemă importantă care merită studiu serios și analiză. Pentru a efectua studiul, luați în considerare acele părți ale lanțului care sunt responsabile pentru tipul de împerechere.

De exemplu, o transcriere represiune drojdie este realizată RISC-complex, care conține un fragment Chp1 hromodomenom, Argonaut, și o proteină având Tas3 funcție necunoscută.

Pentru a continua inducerea formării siturilor heterochromatinice, este necesară o enzimă Dyser, o polimerază ARN. Diviziunea unor astfel de gene conduce la o încălcare a metilației histonei, duce la o încetinire a diviziunii celulare sau la oprirea completă a acestui proces.

Editarea ARN

Cea mai obișnuită formă a acestui proces în eucariotele superioare este procesul de transformare în inozină adenozină, care are loc în lanțul ARN dublu. Pentru a efectua această transformare, se utilizează o enzimă de adenozin deaminază.

La începutul secolului al XXI-lea, a fost prezentată o ipoteză, conform căreia mecanismul intervenției ARN-ului și editarea moleculei au fost recunoscute ca procese concurențiale. Studiile efectuate pentru mamifere arată că editarea ARN poate preveni suprimarea transgenelor.

Diferențele dintre organisme

Se află în capacitatea de a percepe ARN-urile străine, de a le aplica în cursul interferențelor. Pentru plante, acest efect este sistemic. Chiar și în cazul unei introduceri minore a ARN, există o depresie în întregul corp al unei anumite gene. Cu această acțiune, semnalul ARN este transmis între celulele rămase. ARN polimeraza este implicată în amplificarea sa.

Între organisme, există o diferență în utilizarea genelor străine în procesul de interferență a ARN-ului.

În plante, procesul de transport de siARN are loc prin intermediul plasmodemului. Moștenirea unor astfel de efecte ARN este asigurată prin metilarea promotorilor anumitor gene.

Principala diferență dintre acest mecanism în plante este complementaritatea perfectă a ARNm lor, care, împreună cu RISC-complex contribuie la degradarea totală a moleculei.

Funcțiile biologice

Sistemul examinat este o componentă importantă a răspunsului imun la materiale străine. De exemplu, plantele au mai mulți analogi ai proteinei Dyser, folosiți pentru a combate numeroasele organisme virale.

ARN poate fi considerat un mecanism de protecție antivirală, achiziționat de plante care sunt lansate pe tot corpul.

În ciuda faptului că proteina Dyser este exprimată mult mai puțin în celulele animale, iar în ele este posibil să se vorbească despre participarea ARN la răspunsul antiviral.

În prezent, reacțiile imune care apar în corpul uman și animale au fost studiate parțial.

Biologii continuă să studieze, încearcă nu numai să justifice mecanismele cursului lor, ci și să găsească modalități de a influența interacțiunile imune. Daca va avea succes, o explicație a tuturor nuanțele de interferenta ARN-ului, oamenii de stiinta vor fi capabili de a gestiona date prin reacții biochimice, pentru a crea mecanisme de protecție împotriva corpurilor străine.