Çfarë është ndërhyrja e ARN-së? Ky term i referohet një sistemi për kontrollin e aktivitetit të gjeneve në qelizat eukariote. Një proces i ngjashëm ndodh për shkak të molekulave të shkurtra (jo më shumë se 25 nukleotide për zinxhir) të acidit ribonukleik.
Ndërhyrja
ARN karakterizohet nga frenimi post-transkriptues i shprehjes së gjeneve nëpërmjet shkatërrimit ose dedenilimit të mRNA.
Rëndësia
U gjet në qelizat e shumë eukariotëve: kërpudhave, bimëve, kafshëve.
Ndërhyrja
ARN konsiderohet një mënyrë e rëndësishme për të mbrojtur qelizat nga viruset. Ajo merr pjesë në procesin e embriogjenezës.
Për shkak të natyrës së fuqishme dhe selektive të efektit të acidit ribonukleik në shprehjen e gjeneve, kërkime serioze biologjike mund të kryhen në organizmat e gjallë, kulturat qelizore.
Më parë, ndërhyrja e ARN-së kishte një emër tjetër - kosupresioni. Pas një studimi të hollësishëm të këtij procesi, duke marrë çmimin Nobel në Mjekësi për studimin e mekanizmit të shfaqjes së tij nga Andrew Fire dhe Craig Melo, ky proces u riemërua.
Histori
Çfarë është ndërhyrja e ARN-së? Zbulimi i tij është për shkak të vëzhgimit serioz paraprak nën ndikimin eFrenimi antisens i ARN-së i shprehjes në gjenet bimore.
Disa kohë më vonë, shkencëtarët amerikanë morën rezultate të mahnitshme kur transgjenet u futën në petuni. Studiuesit u përpoqën të modifikonin bimën e analizuar në atë mënyrë që t'u jepnin luleve një nuancë më të ngopur. Për ta bërë këtë, ata futën në qeliza kopje shtesë të gjenit për enzimën kalkon sintazë, e cila është përgjegjëse për formimin e pigmentit vjollcë.
Por rezultatet e studimit ishin krejtësisht të paparashikueshme. Në vend të errësimit të dëshiruar të kurorës së petunisë, lulet e kësaj bime janë bërë të bardha. Zvogëlimi i aktivitetit të enzimës kalkon sintaza është quajtur kosupresioni.
Pikë të rëndësishme
Eksperimentet në vijim zbuluan efektin në këtë proces të frenimit post-transkriptues të shprehjes së gjeneve për shkak të rritjes së nivelit të degradimit të mRNA.
Në atë kohë dihej se ato bimë që shprehin proteina të veçanta nuk janë të ndjeshme ndaj infeksionit nga virusi. Është vërtetuar eksperimentalisht se përftimi i një rezistence të tillë arrihet duke futur një sekuencë të shkurtër jokoduese të ARN-së virale në gjenin e bimës.
Ndërhyrja
ARN, mekanizmi i së cilës ende nuk është kuptuar plotësisht, është quajtur "heshtja e gjeneve të shkaktuara nga virusi".
Biologët filluan ta quajnë shumën e fenomeneve të tilla si frenim post-transkriptues i shprehjes së gjeneve.
Andrew Fire dhe kolegët e tij arritën të vërtetojnë lidhjen midis një fenomeni të ngjashëm dhe futjes së një grupi semantikARN dhe antisens që formojnë ARN me dy vargje. Ishte ajo që u njoh si arsyeja kryesore për shfaqjen e procesit të përshkruar.
Veçoritë e mekanizmave molekular
Proteina Giardia intestinalis Dicer katalizohet duke prerë ARN me dy fije për të prodhuar fragmente të vogla të ARN-së ndërhyrëse. Domeni RNAase është i gjelbër, domeni PAZ është i verdhë dhe spirale lidhëse është blu.
Zbatimi i interferencës së ARN-së bazohet në rrugët ekzogjene dhe endogjene.
Mekanizmi i parë bazohet në gjenomën e virusit ose është rezultat i eksperimenteve laboratorike. ARN e tillë pritet në fragmente të vogla në citoplazmë. Lloji i dytë formohet gjatë shprehjes së gjeneve individuale të një organizmi të gjallë, për shembull, para-mikro ARN. Ai përfshin krijimin e strukturave specifike të lakut të rrjedhës brenda bërthamës, duke formuar mRNA që ndërveprojnë me kompleksin RISC.
ARN të vogla ndërhyrëse
Janë zinxhirë të përbërë nga 20-25 nukleotide me zgjatime nukleotide në skajet. Çdo zinxhir ka një pjesë hidroksil në skajin 3' dhe një grup fosfat në pjesën 5'. Një strukturë e këtij lloji formohet si rezultat i veprimit të enzimës Dicer në shiritat e flokëve që përmbajnë ARN. Pas ndarjes, fragmentet bëhen pjesë e kompleksit katalitik. Proteina argonaut gradualisht zbërthen dyfishin e ARN-së, i cili kontribuon në lënien e vetëm një vargu "udhëzues" në RISC. Ai lejon kompleksin e efektorit të kërkojë një mARN specifike të synuar. Kur bashkohetNdodh degradimi i mRNA kompleksi siRNA-RISC.
Këto molekula hibridizohen me një lloj ARN-je të synuar, duke rezultuar në ndarjen e molekulës.
mRNA
Ndërhyrja e ARN-së dhe mbrojtja e bimëve janë procese të ndërlidhura.
mARN përbëhet nga 21-22 nukleotide të njëpasnjëshme me origjinë endogjene, të cilat përfshihen në procesin e zhvillimit individual të organizmave. Gjenet e tij transkriptohen për të formuar transkripte të gjata parësore të transkripteve pri-miRNA. Këto struktura kanë formën e një unaze kërcellore, gjatësia e tyre përbëhet nga 70 nukleotide. Ato përmbajnë një enzimë me aktivitet RNase, si dhe një proteinë të aftë për të lidhur ARN me dy fije. Më tej, bëhet transporti në citoplazmë, ku ARN-ja që rezulton bëhet një substrat për enzimën Dicer. Përpunimi mund të bëhet në mënyra të ndryshme, në varësi të llojit të qelizës.
Kështu funksionon ndërhyrja e ARN-së. Aplikimi i procesit ende nuk është eksploruar plotësisht.
Për shembull, ishte e mundur të krijohej mundësia e një rruge të ndryshme të përpunimit të mRNA, e cila nuk varet nga Diser. Në këtë rast, molekula pritet nga proteina argonaut. Dallimi midis miRNA dhe siRNA është aftësia për të penguar përkthimin me disa mRNA të ndryshme që përmbajnë sekuenca të ngjashme aminoacide.
Kompleksi efektor RISC
Interferenca e ARN-së,funksionet biologjike të të cilave lejojnë zgjidhjen e shumë çështjeve që lidhen me kompleksin proteinik, i cili siguron ndarjen e mARN-së gjatë interferencës. Kompleksi RISC promovon ndarjen e ATP në disa fragmente.
Me ndihmën e analizës së difraksionit me rreze X, u konstatua se me anë të një kompleksi të tillë procesi përshpejtohet ndjeshëm. Pjesa katalitike e tij konsiderohet të jenë proteinat argonaut, të cilat lokalizohen në vende të caktuara në citoplazmë. Trupa të tillë P përfaqësojnë zona me nivele të konsiderueshme të degradimit të ARN-së; është në to që u zbulua aktiviteti më i lartë i mRNA. Shkatërrimi i komplekseve të tilla shoqërohet me një ulje të efikasitetit të procesit të ndërhyrjes së ARN-së.
Metodat e shtypjes së transkriptimit
Përveç veprimit të saj në nivelin e frenimit translator, ARN ka një efekt edhe në transkriptimin e gjeneve. Disa eukariote përdorin këtë mënyrë për të siguruar stabilitetin e strukturës së gjenomit. Falë modifikimit të histoneve, është e mundur të zvogëlohet shprehja e gjeneve në një zonë të caktuar, pasi një pjesë e tillë kalon në formën e heterokromatinës.
Ndërhyrja
ARN dhe roli i saj biologjik është një çështje e rëndësishme që meriton studim dhe analizë serioze. Për të kryer kërkime, merren parasysh ato pjesë të zinxhirit që janë përgjegjëse për llojin e çiftimit.
Për shembull, për majanë, shtypja e transkriptimit kryhet pikërisht nga kompleksi RISC, i cili përmban fragmentin Chp1 me kromodominën, argonautin dhe një proteinë që kafunksion i panjohur Tas3.
Për të nxitur formimin e rajoneve heterokromatinike, kërkohet enzima Dicer, ARN polimeraza. Ndarja e gjeneve të tilla çon në një shkelje të metilimit të histonit, çon në një ngadalësim të ndarjes qelizore ose një ndalim të plotë të këtij procesi.
Redaktimi i ARN-së
Forma më e zakonshme e këtij procesi në eukariotët më të lartë është procesi i shndërrimit të adenozinës në inozinë, e cila ndodh në vargun e dyfishtë të ARN-së. Për të kryer një transformim të tillë, përdoret enzima adenozine deaminaza.
Në fillim të shekullit të njëzetë e një, u parashtrua një hipotezë, sipas së cilës, mekanizmi i ndërhyrjes së ARN-së dhe redaktimi i molekulës u njohën si procese konkurruese. Studimet e gjitarëve sugjerojnë se redaktimi i ARN-së mund të parandalojë heshtjen e transgjeneve.
Dallimet midis organizmave
Shtë në aftësinë për të perceptuar ARN të huaj, për t'i zbatuar ato në rrjedhën e ndërhyrjes. Për bimët, ky efekt është sistemik. Edhe në rastin e një futjeje të lehtë të ARN-së, një gjen i caktuar shtypet në të gjithë trupin. Me këtë veprim, sinjali i ARN-së transmetohet ndërmjet qelizave të tjera. ARN polimeraza merr pjesë në amplifikimin e saj.
Midis organizmave ka një ndryshim në përdorimin e gjeneve të huaja në procesin e ndërhyrjes së ARN-së.
Në bimë, procesi i transportit të siRNA ndodh përmes plazmodesmatës. Trashëgimia e efekteve të tilla të ARN-së sigurohet nga metilimi i promotorëve të gjeneve të caktuara.
Dallimi kryesor midis këtij mekanizmi dhebimët është idealiteti i komplementaritetit të tyre të mARN-së, i cili, së bashku me kompleksin RISC, kontribuon në degradimin e plotë të kësaj molekule.
Funksionet biologjike
Sistemi në fjalë është një komponent i rëndësishëm i përgjigjes imune ndaj materialeve të huaja. Për shembull, bimët kanë disa analoge të proteinës Dicer, të cilat përdoren për të luftuar organizmat e shumtë viralë.
ARN mund të konsiderohet si një mekanizëm mbrojtës antiviral i fituar nga bimët që nxitet në të gjithë trupin.
Pavarësisht faktit se proteina Dicer shprehet shumë më pak në qelizat shtazore, mund të flasim për pjesëmarrjen e ARN-së në përgjigjen antivirale.
Aktualisht, përgjigjet imune që ndodhin në trupin e njerëzve dhe kafshëve janë studiuar pjesërisht.
Biologët vazhdojnë kërkimet, duke u përpjekur jo vetëm të vërtetojnë mekanizmat e shfaqjes së tyre, por edhe të gjejnë mënyra për të ndikuar në ndërveprimet imune. Në rast të një shpjegimi të suksesshëm të të gjitha nuancave të ndërhyrjes së ARN-së, shkencëtarët do të jenë në gjendje t'i kontrollojnë këto reaksione biokimike dhe të krijojnë mekanizma të mbrojtjes kundër trupave të huaj.
