РНҚ интерференциясы дегеніміз не? Бұл термин эукариоттық жасушалардағы гендердің белсенділігін бақылау жүйесін білдіреді. Ұқсас процесс рибонуклеин қышқылының қысқа (бір тізбекте 25 нуклеотидтен аспайтын) молекулаларына байланысты орын алады.
РНҚ кедергісі мРНҚ деструкциясы немесе деденилденуі арқылы ген экспрессиясының транскрипциядан кейінгі тежелуімен сипатталады.
Маңыздылық
Ол көптеген эукариоттардың жасушаларында табылған: саңырауқұлақтар, өсімдіктер, жануарлар.
РНҚ кедергісі жасушаларды вирустардан қорғаудың маңызды әдісі болып саналады. Ол эмбриогенез процесіне қатысады.
Рибонуклеин қышқылының ген экспрессиясына әсерінің күшті және селективті сипатына байланысты тірі ағзаларда, жасуша дақылдарында күрделі биологиялық зерттеулер жүргізуге болады.
Бұрын РНҚ интерференциясы басқаша аталды - косупрессия. Бұл процесті егжей-тегжейлі зерттегеннен кейін Эндрю Файр мен Крейг Мело оның пайда болу механизмін зерттегені үшін медицина саласындағы Нобель сыйлығын алған соң, бұл процестің атауы өзгертілді.
Тарих
РНҚ интерференциясы дегеніміз не? Оның ашылуы әсерінен байыпты алдын ала бақылаудың арқасындаөсімдік гендеріндегі экспрессияның антисенсті РНҚ тежелуі.
Біраз уақыттан кейін американдық ғалымдар петунияларға трансгендер енгізілгенде таңғаларлық нәтижелерге қол жеткізді. Зерттеушілер талданған өсімдікті гүлдерге қанық реңк беретіндей етіп өзгертуге тырысты. Ол үшін олар жасушаларға күлгін пигменттің түзілуіне жауапты хальконсинтаза ферменті генінің қосымша көшірмелерін енгізді.
Бірақ зерттеу нәтижелерін болжау мүмкін емес еді. Петунияның королласының қалаған қараюының орнына бұл өсімдіктің гүлдері ақ түсті. Хальконсинтаза ферментінің белсенділігінің төмендеуі косупрессия деп аталады.
Маңызды ұпайлар
Келесі эксперименттер мРНҚ деградация деңгейінің жоғарылауына байланысты ген экспрессиясының транскрипциядан кейінгі тежелуінің осы процесіне әсері анықталды.
Ол кезде ерекше белоктарды экспрессиялайтын өсімдіктер вирус жұқтыруға бейім емес екені белгілі болды. Мұндай төзімділікті алуға өсімдік геніне вирустық РНҚ-ның қысқа кодталмаған тізбегін енгізу арқылы қол жеткізілетіні эксперименталды түрде анықталды.
РНҚ кедергісі, оның механизмі әлі толық түсінілмеген, «вирус тудырған геннің үнсіздігі»
деп аталды.
Биологтар мұндай құбылыстардың жиынтығын ген экспрессиясының транскрипциядан кейінгі тежелуі деп атай бастады.
Эндрю Файр және оның әріптестері ұқсас құбылыс пен семантикалық жиынды енгізу арасындағы байланысты дәлелдей алдыЕкі тізбекті РНҚ құрайтын РНҚ және антисенс. Ол сипатталған процестің пайда болуының басты себебі деп танылды.
Молекулалық механизмдердің ерекшеліктері
Giardia intestinalis Dicer протеині қос тізбекті РНҚ-ны кесу арқылы, кедергі жасайтын шағын РНҚ фрагменттерін шығару арқылы катализденеді. RNAase домені жасыл, PAZ домені сары және байланыстырушы спираль көк.
РНҚ кедергісін қолдану экзогендік және эндогендік жолдарға негізделген.
Бірінші механизм вирус геномына негізделген немесе зертханалық тәжірибелердің нәтижесі болып табылады. Мұндай РНҚ цитоплазмада ұсақ фрагменттерге бөлінеді. Екінші түрі тірі организмнің жеке гендерінің экспрессиясы кезінде түзіледі, мысалы, микро РНҚ-ға дейінгі. Ол RISC кешенімен әрекеттесетін mRNA-ларды құра отырып, ядроның ішінде арнайы діңгек-ілмек құрылымдарын құруды қамтиды.
Кіші кедергі жасайтын РНҚ
Олар ұштарында нуклеотидтер шығып тұратын 20-25 нуклеотидтерден тұратын тізбектер. Әрбір тізбектің 3' ұшында гидроксил бөлігі және 5' бөлігінде фосфат тобы болады. Бұл түрдегі құрылым Дисер ферментінің шаш қыстырғыштары бар РНҚ-ға әсер етуі нәтижесінде пайда болады. Бөлінгеннен кейін фрагменттер каталитикалық кешеннің бір бөлігіне айналады. Аргонавт протеині бірте-бірте РНҚ дуплексін босатады, бұл RISC-де бір ғана «бағыттау» тізбегін қалдыруға ықпал етеді. Ол эффекторлық кешенге белгілі бір мақсатты мРНҚ іздеуге мүмкіндік береді. ҚосылғандаsiRNA-RISC кешені мРНҚ ыдырауы орын алады.
Бұл молекулалар мақсатты мРНҚ-ның бір түрімен гибридтенеді, нәтижесінде молекуланың ыдырауы орын алады.
mRNA
РНҚ кедергісі және өсімдіктерді қорғау өзара байланысты процестер.
мРНҚ организмдердің жеке даму процесіне қатысатын эндогендік текті 21-22 дәйекті нуклеотидтерден тұрады. Оның гендері при-миРНҚ транскрипттерінің ұзын бастапқы транскрипттерін құру үшін транскрипцияланады. Бұл құрылымдар діңгек-ілмек пішініне ие, олардың ұзындығы 70 нуклеотидтен тұрады. Олардың құрамында RNase белсенділігі бар фермент, сонымен қатар қос тізбекті РНҚ-ны байланыстыруға қабілетті ақуыз бар. Әрі қарай цитоплазмаға тасымалданады, онда алынған РНҚ Дисер ферментінің субстратына айналады. Ұяшық түріне байланысты өңдеу әртүрлі жолдармен жүзеге асырылуы мүмкін.
РНҚ кедергісі осылай жұмыс істейді. Процестің қолданылуы әлі толық зерттелмеген.
Мысалы, Дисерге тәуелді емес мРНҚ өңдеудің басқа жолының мүмкіндігін орнату мүмкін болды. Бұл жағдайда молекула аргонавт протеині арқылы кесіледі. miRNA мен siRNA арасындағы айырмашылық аминқышқылдарының ұқсас тізбектері бар бірнеше түрлі мРНҚ-мен трансляцияны тежеу қабілеті болып табылады.
RISC эффекторлық кешені
РНҚ кедергісі,биологиялық функциялары белок кешеніне қатысты көптеген мәселелерді шешуге мүмкіндік береді, бұл интерференция кезінде мРНҚ-ның ыдырауын қамтамасыз етеді. RISC кешені АТФ-ның бірнеше фрагменттерге бөлінуіне ықпал етеді.
Рентгендік дифракциялық талдаудың көмегімен мұндай кешен арқылы процесс айтарлықтай жылдамдайтыны анықталды. Оның каталитикалық бөлігі цитоплазманың белгілі бір жерлерінде локализацияланған аргонавт белоктары болып саналады. Мұндай Р-денелер РНҚ деградациясының айтарлықтай деңгейі бар аймақтарды білдіреді, оларда ең жоғары мРНҚ белсенділігі анықталды. Мұндай кешендердің жойылуы РНҚ интерференция процесінің тиімділігінің төмендеуімен бірге жүреді.
Транскрипцияны басу әдістері
Трансляциялық тежелу деңгейіндегі әрекетінен басқа, РНҚ геннің транскрипциясына да әсер етеді. Кейбір эукариоттар геном құрылымының тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін осы әдісті пайдаланады. Гистондардың модификациясының арқасында белгілі бір аймақта ген экспрессиясын азайтуға болады, өйткені мұндай бөлік гетерохроматин түріне өтеді.
РНҚ кедергісі және оның биологиялық рөлі - байыпты зерттеу мен талдауды қажет ететін маңызды мәселе. Зерттеу жүргізу үшін жұптасу түріне жауапты тізбектің бөлімдері қарастырылады.
Мысалы, ашытқылар үшін транскрипцияның басылуын хромодомен, аргонавт және ақуызы бар Chp1 фрагменті бар RISC кешені дәл жүзеге асырады.белгісіз функция Tas3.
Гетерохроматин аймақтарының түзілуін индукциялау үшін Дисер ферменті РНҚ полимераза қажет. Мұндай гендердің бөлінуі гистон метилденуінің бұзылуына әкеледі, жасушаның бөлінуінің баяулауына немесе бұл процестің толық тоқтауына әкеледі.
РНҚ өңдеу
Жоғары сатыдағы эукариоттарда бұл процестің ең көп тараған түрі – РНҚ-ның қос тізбегінде болатын аденозинді инозинге айналдыру процесі. Мұндай түрлендіруді жүзеге асыру үшін аденозиндеаминаза ферменті қолданылады.
Жиырма бірінші ғасырдың басында гипотеза алға қойылды, оған сәйкес РНҚ-ның араласу механизмі және молекуланы редакциялау бәсекелестік процестер ретінде танылды. Сүтқоректілердің зерттеулері РНҚ өңдеу трансгендердің дыбыссыздануын болдырмайтынын көрсетеді.
Ағзалар арасындағы айырмашылықтар
Бұл бөгде РНҚ-ны қабылдау, оларды интерференция барысында қолдану қабілетінде жатыр. Өсімдіктер үшін бұл әсер жүйелі. РНҚ-ны аздап енгізген жағдайда да белгілі бір ген бүкіл денеде басылады. Бұл әрекет арқылы РНҚ сигналы басқа жасушалар арасында беріледі. РНҚ полимераза оның күшейтілуіне қатысады.
Организмдер арасында РНҚ интерференциясы процесінде бөгде гендерді қолдануда айырмашылық бар.
Өсімдіктерде siRNA тасымалдау процесі плазмодесмата арқылы жүреді. Мұндай РНҚ әсерлерінің тұқым қуалауы белгілі бір гендердің промоторларының метилденуі арқылы қамтамасыз етіледі.
Бұл механизм мен арасындағы негізгі айырмашылықөсімдіктер RISC кешенімен бірге осы молекуланың толық ыдырауына ықпал ететін олардың мРНҚ комплементарлылығының идеалдылығы болып табылады.
Биологиялық функциялар
Қарастырылып отырған жүйе бөгде заттарға иммундық жауаптың маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Мысалы, өсімдіктерде көптеген вирустық организмдермен күресу үшін қолданылатын Дисер ақуызының бірнеше аналогтары бар.
РНҚ бүкіл денеде іске қосылатын өсімдіктен алынған вирусқа қарсы қорғаныс механизмі деп санауға болады.
Дицер протеині жануарлар жасушаларында әлдеқайда аз экспрессияланғанына қарамастан, вирусқа қарсы жауапқа РНҚ-ның қатысуы туралы айтуға болады.
Қазіргі уақытта адам мен жануарлардың ағзасында пайда болатын иммундық жауаптар ішінара зерттелген.
Биологтар олардың пайда болу механизмдерін негіздеп қана қоймай, иммундық өзара әрекеттесулерге әсер ету жолдарын табуға тырысып, зерттеулерді жалғастыруда. РНҚ интерференциясының барлық нюанстарын сәтті түсіндірген жағдайда ғалымдар осы биохимиялық реакцияларды басқара алады және бөгде денелерден қорғау механизмдерін жасай алады.
