تداخل RNA چیست؟ این اصطلاح به سیستمی برای کنترل فعالیت ژن ها در سلول های یوکاریوتی اشاره دارد. فرآیند مشابهی به دلیل کوتاه بودن (بیش از 25 نوکلئوتید در هر زنجیره) مولکول های اسید ریبونوکلئیک رخ می دهد.
تداخل
RNA با مهار بیان ژن پس از رونویسی از طریق تخریب یا ددنیلاسیون mRNA مشخص می شود.
اهمیت
در سلول های بسیاری از یوکاریوت ها: قارچ ها، گیاهان، حیوانات یافت شد.
تداخل RNA یک راه مهم برای محافظت از سلول ها در برابر ویروس ها در نظر گرفته می شود. او در فرآیند جنین زایی شرکت می کند.
با توجه به ماهیت قدرتمند و انتخابی اثر ریبونوکلئیک اسید بر بیان ژن، تحقیقات بیولوژیکی جدی را می توان در موجودات زنده و کشت سلولی انجام داد.
پیش از این، تداخل RNA نام دیگری داشت - سرکوب همزمان. پس از مطالعه دقیق این فرآیند و دریافت جایزه نوبل پزشکی برای مطالعه مکانیسم وقوع آن توسط اندرو فایر و کریگ ملو، این فرآیند به نام خود تغییر نام داد.
تاریخ
تداخل RNA چیست؟ کشف آن به دلیل مشاهدات اولیه جدی تحت تأثیرمهار بیان RNA آنتی سنس در ژن های گیاهی.
مدتی بعد، دانشمندان آمریکایی با وارد شدن تراریخته به گل اطلسی به نتایج شگفت انگیزی دست یافتند. محققان سعی کردند گیاه مورد تجزیه و تحلیل را به گونه ای اصلاح کنند که به گل ها رنگ اشباع بیشتری بدهد. برای انجام این کار، آنها نسخه‌های دیگری از ژن آنزیم کالکون سنتاز را که مسئول تشکیل رنگدانه بنفش است، وارد سلول کردند.
اما نتایج مطالعه کاملاً غیرقابل پیش بینی بود. به جای تیره شدن مورد نظر تاج گل اطلسی، گل های این گیاه سفید شده اند. کاهش فعالیت آنزیم کالکون سنتاز را سرکوب هم نامیده اند.
نکات مهم
آزمایش‌های زیر تأثیر این فرآیند مهار بیان ژن پس از رونویسی را به دلیل افزایش سطح تخریب mRNA نشان داد.
در آن زمان مشخص بود که گیاهانی که پروتئین های خاصی را بیان می کنند، مستعد ابتلا به ویروس نیستند. به طور تجربی ثابت شده است که به دست آوردن چنین مقاومتی با وارد کردن یک توالی کوتاه غیر کد کننده از RNA ویروسی در ژن گیاه به دست می آید.
تداخل RNA، که مکانیسم آن هنوز به طور کامل شناخته نشده است، "خاموشی ژن ناشی از ویروس" نامیده می شود.
زیست شناسان شروع به نامیدن مجموع چنین پدیده هایی پس از رونویسی مهار بیان ژن کردند.
اندرو فایر و همکارانش توانستند ارتباط بین یک پدیده مشابه و معرفی مجموعه‌ای از معنایی را اثبات کنند. RNA و آنتی سنس تشکیل دهنده RNA دو رشته ای. این او بود که به عنوان دلیل اصلی ظهور فرآیند توصیف شده شناخته شد.
ویژگی های مکانیسم های مولکولی
پروتئین Giardia intestinalis Dicer با برش RNA دو رشته ای برای تولید قطعات RNA تداخلی کوچک کاتالیز می شود. دامنه RNAase سبز، دامنه PAZ زرد، و مارپیچ اتصال آبی است.
کاربرد تداخل RNA بر اساس مسیرهای برون زا و درون زا است.
اولین مکانیسم بر اساس ژنوم ویروس یا نتیجه آزمایشات آزمایشگاهی است. چنین RNA به قطعات کوچک در سیتوپلاسم بریده می شود. نوع دوم در طول بیان ژن های فردی یک موجود زنده، به عنوان مثال، پیش میکرو RNA تشکیل می شود. این شامل ایجاد ساختارهای حلقه ساقه ای خاص در داخل هسته است که mRNA هایی را تشکیل می دهد که با کمپلکس RISC تعامل دارند.
RNA های تداخلی کوچک
آنها زنجیره ای هستند متشکل از 20-25 نوکلئوتید با برآمدگی های نوکلئوتیدی در انتها. هر زنجیره دارای یک نیمه هیدروکسیل در انتهای 3' و یک گروه فسفات در قسمت 5' است. ساختاری از این نوع در نتیجه اثر آنزیم دایسر بر روی RNA حاوی سنجاق سر تشکیل می شود. پس از برش، قطعات بخشی از کمپلکس کاتالیزوری می شوند. پروتئین آرگونات به تدریج RNA دوبلکس را باز می کند، که به باقی ماندن تنها یک رشته "راهنما" در RISC کمک می کند. این به کمپلکس موثر اجازه می دهد تا یک mRNA هدف خاص را جستجو کند. هنگام پیوستنتخریب mRNA کمپلکس siRNA-RISC رخ می دهد.
این مولکول ها با یک نوع mRNA هدف هیبرید می شوند و منجر به برش مولکول می شود.
mRNA
تداخل RNA و حفاظت از گیاه فرآیندهای مرتبط با هم هستند.
mRNA متشکل از 21-22 نوکلئوتید متوالی با منشاء درون زا است که در روند رشد فردی ارگانیسم ها نقش دارند. ژنهای آن رونویسی می‌شوند تا رونوشت‌های اولیه طولانی از رونوشت‌های pri-miRNA را تشکیل دهند. این ساختارها به شکل یک حلقه ساقه هستند که طول آنها از 70 نوکلئوتید تشکیل شده است. آنها حاوی یک آنزیم با فعالیت RNase و همچنین پروتئینی هستند که قادر به اتصال RNA دو رشته ای است. علاوه بر این، انتقال به سیتوپلاسم انجام می شود، جایی که RNA حاصل به بستری برای آنزیم دایسر تبدیل می شود. بسته به نوع سلول، پردازش ممکن است به روشهای مختلفی انجام شود.
تداخل RNA اینگونه عمل می کند. کاربرد این فرآیند هنوز به طور کامل بررسی نشده است.
برای مثال، امکان ایجاد مسیر متفاوتی برای پردازش mRNA وجود داشت که به دیزر بستگی ندارد. در این حالت، مولکول توسط پروتئین آرگونات قطع می شود. تفاوت بین miRNA و siRNA در توانایی مهار ترجمه با چندین mRNA مختلف است که حاوی توالی اسید آمینه مشابه هستند.
کمپلکس موثر RISC
تداخل RNA،عملکردهای بیولوژیکی که امکان حل بسیاری از مسائل مربوط به مجموعه پروتئینی را فراهم می کند، که شکست mRNA را در طول تداخل تضمین می کند. کمپلکس RISC تقسیم ATP را به چند بخش ترویج می کند.
با کمک آنالیز پراش اشعه ایکس، مشخص شد که با استفاده از چنین کمپلکسی روند به طور قابل توجهی تسریع می شود. بخش کاتالیزوری آن پروتئین های آرگونات در نظر گرفته می شود که در مکان های خاصی در سیتوپلاسم قرار دارند. چنین اجسام P مناطقی با سطوح قابل توجهی از تخریب RNA را نشان می دهند؛ در آنها است که بالاترین فعالیت mRNA شناسایی شد. تخریب چنین کمپلکس هایی با کاهش کارایی فرآیند تداخل RNA همراه است.
روشهای سرکوب رونویسی
RNA علاوه بر اثر خود در سطح بازداری ترجمه، بر رونویسی ژن نیز تأثیر دارد. برخی از یوکاریوت ها از این روش برای اطمینان از ثبات ساختار ژنوم استفاده می کنند. به لطف اصلاح هیستون ها، کاهش بیان ژن در یک منطقه خاص امکان پذیر است، زیرا چنین قطعه ای به شکل هتروکروماتین تبدیل می شود.
تداخل RNA و نقش بیولوژیکی آن موضوع مهمی است که شایسته مطالعه و تحلیل جدی است. برای انجام تحقیق، بخش هایی از زنجیره که مسئول نوع جفت شدن هستند در نظر گرفته می شود.
برای مثال، برای مخمر، سرکوب رونویسی دقیقاً توسط کمپلکس RISC انجام می شود که حاوی قطعه Chp1 با کرومودومین، آرگونات و پروتئینی است که دارایتابع ناشناخته Tas3.
برای القای تشکیل مناطق هتروکروماتین، آنزیم Dicer، RNA پلیمراز، مورد نیاز است. تقسیم چنین ژن هایی منجر به نقض متیلاسیون هیستون، کاهش سرعت تقسیم سلولی یا توقف کامل این فرآیند می شود.
ویرایش RNA
رایج ترین شکل این فرآیند در یوکاریوت های بالاتر، فرآیند تبدیل آدنوزین به اینوزین است که در رشته دو رشته RNA رخ می دهد. برای انجام چنین تبدیلی، از آنزیم آدنوزین دآمیناز استفاده می شود.
در آغاز قرن بیست و یکم، فرضیه ای مطرح شد که بر اساس آن، مکانیسم تداخل RNA و ویرایش مولکول به عنوان فرآیندهای رقابتی شناخته شد. مطالعات پستانداران نشان می دهد که ویرایش RNA می تواند از خاموش شدن ترانس ژن جلوگیری کند.
تفاوت بین موجودات
در توانایی درک RNA خارجی نهفته است، آنها را در جریان تداخل به کار می برد. برای گیاهان، این اثر سیستمیک است. حتی در صورت ورود جزئی RNA، یک ژن خاص در سراسر بدن سرکوب می شود. با این عمل سیگنال RNA بین سلول های دیگر منتقل می شود. RNA پلیمراز در تقویت آن شرکت می کند.
بین موجودات در استفاده از ژن های خارجی در فرآیند تداخل RNA تفاوت وجود دارد.
در گیاهان، فرآیند انتقال siRNA از طریق پلاسمودسماتا انجام می شود. وراثت چنین اثرات RNA با متیلاسیون پروموترهای ژنهای خاص تضمین می شود.
تفاوت اصلی بین این مکانیسم وگیاهان ایده آل بودن مکمل mRNA آنها است که همراه با کمپلکس RISC به تخریب کامل این مولکول کمک می کند.
عملکردهای بیولوژیکی
سیستم مورد بحث جزء مهمی از پاسخ ایمنی به مواد خارجی است. به عنوان مثال، گیاهان دارای چندین آنالوگ پروتئین دایسر هستند که برای مبارزه با ارگانیسم های ویروسی استفاده می شود.
RNA را می توان یک مکانیسم دفاعی ضد ویروسی اکتسابی گیاهی در نظر گرفت که در سراسر بدن ایجاد می شود.
با وجود این واقعیت که پروتئین Dicer بسیار کمتری در سلول های حیوانی بیان می شود، می توانیم در مورد مشارکت RNA در پاسخ ضد ویروسی صحبت کنیم.
در حال حاضر، پاسخ های ایمنی رخ داده در بدن انسان و حیوانات تا حدی مورد مطالعه قرار گرفته است.
زیست شناسان به تحقیقات ادامه می دهند و سعی می کنند نه تنها مکانیسم های وقوع آنها را اثبات کنند، بلکه راه هایی برای تأثیرگذاری بر تعاملات ایمنی نیز بیابند. در صورت توضیح موفقیت آمیز تمام تفاوت های ظریف تداخل RNA، دانشمندان قادر خواهند بود این واکنش های بیوشیمیایی را کنترل کرده و مکانیسم هایی برای محافظت در برابر اجسام خارجی ایجاد کنند.
