RNK interferencija

Interferencija RNK je biološki proces gde molekuli RNK inhibiraju ekspresiju gena, odnosno smanjuju sintezu proteina ili nekog drugog genskog produkta.

Uvod

Ribonukleinska kiselina (ili skraćeno RNK) je vrsta nukleinske kiseline koja se sastoji od kovalentno povezanih nukleotida. Svaki nukleotid se sastoji od azotne baze, šećera – pentoze i fosfatne grupe. Molekul RNK je sličan molekulu DNK, ali postoje određene razlike. Razlika između molekula RNK i DNK, jeste to što molekul RNK čini samo jedan lanac, dok DNK čine dva. Takođe, postoji razlika i u vrsti šećera i azotne baze koja izgrađuje nukleotid. Kod molekula RNK šećer koji izgrađuje nukleotid se naziva riboza, dok kod molekula DNK dezoksiriboza, dok azotna baza koja izgrađuje nukleotid kod DNK je timin, a kod RNK na njeno mesto dolazi uracil. Postoje tri osnovna tipa RNK:

1. informaciona RNK (iRNK) – predstavlja genetički koda sintezu polipeptidnih lanaca;
2. ribozomska RNK (rRNK) – predstavlja sastavni deo ribozoma i nukleolusa (jedarceta) i
3. transportna RNK (tRNK) – predstavlja prevodioca genetičkog koda u procesu biosinteze polipeptida.

Uticaj RNK interferencije

RNK interferencija može uticati na:

1. inhibiciju translacije;

2. destrukcija RNK i

3. transkripciono utišavanje promotora za ciljnu RNK.

Tipovi

Dva tipa malih nekodirajućih RNK koje su centralne za RNK interferenciju su – mala interferirajuća RNK (siRNK) i mikroRNK (miRNK). Kratke dvolančane RNK (stRNK) su otkrivene u eksperimentalnim uslovima devedesetih godina 20. veka, tako što je jedna vrsta valjkastih crva tretirana dvolančanim RNK molekulima. Njihova uloga se ogleda u regulaciji mnogih fizioloških funkcija adultnih crva. Takođe, stRNK je otkrivena i kod biljaka gde se njihova uloga ogleda u tome da jedan gen utišava svoju homologu kopiju. Osim toga, RNK interferencija kod biljaka ima ulogu i u destrukciji RNK molekula koji se nalazi u virusima. Mehanizam na koji funkcioniše RNK interferencija je slična, bez obzira na vrstu male RNK.

Praćenje i analiza

RNK interferenciju je moguće pratiti i analizirati u eksprimentalnim uslovima. Kada unesemo odgovarajću količinu molekula dvolančane RNK u citoplazmu ćelije, ovi molekuli dolaze u kontak sa enzimom Dicer koji ih seče na fragmente veličine 23 nukleotida. Ove male dvolančane RNK koje su nastale u ovom procesu se nazivaju siRNK. Ove male interferirajuće RNK (siRNK) imaju funkciju u odbrani od virusa, kontroli transpozona i regulaciji ekspresije gena.

Dalje, ove siRNK stupaju u kontakt sa RISC kompleksom, odnosno kompleksom različitih proteina od kojih jedan pripada Argonaut familiji i za koga se veruje da interaguje sa molekulom RNK. Tada dolazi do denaturacije dvolančane siRNK na ATP zavisan način. Nakon denaturacije, jedan lanac siRNK selektivno se inkorporira u RISC kompleks.

Aktivirani RISC jednolančanom RNK vrši inhibiciju ekspresije:

1. inhibicijom translacije homologe iRNK;

2. destrukcijom homologe iRNK i

3. direktom blokadom ekspresije gena modifikacijom hromatina.

Za efikasnu aktivaciju RISC kompleksa i inhibiciju ekspresije je pokazano, da je dovljna i mala količina dvolančane RNK. Smatra se da je za mehanizam koji leži u osnovi ove efikasnosti odgovorna RNK – zavisna RNK polimeraza koja može biti sastavni deo RISC kompleksa.

Mikro RNK (miRNK)

Druga vrsta malih RNK, odnosno mikroRNK (miRNK) identifikovana je kod biljaka, valjkastih crvi (lat. C. elegans) sisara i čoveka. Mehanizam na koji način mikroRNK vrši inhibiciju ekspresije gena je slična kao i kod siRNK. Veličina mikroRNK iznosi 21-22, a nastaju od prekurzora. Analiza genoma na valjkastim crvima pokazala je da prekurzore mikroRNK kodira 120 gena. Kod čoveka taj broj iznosi 250 gena. Ekspremiraju se na regulisani način, a njihovi targeti su uglavnom iRNK koje se kodiraju proteine sa važnom funkcijom u toku razvića. Prekurzorna mikroRNK se obrađuje u jedru pod dejstvom enzima Drosha. Pre-miRNK se transportuje iz jedra u citoplazmu pomoću nukleo-citoplazmatskog kargo proteina gde postaje meta Dicer enzima. Formirani miRNK dupleksi aktiviraju RISC kompleks koji vrši utišavanje eskpresije gena.

Zaključak

Za otkriće fenomena RNK interferencije, zaslužan su Endri Z. Fair, američki profesor patologije i genetike i Kaign C. Melo. Takođe, 2006. godine njihovo otkriće je nagrađeno Nobelovom nagradom za fiziologiju i medicinu. Danas, RNK interferencija predstavlja osnov novih istraživanja genske – antisens terapije humanih oboljenja. Primarno, to se odnosi na maligne bolesti i virusne infekcije (HIV, Hepatitis B, Hepatitis C, itd).

Vidi još

• Ribonukleinska kiselina