Chapter 11: Control of Gene Expression

Back to chapter

11.12:

Small interfering RNAs (siRNA)

JoVE Core
Cell Biology

This content is Free Access.

JoVE Core Cell Biology

Small interfering RNAs (siRNA)

Previous Video
11.11: MicroRNAs

Next Video
11.13: lncRNA – Long Non-coding RNAs

Languages

Share

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

Küçük müdahaleci RNA’lar mRNA sentezini ve stabilitesini düzenleyen yaklaşık 22 nükleotid uzunluğunda kodlamayan RNA’lardır. siRNA, DNA transkripsiyonu ile hücre içinden kaynaklanabilir, viral RNA’dan işlenebilir veya bilim adamları tarafından deneysel amaçlarla eklenebilir. siRNA’lar uzun çift zincirli RNA’dan proses edilir.Bu RNA;bir endonükleaz olan Dicer yardımıyla çok sayıda kısa siRNA’ya bölünür. Her siRNA daha sonra diğer proteinlerle birlikte argonaute’e bağlanarak, RNA Kaynaklı Susturma Kompleksi’ni oluşturur. RISC’de, RNA kılavuz zinciri, tamamlayıcı zincirinden ayrılır ve kompleks içinde kalır;böylece daha sonra hedef mRNA ile eşleşebilir.Daha sonra hedef mRNA, argonaute yardımıyla parçalanır ve ardından sitoplazmada yıkıma uğratılır. RNA tabanlı virüsler, yaşam döngüleri boyunca, bir konak hücreye girer ve çift zincirli RNA üretir. Bu RNA, Dicer tarafından tanınır ve siRNA’ya dönüştürülür.Bu siRNA’lar, viral mRNA’nın yıkımını sağlayarak, viral enfeksiyonlarla savaşmaya yardımcı olur. Çekirdekte, sentromere bağlı DNA tekrarlarının kodladığı transkriptler, Dicer tarafından işlenerek, spesifik siRNA tipleri üretilir. Sitoplazmik siRNA’nın aksine, bu siRNA’lar, mRNA sentezini inhibe ederler ve transkripsiyonu regüle eden heterokromatinin oluşmasını sağlarlar.Bu siRNA’lar, RNA Kaynaklı Transkripsiyon Susturma kompleksini oluşturmak için, argonaute de dahil olmak üzere birçok proteine bağlanır. siRNA, RITS’yi aktif bir transkripsiyon bölgesine yönlendirir;burada RITS, yeni oluşmuş mRNA’ya bağlanır. Bu bağlanma, başka proteinlerin bağlanmasına yol açar;bu da, yakındaki histon proteinlerini değiştirir ve heterokromatin oluşumunu sağlar.Bu durum, belirli genleri erişilemez hale getirerek, hedef bölgede transkripsiyon başlatılmasını engeller ve transpozonları susturur.

11.12:

Small interfering RNAs (siRNA)

Küçük enterferanslı RNA'lar veya siRNA'lar, transkripsiyon sonrası genleri ve bazı durumlarda transkripsiyonel seviyeyi susturabilen kısa düzenleyici RNA molekülleridir. siRNA'lar, hücreleri viral enfeksiyonlara karşı korumak ve Transpoze edilebilir genetik elementleri susturmak için önemlidir.

Sitoplazmada, siRNA, endojen DNA transkripsiyonundan veya bir virüs gibi eksojen kaynaklardan gelen çift sarmallı bir RNA'dan işlenir. Bu çift sarmallı RNA daha sonra ATP'ye bağlı riboendonükleaz Dicer tarafından her iki ucunda iki nükleotid çıkıntısı olan 21-23 nükleotid uzunluğunda parçalara bölünür. Bu siRNA daha sonra başka bir protein olan Argonaute üzerine yüklenir. Argonaute dört farklı etki vardır – N-terminal, PAZ, Orta, ve PİWİ. PİWİ alanı, Argonaute'nin hedef mRNA'yı bölmesini sağlayan bir RNAse aktivitesine sahiptir. Argonaute-siRNA kompleksi daha sonra RNA kaynaklı susturma kompleksini (RISC) oluşturmak için bir helikaz ve diğer proteinlerle bağlanır. RISC'de, duyu teli, helikaz tarafından katalize edildiği düşünülen antisens veya kılavuz iplikten ayrılır. Duyu teli sitoplazmada bozulur ve kılavuz iplikçik RISC'yi tamamlayıcı bir hedef mRNA'ya yönlendirir.

Hedef mRNA'nın kaderi, kılavuz mRNA'nın hedef mRNA ile optimal veya suboptimal baz eşleşmesini gösterip göstermediğine göre belirlenir. Kılavuz iplikçik, hedef mRNA ile optimal baz eşleşmesini gösteriyorsa, hedef mRNA Argonaute ile bölünür. RISC kompleksi daha sonra başka bir mRNA'yı hedeflemek için tekrar kullanılır. Buna karşılık, kılavuz iplikçik hedef mRNA ipliği ile suboptimal baz eşleşmesi gösteriyorsa, Argonaute mRNA'yı bölmeyecektir. Bunun yerine, RISC kompleksi ribozom bağlanmasını ve translokasyonunu engelleyeceğinden translasyonel tutuklamaya yol açacaktır. Bu mRNA'lar daha sonra yavaş yavaş bozundukları işleme gövdelerine (p-gövdeleri) yönlendirilir. Çekirdekte, siRNA transpoze edilebilir DNA elementlerini susturabilir ve böylece genomdaki istenmeyen ve tehlikeli rastgele eklemelerini önleyebilir.

siRNA Uygulamaları

siRNA belirli genleri susturduğu için, hem moleküler biyoloji araştırmalarında hem de terapötik uygulamalarda önemli uygulamalara sahiptir. Araştırmada, belirli gen fonksiyonlarını incelemek için bu geni susturarak kullanılabilir (in vivo ve in vitro ). Ayrıca genleri ölümcül virüslerden susturmak için kullanılabilirler ve etkili bir anti-viral ajan olarak kullanılabilirler. siRNA'lar Alzheimer gibi nörolojik bozukluklar da dahil olmak üzere çeşitli hastalıklar için potansiyel bir tedavi olarak araştırılmaktadır ’ilgili hastalığa neden olan genleri hedefleyerek çalışılmaktadır. siRNA'lar, son derece spesifik oldukları ve farklı hedef genler için kolayca tasarlanabildikleri için kişiselleştirilmiş gen terapisinde kullanılabilir. Ayrıca, terapötik siRNA'lar DNA'dan ziyade mRNA'yı hedef alacak şekilde programlanmıştır ve bu nedenle kalıcı DNA modifikasyonu riski önemli ölçüde azaltılmıştır.

Suggested Reading

Dana, Hassan, Ghanbar Mahmoodi Chalbatani, Habibollah Mahmoodzadeh, Rezvan Karimloo, Omid Rezaiean, Amirreza Moradzadeh, Narges Mehmandoost et al. "Molecular mechanisms and biological functions of siRNA." International Journal of Biomedical Science: IJBS 13, no. 2 (2017): 48.
Claycomb, Julie M. "Ancient endo-siRNA pathways reveal new tricks." Current Biology 24, no. 15 (2014): R703-R715.
Kurreck, Jens. "siRNA efficiency: structure or sequence—that is the question." BioMed Research International 2006 (2006).
Ryther, R. C. C., A. S. Flynt, JA 3rd Phillips, and J. G. Patton. "siRNA therapeutics: big potential from small RNAs." Gene Therapy 12, no. 1 (2005): 5-11.
Dykxhoorn, Derek M., and Judy Lieberman. "Running interference: prospects and obstacles to using small interfering RNAs as small molecule drugs." Annu. Rev. Biomed. Eng. 8 (2006): 377-402.

Tags

Small Interfering RNAs SiRNA