SiRNA

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
RNAi בתאי יונקים בתרבית

RNA התערבותי קטן (SiRNA), המכונה לעתים RNA התערבותי קצר או משתיק RNA, הינו סוג של מולקולת RNA דו גדילי, 20-25 זוגות בסיסים באורכו. SiRNA ממלא תפקידים רבים, אבל בולט ביותר במסלול ההפרעה ל- RNAi) RNA), שבו הוא מפריע לביטוי של גנים ספציפיים עם רצף נוקליאוטידים משלים. SiRNA פועל גם במסלולים הקשורים ל-RNAi, למשל, כמנגנון נגיפי או בעיצוב מבנה הכרומטין של הגנום. המורכבות של המסלולים האלה נחקרת ומתגלת רק בזמן האחרון.

SiRNA ותפקידם בהשתקת גנים לאחר תעתיק (PTGS) בצמחים נתגלה לראשונה על ידי הצוות של דווד פאולקומב במעבדת סנסבורי בנוריץ', אנגליה ודווחו בג'ורנל המדע בשנת 1999‏[1]. תומאס תסקל ועמיתיו דיווחו בג'ורנל הטבע כי SiRNA מלאכותי יכול לגרום ל- RNAi בתאי יונקים[2]. גילוי זה הוביל לפריצת דרך בעניין רתימת RNAi למחקר ביורפואי ופיתוח תרופות.

מבנה[עריכת קוד מקור | עריכה]

Structure of SiRNA

יש ל- SiRNA מבנה מוגדר היטב: RNA קצר (בדרך כלל 20-24 זוג בסיסים) דו גדילי (dsRNA) עם פוספורילציה של קצוות 5' והידרוקסילציה של קצוות 3' ושני נוקלאוטידים בולטים. אנזים הדייסר מזרז ייצור ה- SiRNA מRNA דו גדילי ארוך (dsRNA)‏[3]. מאחר שבאופן עקרוני SiRNA מלאכותי עם רצף משלים יכול להשתיק כל גן, הוא נחשב לכלי חשוב לאימות תפקוד הגן ולמיקוד תרופות.

תפקיד SiRNA ב-RNAi[עריכת קוד מקור | עריכה]

אנזים הדייסר בצביעה

שיתוק גנים באמצעות טרנספקציה של SiRNA אקסוגני הוא לעתים לא מספיק כי ההשפעה הינה זמנית, בעיקר בתאים המתחלקים במהירות. ניתן להתגבר על בעיה זו על ידי יצירת וקטור ביטוי ל- SiRNA. רצף ה- SiRNA משתנה על מנת להציג לולאה קצרה שבין שני הגדילים. תוצאת השעתוק הינה מולקולת shRNA, אשר יכולה להיות מעובדת ל- SiRNA פונקציונלי על ידי האנזים דייסר. קסטות שעתוק אופייניות משתמשות בפרומוטר של RNA polymerase III (למשל U6 או H1) כדי לכוון את השעתוק של RNA גרעיני קטן (snRNAs)(ה-U6 מעורב בשחבור גנים, H1 הוא רכיב RNase של RNase P של האדם). התאוריה טוענת שתעתיק ה- SiRNA שנוצר מעובד לאחר מכן על ידי דייסר.

הפעילות של SiRNA ב-RNAi תלויה במידה רבה ביכולתו להקשר לגורם ההשתקה המורכב של RISC) RNA). לאחר הקשרות דופלקס SiRNA ל-RISC הוא נבקע לשני גדילים בודדים על ידי אנזים הנאנדונקלזס. רק אחד הגדילים נקשר ל-RISC, ואז כל הקומבלקס נקשר ל- mRNA הרצוי ומשתיק אותו (ההתבטאות של הגנים הוא מקודד).‏[4]

שפעול RNA[עריכת קוד מקור | עריכה]

לאחרונה[דרושה הבהרה] התגלה כי dsRNA יכול גם להפעיל את ביטוי הגנים, מנגנון שזכה לכינוי "הפעלת גנים מושרה של RNA קטן" (RNAa). הוכח כי dsRNA שמטרתו הינה פרומוטרים של גנים מעורר הפעלת שעתוק חזקה של הגנים הקשורים. RNAa הודגם בתאי אדם בעזרת dsRNA מלאכותי, המכונה "RNA משפעל קטן" (saRNA). בשלב זה לא ידוע אם RNAa מבוטא גם באורגניזמים אחרים.‏[5]

אתגרים: להימנע מהשפעות לא רצויות[עריכת קוד מקור | עריכה]

היות ו-RNAi מצטלב עם מספר מסלולים אחרים, אין זה מפתיע שבמקרה אנו מעוררים תופעות בלתי רצויות במהלך קידום המחקר של SiRNA. כאשר תאים של יונקים פוגשים RNA דו גדילי כגון SiRNA, התא עלול לטעות ולהתעסק איתו כנגיף של תוצר לוואי ולהעלות תגובה חיסונית. בנוסף, כיוון ש-microRNA מווסת התבטאות גנים על ידי אינטראקציות משלימות של זוג בסיסים עם ה-mRNA הרצוי, החדרת SiRNA עלולה לגרום לדיקוי המטרה באופן בלתי צפוי.

חסינות מולדת[עריכת קוד מקור | עריכה]

החדרת הרבה מולקולות של SiRNA עלולה לגרום לאירועים בלתי צפויים עקב ההפעלה של מערכת החיסון המולדת.‏[6] רוב הראיות עד כה מצביעות על כך שזה כנראה תוצאה של הפעלת חיישן ה-PKR של ה-dsRNA, למרות שגן חומצה רטינואית מושרה (RIG-I) יכול להיות מעורב גם. האינדוקציה של ציטוקינים דרך קולטן TLR7 גם תוארה כסיבה. אחת השיטות המבטיחות להפחתת תופעה זו היא להמיר את ה-SiRNA לתוך microRNA. תהליך של microRNA מתרחש באופן טבעי בגוף, ועל ידי רתימת מסלול אנדוגני זה, אמור להיות אפשרי להשיג את אותו דיקוי גנים בריכוזים נמוכים יחסית של SiRNA. זה אמור למזער את ההשפעות הלא רצויות.

יעד שגוי[עריכת קוד מקור | עריכה]

אתגר נוסף לשימוש ב-SiRNA לדיקוי גנים זה שהוא פועל בטעות על תאים שיש להם רצף לא משלים וחוסם התבטאות הגנים (למעשה, SiRNA פועל כmiRNA), דבר שמוביל לבעיות בעיבוד הנתונים ורעילות פוטנציאלית. עם זאת, ניתן לטפל בחלק מהבעיה על ידי תכנון ניסויי בקרה מתאימים, ועיצוב SiRNA שהוא חופשי מטעיות אלה (כעת מפתחים טכניקה זו).‏[7]

יישומים ואתגרים טיפוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

בהתחשבות ביכולת ה-SiRNA להשתיק כל גן רצוי, פעולתו ב-RNAi יוצרת עניין רב בתחום הביולוגיה הבסיסית.‏[8] ישנו שימוש הולך וגובר בו לזיהוי גנים חשובים במסלולים ביולוגיים Viroi עם זאת, יישום RNAi באמצעות SiRNA בבעלי חיים, במיוחד בני אדם, מציב אתגרים רבים. לפי ניסויים, SiRNA מראה יעילות שונה בסוגי תאים שונים באופן שעדיין לא מובן כל כך: תאים מסוימים מגיבים היטב ל-SiRNA, בעוד שתאים אחרים לא מראים תגובה ברורה (אפילו שיש טרנספקציה יעילה).

לקריאה נוספת[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • Hannon, G. J.; Rossi, J. J. (2004). "Unlocking the potential of the human genome with RNA interference". Nature 431 (7006): 371–378. Bibcode:2004Natur.431..371H. doi:10.1038/nature02870. PMID 15372045.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]


הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Hamilton A, Baulcombe D (1999). "A species of small antisense RNA in posttranscriptional gene silencing in plants". Science 286 (5441): 950–2. doi:10.1126/science.286.5441.950. PMID 10542148.
  2. ^ Elbashir S, Harborth J, Lendeckel W, Yalcin A, Weber K, Tuschl T (2001). "Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells". Nature 411 (6836): 494–988. doi:10.1038/35078107. PMID 11373684
  3. ^ Bernstein E, Caudy A, Hammond S, Hannon G (2001). "Role for a bidentate ribonuclease in the initiation step of RNA interference". Nature 409 (6818): 363–6. doi:10.1038/35053110. PMID 11201747
  4. ^ Daneholt, B. (2006). "Advanced Information: RNA interference". The Novel Prize in Physiology or Medicine
  5. ^ Li LC (2008). "Small RNA-Mediated Gene Activation". RNA and the Regulation of Gene Expression: A Hidden Layer of Complexity. Caister Academic Press. isbn=978-1-904455-25-7.
  6. ^ Whitehead, K. A.; Dahlman, J. E.; Langer, R. S.; Anderson, D. G. (2011). "Silencing or Stimulation? SiRNA Delivery and the Immune System". Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering 2: 77–96. doi:10.1146/annurev-chembioeng-061010-114133. PMID 22432611
  7. ^ Birmingham A, Anderson E, Reynolds A, Ilsley-Tyree D, Leake D, Fedorov Y, Baskerville S, Maksimova E, Robinson K, Karpilow J, Marshall W, Khvorova A (2006). "3' UTR seed matches, but not overall identity, are associated with RNAi off-targets". Nat Methods 3 (3): 199–204. doi:10.1038/nmeth854. PMID 16489337.
  8. ^ Alekseev OM, Richardson RT, Alekseev O, O'Rand MG (2009). "Analysis of gene expression profiles in HeLa cells in response to overexpression or siRNA-mediated depletion of NASP". Reproductive Biology and Endocrinology 7: 45. doi:10.1186/1477-7827-7-45. PMC 2686705. PMID 19439102.