O que é interferência de RNA? Este termo refere-se a um sistema para controlar a atividade de genes em células eucarióticas. Um processo semelhante ocorre devido a moléculas curtas (não mais que 25 nucleotídeos por cadeia) de ácido ribonucleico.
A interferência de RNA é caracterizada pela inibição pós-transcricional da expressão gênica através da destruição ou desadenilação do mRNA.
Significância
Foi encontrado nas células de muitos eucariotos: fungos, plantas, animais.
A interferência de RNA é considerada uma forma importante de proteger as células dos vírus. Ela participa do processo de embriogênese.
Devido à natureza poderosa e seletiva do efeito do ácido ribonucleico na expressão gênica, pesquisas biológicas sérias podem ser realizadas em organismos vivos, culturas de células.
Anteriormente, a interferência de RNA tinha um nome diferente - cossupressão. Após um estudo detalhado desse processo, recebendo o Prêmio Nobel de Medicina pelo estudo do mecanismo de sua ocorrência por Andrew Fire e Craig Melo, esse processo foi renomeado.
Histórico
O que é interferência de RNA? A sua descoberta deve-se a sérias observações preliminares sob a influência deinibição da expressão de RNA antisense em genes de plantas.
Algum tempo depois, cientistas americanos obtiveram resultados surpreendentes quando transgenes foram introduzidos em petúnias. Os pesquisadores tentaram modificar a planta analisada de forma a dar às flores um tom mais saturado. Para isso, eles introduziram nas células cópias adicionais do gene da enzima chalcona sintase, responsável pela formação do pigmento roxo.
Mas os resultados do estudo foram completamente imprevisíveis. Em vez do escurecimento desejado da corola da petúnia, as flores desta planta tornaram-se brancas. A atividade diminuída da enzima chalcona sintase foi denominada cossupressão.
Pontos Importantes
Os seguintes experimentos revelaram o efeito sobre este processo de inibição pós-transcricional da expressão gênica devido a um aumento no nível de degradação do mRNA.
Na época, sabia-se que as plantas que expressam proteínas especiais não são suscetíveis à infecção pelo vírus. Foi estabelecido experimentalmente que a obtenção de tal resistência é alcançada pela introdução de uma curta sequência não codificante de RNA viral no gene da planta.
A interferência de RNA, cujo mecanismo ainda não é totalmente compreendido, tem sido chamada de “silenciamento gênico induzido por vírus.”
Os biólogos começaram a chamar a soma de tais fenômenos de inibição pós-transcricional da expressão gênica.
Andrew Fire e seus colegas conseguiram provar a conexão entre um fenômeno semelhante e a introdução de um conjunto de semânticasRNA e antisense formando RNA de fita dupla. Foi ela quem foi reconhecida como a principal razão para o aparecimento do processo descrito.
Características dos mecanismos moleculares
A proteína Dicer de Giardia intestinalis é catalisada pelo corte de RNA de fita dupla para produzir pequenos fragmentos de RNA interferentes. O domínio RNAase é verde, o domínio PAZ é amarelo e a hélice de ligação é azul.
A aplicação da interferência de RNA é baseada em vias exógenas e endógenas.
O primeiro mecanismo é baseado no genoma do vírus ou é o resultado de experimentos de laboratório. Esse RNA é cortado em pequenos fragmentos no citoplasma. O segundo tipo é formado durante a expressão de genes individuais de um organismo vivo, por exemplo, pré-micro RNA. Envolve a criação de estruturas haste-alça específicas dentro do núcleo, formando mRNAs que interagem com o complexo RISC.
Pequenos RNAs interferentes
São cadeias compostas por 20-25 nucleotídeos com saliências de nucleotídeos nas extremidades. Cada cadeia tem uma porção hidroxila na extremidade 3' e um grupo fosfato na porção 5'. Uma estrutura deste tipo é formada como resultado da ação da enzima Dicer no RNA contendo grampos de cabelo. Após a clivagem, os fragmentos tornam-se parte do complexo catalítico. A proteína argonauta desenrola gradualmente o duplex de RNA, o que contribui para deixar apenas uma fita "guia" no RISC. Ele permite que o complexo efetor procure um mRNA alvo específico. Ao ingressarOcorre degradação do mRNA do complexo siRNA-RISC.
Essas moléculas hibridizam com um tipo de mRNA alvo, resultando na clivagem da molécula.
mRNA
Interferência de RNA e proteção de plantas são processos inter-relacionados.
mRNA consiste em 21-22 nucleotídeos consecutivos de origem endógena, que estão envolvidos no processo de desenvolvimento individual dos organismos. Seus genes são transcritos para formar longos transcritos primários de transcritos de pri-miRNA. Essas estruturas têm a forma de uma alça de haste, seu comprimento consiste em 70 nucleotídeos. Eles contêm uma enzima com atividade RNase, bem como uma proteína capaz de se ligar ao RNA de fita dupla. Além disso, ocorre o transporte para o citoplasma, onde o RNA resultante se torna um substrato para a enzima Dicer. O processamento pode ocorrer de diferentes maneiras, dependendo do tipo de célula.
É assim que a interferência de RNA funciona. A aplicação do processo ainda não foi totalmente explorada.
Por exemplo, foi possível estabelecer a possibilidade de um caminho diferente de processamento de mRNA, que não depende de Diser. Neste caso, a molécula é cortada pela proteína argonauta. A diferença entre miRNA e siRNA é a capacidade de inibir a tradução com vários mRNAs diferentes que contêm sequências de aminoácidos semelhantes.
Complexo efetor RISC
interferência de RNA,cujas funções biológicas permitem resolver muitas questões relacionadas ao complexo proteico, o que garante a clivagem do mRNA durante a interferência. O complexo RISC promove a divisão do ATP em vários fragmentos.
Com a ajuda da análise de difração de raios X, foi determinado que por meio de tal complexo o processo é significativamente acelerado. Sua parte catalítica é considerada proteínas argonautas, localizadas em determinados locais do citoplasma. Tais corpos P representam áreas com níveis significativos de degradação de RNA, é neles que a maior atividade de mRNA foi detectada. A destruição de tais complexos é acompanhada por uma diminuição na eficiência do processo de interferência do RNA.
Métodos de supressão de transcrição
Além de sua ação em nível de inibição traducional, o RNA também tem efeito na transcrição gênica. Alguns eucariotos usam esse caminho para garantir a estabilidade da estrutura do genoma. Graças à modificação das histonas, é possível reduzir a expressão gênica em uma determinada área, uma vez que tal peça passa para a forma de heterocromatina.
A interferência de RNA e seu papel biológico é uma questão importante que merece estudo e análise sérios. Para realizar a pesquisa, são consideradas as seções da cadeia que são responsáveis pelo tipo de pareamento.
Por exemplo, para a levedura, a supressão da transcrição é realizada precisamente pelo complexo RISC, que contém o fragmento Chp1 com o cromodomínio, argonauta e uma proteína que possuifunção desconhecida Tas3.
Para induzir a formação de regiões de heterocromatina, é necessária a enzima Dicer, RNA polimerase. A divisão de tais genes leva a uma violação da metilação das histonas, leva a uma desaceleração na divisão celular ou a uma parada completa desse processo.
edição de RNA
A forma mais comum desse processo em eucariotos superiores é o processo de conversão de adenosina em inosina, que ocorre na fita dupla de RNA. Para realizar tal transformação, é utilizada a enzima adenosina desaminase.
No início do século XXI, surgiu uma hipótese, segundo a qual, o mecanismo de interferência do RNA e edição da molécula eram reconhecidos como processos competitivos. Estudos em mamíferos sugerem que a edição de RNA pode prevenir o silenciamento de transgenes.
Diferenças entre organismos
Reside na capacidade de perceber RNA estranho, aplicá-los no curso da interferência. Para as plantas, esse efeito é sistêmico. Mesmo no caso de uma ligeira introdução de RNA, um certo gene é suprimido em todo o corpo. Com esta ação, o sinal de RNA é transmitido entre outras células. A RNA polimerase participa de sua amplificação.
Entre organismos existe uma diferença no uso de genes estranhos no processo de interferência de RNA.
Em plantas, o processo de transporte de siRNA ocorre através de plasmodesmos. A herança de tais efeitos de RNA é assegurada pela metilação dos promotores de certos genes.
A principal diferença entre este mecanismo eplantas é a idealidade da complementaridade de seu mRNA, que, juntamente com o complexo RISC, contribui para a degradação completa desta molécula.
Funções biológicas
O sistema em questão é um componente importante da resposta imune a materiais estranhos. Por exemplo, as plantas têm vários análogos da proteína Dicer, que são usados para combater vários organismos virais.
RNA pode ser considerado um mecanismo de defesa antiviral adquirido pela planta que é acionado em todo o corpo.
Apesar de muito menos proteína Dicer ser expressa em células animais, podemos falar sobre a participação do RNA na resposta antiviral.
Atualmente, as respostas imunes que ocorrem no corpo de humanos e animais foram parcialmente estudadas.
Os biólogos continuam as pesquisas, tentando não apenas fundamentar os mecanismos de sua ocorrência, mas também encontrar formas de influenciar as interações imunológicas. No caso de uma explicação bem-sucedida de todas as nuances da interferência do RNA, os cientistas poderão controlar essas reações bioquímicas e criar mecanismos de proteção contra corpos estranhos.
