Kuingiliwa kwa RNA ni nini? Neno hili linamaanisha mfumo wa kudhibiti shughuli za jeni katika seli za yukariyoti. Mchakato sawa hutokea kwa sababu ya molekuli fupi (zisizozidi nyukleotidi 25 kwa kila mlolongo) za asidi ya ribonucleic.
Kuingiliwa kwa RNA kuna sifa ya uzuiaji wa baada ya unukuu wa usemi wa jeni kupitia uharibifu au kufa kwa mRNA.
Umuhimu
Ilipatikana katika seli nyingi za yukariyoti: kuvu, mimea, wanyama.
Muingiliano wa RNA unachukuliwa kuwa njia muhimu ya kulinda seli dhidi ya virusi. Anashiriki katika mchakato wa embryogenesis.
Kutokana na nguvu na kuchagua asili ya athari ya asidi ya ribonucleic kwenye usemi wa jeni, utafiti wa kina wa kibaolojia unaweza kufanywa katika viumbe hai, tamaduni za seli.
Hapo awali, usumbufu wa RNA ulikuwa na jina tofauti - ukandamizaji. Baada ya uchunguzi wa kina wa mchakato huu, kupokea Tuzo ya Nobel ya Tiba kwa ajili ya utafiti wa utaratibu wa kutokea kwake na Andrew Fire na Craig Melo, mchakato huu ulibadilishwa jina.
Historia
Kuingiliwa kwa RNA ni nini? Ugunduzi wake ni kutokana na uchunguzi mkubwa wa awali chini ya ushawishi waantisense RNA kizuizi cha kujieleza katika jeni za mimea.
Muda fulani baadaye, wanasayansi wa Marekani walipata matokeo ya kushangaza wakati transjeni zilipoletwa kwenye petunia. Watafiti walijaribu kurekebisha mmea uliochambuliwa kwa njia ya kutoa maua hue iliyojaa zaidi. Ili kufanya hivyo, waliingiza ndani ya seli nakala za ziada za jeni kwa ajili ya kimeng'enya chalcone synthase, ambacho huwajibika kwa uundaji wa rangi ya zambarau.
Lakini matokeo ya utafiti hayakutabirika kabisa. Badala ya giza la taka la corolla ya petunia, maua ya mmea huu yamekuwa nyeupe. Kupungua kwa shughuli ya kimeng'enya chalcone synthase kumeitwa kukandamiza.
Alama muhimu
Majaribio yaliyofuata yalifichua athari kwa mchakato huu wa uzuiaji wa usemi wa jeni baada ya unukuu kutokana na ongezeko la kiwango cha uharibifu wa mRNA.
Wakati huo ilijulikana kuwa mimea hiyo ambayo hutoa protini maalum haishambuliki na virusi. Imethibitishwa kimajaribio kuwa kupata ukinzani kama huo kunapatikana kwa kuanzisha mfuatano mfupi usio na usimbaji wa RNA ya virusi kwenye jeni la mmea.
Muingiliano wa RNA, ambao utaratibu wake bado haujaeleweka kikamilifu, umeitwa "kunyamazisha jeni zinazosababishwa na virusi."
Wanabiolojia walianza kuita jumla ya matukio kama hayo kizuizi cha usemi wa jeni baada ya unukuu.
Andrew Fire na wenzake waliweza kuthibitisha uhusiano kati ya jambo kama hilo na kuanzishwa kwa semantiki. RNA na antisense kutengeneza RNA yenye nyuzi mbili. Ni yeye aliyetambuliwa kama sababu kuu ya kutokea kwa mchakato ulioelezwa.
Vipengele vya mifumo ya molekuli
Protini ya Giardia intestinalis Dicer huchochewa kwa kukata RNA yenye nyuzi mbili ili kutoa vipande vidogo vya RNA vinavyoingiliana. Kikoa cha RNAase ni kijani, kikoa cha PAZ ni cha manjano, na hesi inayofunga ni ya buluu.
Utumiaji wa mwingiliano wa RNA unatokana na njia za nje na za asili.
Mbinu ya kwanza inategemea jenomu ya virusi au ni matokeo ya majaribio ya kimaabara. RNA vile hukatwa vipande vidogo kwenye cytoplasm. Aina ya pili huundwa wakati wa kujieleza kwa jeni za kibinafsi za kiumbe hai, kwa mfano, RNA kabla ya micro. Inahusisha uundaji wa miundo mahususi ya kitanzi cha shina ndani ya kiini, na kutengeneza mRNA zinazoingiliana na changamano cha RISC.
RNA ndogo zinazoingilia
Ni minyororo inayojumuisha nyukleotidi 20-25 na miinuko ya nyukleotidi kwenye ncha. Kila mlolongo una sehemu ya haidroksili mwisho wa 3' na kikundi cha fosfati kwenye sehemu ya 5'. Muundo wa aina hii huundwa kama matokeo ya hatua ya enzyme ya Dicer kwenye RNA iliyo na pini za nywele. Baada ya kupasuka, vipande vinakuwa sehemu ya tata ya kichocheo. Protein ya argonaut hatua kwa hatua hufungua duplex ya RNA, ambayo inachangia kuacha kamba moja tu ya "mwongozo" katika RISC. Huruhusu changamano cha athari kutafuta mRNA lengwa mahususi. Wakati wa kujiungaUharibifu wa mRNA changamano wa siRNA-RISC hutokea.
Molekuli hizi huchanganyika na aina moja ya mRNA lengwa, hivyo kusababisha kupasuka kwa molekuli.
mRNA
Uingiliaji wa RNA na ulinzi wa mimea ni michakato inayohusiana.
mRNA inajumuisha nyukleotidi 21-22 mfululizo za asili ya asili, ambazo zinahusika katika mchakato wa ukuaji wa kibinafsi wa viumbe. Jeni zake hunakiliwa ili kuunda nakala ndefu za msingi za nakala za pri-miRNA. Miundo hii ina fomu ya kitanzi cha shina, urefu wao una nyukleotidi 70. Zina kimeng'enya chenye shughuli ya RNase, pamoja na protini yenye uwezo wa kufunga RNA yenye nyuzi mbili. Zaidi ya hayo, usafiri kwa saitoplazimu hufanyika, ambapo RNA inayotokana inakuwa substrate ya kimeng'enya cha Dicer. Uchakataji unaweza kufanyika kwa njia tofauti, kulingana na aina ya seli.
Hivi ndivyo uingiliaji wa RNA unavyofanya kazi. Utumiaji wa mchakato bado haujachunguzwa kikamilifu.
Kwa mfano, iliwezekana kuanzisha uwezekano wa njia tofauti ya usindikaji wa mRNA, ambayo haitegemei Diser. Katika kesi hii, molekuli hukatwa na protini ya argonaut. Tofauti kati ya miRNA na siRNA ni uwezo wa kuzuia tafsiri kwa kutumia mRNA kadhaa tofauti ambazo zina mfuatano wa asidi amino sawa.
RISC athari changamano
kuingiliwa kwa RNA,kazi za kibiolojia ambazo huruhusu kutatua masuala mengi yanayohusiana na tata ya protini, ambayo inahakikisha kupasuka kwa mRNA wakati wa kuingiliwa. Mchanganyiko wa RISC hukuza mgawanyiko wa ATP katika vipande kadhaa.
Kwa usaidizi wa uchanganuzi wa utengano wa X-ray, ilibainishwa kuwa kwa njia ya tata kama hiyo mchakato unaharakishwa kwa kiasi kikubwa. Sehemu yake ya kichocheo inachukuliwa kuwa protini za argonaut, ambazo zimewekwa mahali fulani katika cytoplasm. Miili ya P kama hiyo inawakilisha maeneo yenye viwango muhimu vya uharibifu wa RNA; ni ndani yao ambapo shughuli ya juu zaidi ya mRNA iligunduliwa. Uharibifu wa tata kama hizo unaambatana na kupungua kwa ufanisi wa mchakato wa kuingiliwa kwa RNA.
Njia za kukandamiza unukuzi
Mbali na kitendo chake katika kiwango cha kizuizi cha utafsiri, RNA pia ina athari kwenye unukuzi wa jeni. Baadhi ya yukariyoti hutumia njia hii ili kuhakikisha uthabiti wa muundo wa jenomu. Shukrani kwa urekebishaji wa histones, inawezekana kupunguza usemi wa jeni katika eneo fulani, kwa kuwa kipande kama hicho hupita kwenye mfumo wa heterochromatin.
Kuingiliwa kwa RNA na jukumu lake la kibayolojia ni suala muhimu linalostahili utafiti na uchambuzi wa kina. Ili kufanya utafiti, sehemu hizo za mnyororo ambazo zinawajibika kwa aina ya kuoanisha huzingatiwa.
Kwa mfano, kwa chachu, ukandamizaji wa unukuzi unafanywa kwa usahihi na RISC changamano, ambayo ina kipande cha Chp1 chenye kromodomain, argonaut na protini ambayo inachaguo la kukokotoa lisilojulikana Tas3.
Ili kushawishi uundaji wa maeneo ya heterochromatin, kimeng'enya cha Dicer, RNA polymerase, kinahitajika. Mgawanyiko wa jeni kama hizo husababisha ukiukaji wa histone methylation, husababisha kupungua kwa mgawanyiko wa seli, au kusimamishwa kabisa kwa mchakato huu.
RNA kuhariri
Aina inayojulikana zaidi ya mchakato huu katika yukariyoti ya juu ni mchakato wa kubadilisha adenosine kuwa inosine, ambayo hutokea katika nyuzi mbili za RNA. Ili kutekeleza mageuzi kama haya, kimeng'enya cha adenosine deaminase hutumiwa.
Mwanzoni mwa karne ya ishirini na moja, hypothesis iliwekwa, kulingana na ambayo, utaratibu wa kuingiliwa kwa RNA na uhariri wa molekuli ulitambuliwa kama michakato ya ushindani. Tafiti za mamalia zinapendekeza kuwa uhariri wa RNA unaweza kuzuia kunyamazisha jeni.
Tofauti kati ya viumbe
Iko katika uwezo wa kutambua RNA ya kigeni, kuitumia wakati wa kuingiliwa. Kwa mimea, athari hii ni ya utaratibu. Hata katika kesi ya kuanzishwa kidogo kwa RNA, jeni fulani hukandamizwa katika mwili wote. Kwa hatua hii, ishara ya RNA inapitishwa kati ya seli nyingine. RNA polymerase inashiriki katika ukuzaji wake.
Kati ya viumbe kuna tofauti katika matumizi ya jeni za kigeni katika mchakato wa kuingiliwa kwa RNA.
Kwenye mimea, mchakato wa usafiri wa siRNA hutokea kupitia plasmodesmata. Urithi wa athari kama hizo za RNA huhakikishwa na utengamano wa vikuzaji vya jeni fulani.
Tofauti kuu kati ya utaratibu huu namimea ndio ubora wa ukamilishano wao wa mRNA, ambao, pamoja na changamano cha RISC, huchangia uharibifu kamili wa molekuli hii.
Utendaji wa kibayolojia
Mfumo unaohusika ni sehemu muhimu ya mwitikio wa kinga dhidi ya nyenzo za kigeni. Kwa mfano, mimea ina mlinganisho kadhaa wa protini ya Dicer, ambayo hutumiwa kupambana na viumbe vingi vya virusi.
RNA inaweza kuchukuliwa kama njia ya ulinzi ya antiviral inayopatikana kwa mimea ambayo huanzishwa kwa mwili wote.
Licha ya ukweli kwamba protini ya Dicer inaonyeshwa kidogo sana katika seli za wanyama, tunaweza kuzungumza kuhusu ushiriki wa RNA katika majibu ya kizuia virusi.
Kwa sasa, miitikio ya kinga inayotokea katika mwili wa binadamu na wanyama imechunguzwa kwa kiasi.
Wanabiolojia wanaendelea na utafiti, wakijaribu sio tu kuthibitisha mifumo ya kutokea kwao, lakini pia kutafuta njia za kuathiri mwingiliano wa kinga. Katika kesi ya ufafanuzi wa mafanikio wa nuances yote ya kuingiliwa kwa RNA, wanasayansi wataweza kudhibiti athari hizi za biokemia na kuunda mifumo ya ulinzi dhidi ya miili ya kigeni.
