Een blik op RNA en toepassingen die weinig interfereren in onderzoek naar moleculaire genetica
siRNA, dat staat voor klein interfererend ribonucleïnezuur, is een klasse van dubbelstrengige RNA-moleculen. Het is ook bekend als kort interfererend RNA of silencing-RNA.
Voordat je duikt in wat precies siRNA is, is het belangrijk om de functie van RNA's te kennen. Ribonucleic Acid (RNA) is een nucleïnezuur dat in alle levende cellen aanwezig is en fungeert als een boodschapper die instructies van DNA draagt voor het regelen van de synthese van eiwitten (let op: in sommige virussen draagt RNA in plaats van DNA ook de genetische informatie).
Klein interfererend RNA (siRNA) zijn kleine stukjes dubbelstrengs (ds) RNA, gewoonlijk ongeveer 21 nucleotiden lang, met 3 'overhangende uiteinden (2 nucleotiden) aan elk uiteinde die kunnen worden gebruikt om te "interfereren" met de translatie van eiwitten door binding naar de degradatie van boodschapper-RNA (mRNA) bij specifieke sequenties.
Daarbij voorkomt siRNA de productie van specifieke eiwitten op basis van de nucleotidesequenties van hun overeenkomstige mRNA. Het proces wordt RNA-interferentie (RNAi) genoemd en kan ook worden aangeduid als siRNA-silencing of siRNA-knockdown.
Waar ze vandaan komen
siRNA wordt in het algemeen beschouwd als afkomstig van langere strengen van exogeen groeiend of afkomstig van buiten een organisme) RNA dat door de cel wordt opgenomen en verder wordt verwerkt.
Het RNA komt vaak van vectoren , zoals virussen of transposons, en er is gevonden dat het een rol speelt bij antivirale afweer, afbraak van overmatig geproduceerd mRNA of mRNA waarvoor de translatie is afgebroken, en het voorkomen van verstoring van genomisch DNA door transposons.
Elke siRNA-streng heeft een 5'-fosfaatgroep en een 3'-hydroxyl (OH) -groep. Ze worden geproduceerd uit dsRNA of haarspeld gelust RNA, dat na het binnengaan van een cel wordt gedeeld door een RNase III-achtig enzym, Dicer genaamd, met behulp van RNase of restrictie-enzymen . Het siRNA wordt vervolgens opgenomen in een meer-subeenheid eiwitcomplex dat RNAi-geïnduceerd silencing-complex (RISC) wordt genoemd.
RISC "zoekt" naar een geschikt doelwit-mRNA, waar het siRNA vervolgens afwikkelt en er wordt aangenomen dat de antisense-streng de afbraak van de complementaire streng van mRNA stuurt, met behulp van een combinatie van endo- en exonuclease-enzymen.
Medisch en therapeutisch gebruik
Wanneer een zoogdiercel wordt geconfronteerd met een dubbelstrengig RNA zoals een siRNA, kan het dit als een viraal bijproduct aanzien en een immuunreactie initiëren. Bovendien kan de introductie van een siRNA onbedoelde off-targeting veroorzaken, waarbij andere niet-bedreigende eiwitten ook kunnen worden aangevallen en uitgeschakeld.
Het introduceren van te veel siRNA in het lichaam kan resulteren in niet-specifieke gebeurtenissen als gevolg van activering van aangeboren immuunresponsen, maar gezien het vermogen om elk interessant gen te verslaan, hebben siRNA's de potentie voor vele therapeutische toepassingen.
Door siRNA's chemisch te modificeren om hun therapeutische eigenschappen te verbeteren, zoals:
- verbeterde activiteit
- verhoogde serumstabiliteit en minder off-targets
- verminderde immunologische activering
Veel ziekten kunnen mogelijk worden behandeld door genexpressie te remmen. Daarom is het ontwerp van synthetische siRNA voor therapeutische toepassingen een populair doel geworden van veel biofarmaceutische bedrijven.
Een gedetailleerde database van al deze chemische modificaties wordt handmatig samengesteld op siRNAmod, een handmatig samengestelde database van experimenteel gevalideerde chemisch gemodificeerde siRNA's.
bronnen:
Tsai, CS Biomacromoleculen: Inleiding tot structuur, functie en informatica. Wiley-Liss, 2007.
Whitehead, KA; Dahlman, JE; Langer, RS; Anderson, DG (2011). "Silencing of Stimulation? SiRNA Delivery and the Immune System". Jaaroverzicht van chemische en biomoleculaire engineering 2 : 77-96.
Alekseev OM, Richardson RT, Alekseev O, O'Rand MG (2009). "Analyse van genexpressieprofielen in HeLa-cellen als reactie op overexpressie of siRNA-gemedieerde uitputting van NASP". Reproductieve biologie en endocrinologie: 45.