რა არის რნმ ჩარევა? ეს ტერმინი ეხება ევკარიოტულ უჯრედებში გენების აქტივობის კონტროლის სისტემას. მსგავსი პროცესი ხდება რიბონუკლეინის მჟავის მოკლე (არაუმეტეს 25 ნუკლეოტიდის ჯაჭვზე) მოლეკულების გამო.
რნმ-ის ინტერფერენცია ხასიათდება გენის ექსპრესიის პოსტტრანსკრიპციული ინჰიბიციით mRNA-ს განადგურების ან დედენილირების გზით.
მნიშვნელობა
ი აღმოჩნდა მრავალი ევკარიოტის უჯრედებში: სოკოებში, მცენარეებში, ცხოველებში.
რნმ ჩარევა განიხილება უჯრედების ვირუსებისგან დაცვის მნიშვნელოვან საშუალებად. ის მონაწილეობს ემბრიოგენეზის პროცესში.
რიბონუკლეინის მჟავის მოქმედების ძლიერი და შერჩევითი ხასიათის გამო გენის ექსპრესიაზე, სერიოზული ბიოლოგიური კვლევები შეიძლება ჩატარდეს ცოცხალ ორგანიზმებში, უჯრედულ კულტურებში.
ადრე რნმ ჩარევას სხვა სახელი ჰქონდა - კოსუპრესია. ამ პროცესის დეტალური შესწავლის შემდეგ, ნობელის პრემია მედიცინაში ენდრიუ ფაირის და კრეიგ მელოს მიერ მისი წარმოქმნის მექანიზმის შესწავლისთვის, ამ პროცესს დაარქვეს სახელი.
ისტორია
რა არის რნმ ჩარევა? მისი აღმოჩენა განპირობებულია სერიოზული წინასწარი დაკვირვებით გავლენის ქვეშანტისენსიური რნმ-ის ექსპრესიის დათრგუნვა მცენარეთა გენებში.
რამდენიმე ხნის შემდეგ ამერიკელმა მეცნიერებმა მიიღეს საოცარი შედეგები, როდესაც ტრანსგენები პეტუნიებში შეიტანეს. მკვლევარები ცდილობდნენ გაანალიზებული მცენარის მოდიფიცირებას ისე, რომ ყვავილებს უფრო გაჯერებული შეფერილობა მიეცათ. ამისათვის მათ უჯრედებში შეიტანეს გენის დამატებითი ასლები ფერმენტის ქალკონის სინთაზასთვის, რომელიც პასუხისმგებელია მეწამული პიგმენტის წარმოქმნაზე.
მაგრამ კვლევის შედეგები სრულიად არაპროგნოზირებადი იყო. პეტუნიის გვირგვინის სასურველი გამუქების ნაცვლად, ამ მცენარის ყვავილები თეთრი გახდა. ფერმენტ ქალკონის სინთაზას დაქვეითებულ აქტივობას ეწოდა კოსუპრესია.
მნიშვნელოვანი ქულები
შემდეგმა ექსპერიმენტებმა გამოავლინა ეფექტი გენის ექსპრესიის პოსტტრანსკრიპციული დათრგუნვის ამ პროცესზე mRNA დეგრადაციის დონის გაზრდის გამო.
მაშინ ცნობილი იყო, რომ ის მცენარეები, რომლებიც გამოხატავენ სპეციალურ ცილებს, არ არიან მგრძნობიარე ვირუსით ინფექციით. ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ ასეთი რეზისტენტობის მიღება მიიღწევა მცენარის გენში ვირუსული რნმ-ის მოკლე არაკოდიციური თანმიმდევრობის შეყვანით.
რნმ-ის ინტერფერენციას, რომლის მექანიზმი ჯერ კიდევ ბოლომდე არ არის გასაგები, ეწოდა "ვირუსით გამოწვეული გენის დუმილი".
ბიოლოგებმა დაიწყეს ასეთი ფენომენების ჯამის დასახელება გენის ექსპრესიის შემდგომი ტრანსკრიპციული დათრგუნვა.
ენდრიუ ფირმა და მისმა კოლეგებმა შეძლეს დაემტკიცებინათ კავშირი მსგავს ფენომენსა და სემანტიკური სიმრავლის დანერგვას შორისრნმ და ანტისენსი, რომელიც ქმნის ორჯაჭვიან რნმ-ს. სწორედ ის იქნა აღიარებული აღწერილი პროცესის გამოჩენის მთავარ მიზეზად.
მოლეკულური მექანიზმების თავისებურებები
Giardia intestinalis Dicer ცილა კატალიზდება ორჯაჭვიანი რნმ-ის ჭრით, რათა წარმოქმნას მცირე ინტერფერენციული რნმ ფრაგმენტები. რნნააზას დომენი მწვანეა, PAZ დომენი ყვითელია და დამაკავშირებელი სპირალი ლურჯია.
რნმ-ის ინტერფერენციის გამოყენება ეფუძნება ეგზოგენურ და ენდოგენურ გზებს.
პირველი მექანიზმი დაფუძნებულია ვირუსის გენომზე ან არის ლაბორატორიული ექსპერიმენტების შედეგი. ასეთი რნმ იჭრება მცირე ფრაგმენტებად ციტოპლაზმაში. მეორე ტიპი წარმოიქმნება ცოცხალი ორგანიზმის ცალკეული გენების გამოხატვის დროს, მაგალითად, პრე-მიკრო რნმ. ის გულისხმობს ბირთვში სპეციფიკური ღეროვანი მარყუჟის სტრუქტურების შექმნას, რომლებიც ქმნიან mRNA-ებს, რომლებიც ურთიერთქმედებენ RISC კომპლექსთან.
მცირე ინტერფერენციული რნმ
ეს არის ჯაჭვები, რომლებიც შედგება 20-25 ნუკლეოტიდისგან, ბოლოებში ნუკლეოტიდური გამონაზარდებით. თითოეულ ჯაჭვს აქვს ჰიდროქსილის ნაწილი 3' ბოლოზე და ფოსფატის ჯგუფი 5' ნაწილზე. ამ ტიპის სტრუქტურა წარმოიქმნება Dicer ფერმენტის მოქმედების შედეგად რნმ-ზე, რომელიც შეიცავს თმის სამაგრებს. გაყოფის შემდეგ, ფრაგმენტები ხდება კატალიზური კომპლექსის ნაწილი. არგონავტის ცილა თანდათან ხსნის რნმ-ს დუპლექსს, რაც ხელს უწყობს RISC-ში მხოლოდ ერთი „მეგზური“ჯაჭვის დატოვებას. ის საშუალებას აძლევს ეფექტურ კომპლექსს მოძებნოს კონკრეტული სამიზნე mRNA. შეერთებისასხდება siRNA-RISC კომპლექსის mRNA დეგრადაცია.
ეს მოლეკულები ჰიბრიდირებულია ერთი ტიპის სამიზნე mRNA-სთან, რის შედეგადაც ხდება მოლეკულის გაყოფა.
mRNA
რნმ-ის ჩარევა და მცენარეთა დაცვა ურთიერთდაკავშირებული პროცესებია.
მრნმ შედგება ენდოგენური წარმოშობის 21-22 თანმიმდევრული ნუკლეოტიდისგან, რომლებიც მონაწილეობენ ორგანიზმების ინდივიდუალური განვითარების პროცესში. მისი გენები ტრანსკრიბირებულია პრი-მირნმ-ის ტრანსკრიპტების გრძელი პირველადი ტრანსკრიპტების შესაქმნელად. ამ სტრუქტურებს აქვთ ღერო-მარყუჟის ფორმა, მათი სიგრძე შედგება 70 ნუკლეოტიდისგან. ისინი შეიცავენ ფერმენტს RNase აქტივობით, ისევე როგორც ცილას, რომელსაც შეუძლია ორჯაჭვიანი რნმ-ის შეკავშირება. გარდა ამისა, ტრანსპორტირება ხდება ციტოპლაზმაში, სადაც მიღებული რნმ ხდება Dicer ფერმენტის სუბსტრატი. დამუშავება შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა გზით, უჯრედის ტიპის მიხედვით.
ასე მუშაობს რნმ-ის ჩარევა. პროცესის გამოყენება ჯერ კიდევ არ არის ბოლომდე შესწავლილი.
მაგალითად, შესაძლებელი გახდა mRNA დამუშავების განსხვავებული გზის დადგენის შესაძლებლობა, რომელიც არ არის დამოკიდებული Diser-ზე. ამ შემთხვევაში მოლეკულას ჭრის არგონავტის პროტეინი. განსხვავება miRNA-სა და siRNA-ს შორის არის ტრანსლაციის ინჰიბირების უნარი რამდენიმე განსხვავებული mRNA-ით, რომლებიც შეიცავს მსგავს ამინომჟავების თანმიმდევრობას.
RISC ეფექტური კომპლექსი
RNA ჩარევა,რომლის ბიოლოგიური ფუნქციები იძლევა ცილოვან კომპლექსთან დაკავშირებული მრავალი საკითხის გადაჭრის საშუალებას, რაც უზრუნველყოფს mRNA-ს დაშლას ინტერფერენციის დროს. RISC კომპლექსი ხელს უწყობს ATP-ის დაყოფას რამდენიმე ფრაგმენტად.
რენტგენის დიფრაქციული ანალიზის დახმარებით დადგინდა, რომ ასეთი კომპლექსის საშუალებით პროცესი საგრძნობლად აჩქარებს. მის კატალიზატორ ნაწილად ითვლება არგონავტების პროტეინები, რომლებიც ლოკალიზებულია ციტოპლაზმის გარკვეულ ადგილებში. ასეთი P-სხეულები წარმოადგენენ უბნებს რნმ-ის დეგრადაციის მნიშვნელოვანი დონით; სწორედ მათში იქნა გამოვლენილი mRNA-ს უმაღლესი აქტივობა. ასეთი კომპლექსების განადგურებას თან ახლავს რნმ ჩარევის პროცესის ეფექტურობის დაქვეითება.
ტრანსკრიპციის ჩახშობის მეთოდები
გარდა მისი მოქმედებისა ტრანსლაციური ინჰიბიციის დონეზე, რნმ ასევე მოქმედებს გენის ტრანსკრიფციაზე. ზოგიერთი ევკარიოტი იყენებს ამ ხერხს გენომის სტრუქტურის სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად. ჰისტონების მოდიფიკაციის წყალობით შესაძლებელია გენის ექსპრესიის შემცირება გარკვეულ არეალში, ვინაიდან ასეთი ნაჭერი გადადის ჰეტეროქრომატინის სახით.
რნმ-ის ჩარევა და მისი ბიოლოგიური როლი არის მნიშვნელოვანი საკითხი, რომელიც იმსახურებს სერიოზულ შესწავლას და ანალიზს. კვლევის ჩასატარებლად განიხილება ჯაჭვის ის მონაკვეთები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან დაწყვილების ტიპზე.
მაგალითად, საფუარის შემთხვევაში, ტრანსკრიფციის ჩახშობა ხორციელდება ზუსტად RISC კომპლექსით, რომელიც შეიცავს Chp1 ფრაგმენტს ქრომოდომინთან, არგონავტთან და პროტეინთან ერთად.უცნობი ფუნქცია Tas3.
ჰეტეროქრომატინის რეგიონების წარმოქმნის ინდუცირებისთვის საჭიროა Dicer ფერმენტი, რნმ პოლიმერაზა. ასეთი გენების დაყოფა იწვევს ჰისტონის მეთილაციის დარღვევას, იწვევს უჯრედების გაყოფის შენელებას ან ამ პროცესის სრულ შეჩერებას.
RNA რედაქტირება
ამ პროცესის ყველაზე გავრცელებული ფორმა უმაღლეს ევკარიოტებში არის ადენოზინის ინოზინად გარდაქმნის პროცესი, რომელიც ხდება რნმ-ის ორმაგ ჯაჭვში. ასეთი ტრანსფორმაციის განსახორციელებლად გამოიყენება ფერმენტი ადენოზინ დეამინაზა.
ოცდამეერთე საუკუნის დასაწყისში წამოაყენეს ჰიპოთეზა, რომლის მიხედვითაც, რნმ-ის ჩარევის მექანიზმი და მოლეკულის რედაქტირება კონკურენტულ პროცესებად იქნა აღიარებული. ძუძუმწოვრების კვლევები ვარაუდობენ, რომ რნმ-ის რედაქტირებას შეუძლია თავიდან აიცილოს ტრანსგენის დადუმება.
განსხვავებები ორგანიზმებს შორის
ეს მდგომარეობს უცხო რნმ-ის აღქმის უნარში, მათი გამოყენება ინტერფერენციის დროს. მცენარეებისთვის ეს ეფექტი სისტემურია. რნმ-ის უმნიშვნელო შეყვანის შემთხვევაშიც კი, გარკვეული გენი ითრგუნება მთელ სხეულში. ამ მოქმედებით რნმ სიგნალი გადაეცემა სხვა უჯრედებს შორის. მის გაძლიერებაში მონაწილეობს რნმ პოლიმერაზა.
ორგანიზმებს შორის არსებობს განსხვავება უცხო გენების გამოყენებაში რნმ-ის ჩარევის პროცესში.
მცენარეებში, siRNA ტრანსპორტირების პროცესი ხდება პლაზმოდზმების მეშვეობით. რნმ-ის ასეთი ეფექტების მემკვიდრეობა უზრუნველყოფილია გარკვეული გენების პრომოტორების მეთილაციით.
მთავარი განსხვავება ამ მექანიზმსა დამცენარეები არის მათი mRNA კომპლემენტარობის იდეალურობა, რომელიც RISC კომპლექსთან ერთად ხელს უწყობს ამ მოლეკულის სრულ დეგრადაციას.
ბიოლოგიური ფუნქციები
აღნიშნული სისტემა უცხო მასალებზე იმუნური პასუხის მნიშვნელოვანი კომპონენტია. მაგალითად, მცენარეებს აქვთ Dicer ცილის რამდენიმე ანალოგი, რომლებიც გამოიყენება მრავალი ვირუსული ორგანიზმის წინააღმდეგ საბრძოლველად.
რნმ შეიძლება ჩაითვალოს მცენარეთა მიერ შეძენილ ანტივირუსულ თავდაცვის მექანიზმად, რომელიც მოქმედებს მთელ სხეულში.
მიუხედავად იმისა, რომ Dicer ცილა გაცილებით ნაკლებია გამოხატული ცხოველურ უჯრედებში, შეგვიძლია ვისაუბროთ რნმ-ის მონაწილეობაზე ანტივირუსულ პასუხში.
ამჟამად, ადამიანისა და ცხოველების ორგანიზმში არსებული იმუნური რეაქციები ნაწილობრივ შესწავლილია.
ბიოლოგები აგრძელებენ კვლევას, ცდილობენ არა მხოლოდ დაადასტურონ მათი წარმოშობის მექანიზმები, არამედ მოძებნონ გზები იმუნურ ურთიერთქმედებებზე გავლენის მოხდენის მიზნით. რნმ-ის ინტერფერენციის ყველა ნიუანსის წარმატებით ახსნის შემთხვევაში, მეცნიერებს შეეძლებათ გააკონტროლონ ეს ბიოქიმიური რეაქციები და შექმნან დაცვის მექანიზმები უცხო სხეულებისგან.
