Ein Blick auf kleine interferierende RNA und Verwendungen in der molekularen Genetikforschung
siRNA, die für kleine störende Ribonukleinsäure steht, ist eine Klasse von doppelsträngigen RNA-Molekülen. Es wird manchmal als kurz interferierende RNA oder Silencing RNA bezeichnet.
Bevor man sich genauer damit beschäftigt, was genau siRNA ist, ist es wichtig, die Funktion von RNAs zu kennen. Ribonukleinsäure (RNA) ist eine Nukleinsäure, die in allen lebenden Zellen vorhanden ist und als ein Bote dient, der Anweisungen von DNA zur Kontrolle der Proteinsynthese trägt (Anmerkung: In einigen Viren trägt RNA statt DNA auch die genetische Information).
Kleine interferierende RNA (siRNA) sind kleine Stücke doppelsträngiger (ds) RNA, gewöhnlich etwa 21 Nukleotide lang, mit 3'-Überhängen (2 Nukleotide) an jedem Ende, die verwendet werden können, um die Translation von Proteinen durch Bindung zu "stören" zu und fördern den Abbau von Boten-RNA (mRNA) an spezifischen Sequenzen.
SiRNA verhindert dabei die Produktion spezifischer Proteine basierend auf den Nukleotidsequenzen ihrer entsprechenden mRNA. Der Prozess wird als RNA-Interferenz (RNAi) bezeichnet und kann auch als siRNA-Silencing oder SiRNA-Knockdown bezeichnet werden.
Wo kommen sie her
siRNA wird im Allgemeinen als von längeren Strängen exogenen wachsenden oder von außerhalb eines Organismus stammenden RNA angesehen, die von der Zelle aufgenommen und weiterverarbeitet wird.
Die RNA kommt oft von Vektoren , wie Viren oder Transposons, und sie spielen eine Rolle bei der antiviralen Verteidigung, beim Abbau von überproduzierter mRNA oder mRNA, für die die Translation abgebrochen wurde, und bei der Verhinderung der Zerstörung genomischer DNA durch Transposons.
Jeder siRNA-Strang weist eine 5'-Phosphatgruppe und eine 3'-Hydroxyl (OH) -Gruppe auf. Sie werden aus dsRNA oder Haarnadel-RNA hergestellt, die nach Eintritt in eine Zelle durch ein RNase III-ähnliches Enzym, Dicer , unter Verwendung von RNase oder Restriktionsenzymen gespalten wird. Die siRNA wird dann in einen Proteinkomplex mit mehreren Untereinheiten eingebaut, der als RNAi-induzierter Silencing-Komplex (RISC) bezeichnet wird.
RISC "sucht" eine geeignete Ziel-mRNA, in der die siRNA dann abwickelt und es wird angenommen, dass der Antisense-Strang den Abbau des komplementären mRNA-Strangs unter Verwendung einer Kombination von Endo- und Exonuklease-Enzymen steuert.
Medizinische und therapeutische Anwendungen
Wenn eine Säugerzelle mit einer doppelsträngigen RNA wie einer siRNA konfrontiert wird, kann sie diese als virales Nebenprodukt verwechseln und eine Immunantwort initiieren. Darüber hinaus kann die Einführung einer siRNA zu unbeabsichtigtem Ausrichten führen, wenn auch andere nicht-bedrohliche Proteine angegriffen und ausgeschlagen werden können.
Die Einführung von zu viel siRNA in den Körper kann zu unspezifischen Ereignissen aufgrund der Aktivierung von angeborenen Immunantworten führen, aber angesichts der Fähigkeit, jedes interessierende Gen zu schlagen, haben siRNAs das Potenzial für viele therapeutische Anwendungen.
Durch chemische Modifikation von siRNAs zur Verbesserung ihrer therapeutischen Eigenschaften wie:
- verbesserte Aktivität
- erhöhte Serumstabilität und weniger Fehlziele
- verminderte immunologische Aktivierung
Viele Krankheiten können möglicherweise durch Hemmung der Genexpression behandelt werden. Daher ist das Design von synthetischer siRNA für therapeutische Anwendungen ein beliebtes Ziel vieler biopharmazeutischer Unternehmen geworden.
Eine detaillierte Datenbank dieser chemischen Modifikationen wird manuell in siRNAmod, einer manuell kuratierten Datenbank experimentell validierter chemisch modifizierter siRNAs, zusammengestellt.
Quellen:
Tsai, CS Biomakromoleküle: Einführung in Struktur, Funktion und Informatik. Wiley-Liss, 2007.
Whitehead, KA; Dahlman, JE; Langer, RS; Anderson, DG (2011). "Silencing oder Stimulation? SiRNA Delivery und das Immunsystem". Jahresrückblick Chemical and Biomolecular Engineering 2 : 77-96.
Alekseev OM, Richardson RT, Alekseev O, O'Rand MG (2009). "Analyse von Genexpressionsprofilen in HeLa-Zellen in Reaktion auf Überexpression oder siRNA-vermittelte Depletion von NASP". Reproduktionsbiologie und Endokrinologie: 45.