Dalam sel hidup, aliran informasi antara nukleus dan sitoplasma tidak pernah mengering, tetapi memahami semua "liku-liku" dan menguraikan informasi yang dikodekan di dalamnya adalah tugas yang sangat besar. Salah satu terobosan terpenting dalam biologi abad terakhir dapat dianggap sebagai penemuan informasi (atau templat) molekul RNA (mRNA atau mRNA), yang berfungsi sebagai perantara yang membawa "pesan" informasi dari nukleus (dari kromosom) ke sitoplasma. Peran menentukan RNA dalam sintesis protein telah diprediksi sejak tahun 1939 dalam karya Thorbjorn Kaspersson ( Torbjorn Caspersson), Jean Brachet ( Jean Brachet) dan Jack Schultz ( Jack Schultz), dan pada tahun 1971 oleh George Marbeis ( George Marbaix) memicu sintesis hemoglobin dalam oosit katak dengan menyuntikkan RNA messenger kelinci terisolasi pertama yang mengkode protein ini.
Pada tahun 1956–1957, di Uni Soviet, A. N. Belozersky dan A. S. Spirin secara independen membuktikan keberadaan mRNA, dan juga menemukan bahwa sebagian besar RNA dalam sel sama sekali bukan matriks, tetapi RNA ribosom(rRNA). RNA ribosom - jenis RNA seluler "utama" kedua - membentuk "kerangka" dan pusat fungsional ribosom di semua organisme; itu adalah rRNA (dan bukan protein) yang mengatur tahap utama sintesis protein. Pada saat yang sama, jenis RNA "utama" ketiga dijelaskan dan dipelajari - transfer RNA (tRNA), yang, dalam kombinasi dengan dua lainnya - mRNA dan rRNA - membentuk kompleks sintesis protein tunggal. Menurut hipotesis "dunia RNA" yang agak populer, asam nukleat inilah yang menjadi asal mula kehidupan di Bumi.
Karena fakta bahwa RNA jauh lebih hidrofilik dibandingkan dengan DNA (karena penggantian deoksiribosa oleh ribosa), RNA lebih labil dan dapat bergerak relatif bebas di dalam sel, dan karenanya memberikan replika informasi genetik (mRNA) berumur pendek. ke tempat sintesis protein. Namun, perlu dicatat "ketidaknyamanan" yang terkait dengan ini - RNA sangat tidak stabil. Itu disimpan jauh lebih buruk daripada DNA (bahkan di dalam sel) dan terdegradasi pada sedikit perubahan kondisi (suhu, pH). Selain ketidakstabilan "sendiri", kontribusi besar dimiliki oleh ribonuklease (atau RNase) - kelas enzim pemecah RNA, sangat stabil dan "ada di mana-mana" - bahkan kulit tangan peneliti mengandung cukup banyak enzim ini untuk dilintasi. keluar seluruh percobaan. Karena itu, bekerja dengan RNA jauh lebih sulit daripada dengan protein atau DNA - yang terakhir umumnya dapat disimpan selama ratusan ribu tahun dengan sedikit atau tanpa kerusakan.
Akurasi yang fantastis selama bekerja, tridisstilate, sarung tangan steril, peralatan gelas laboratorium sekali pakai - semua ini diperlukan untuk mencegah degradasi RNA, tetapi kepatuhan dengan standar seperti itu tidak selalu memungkinkan. Oleh karena itu, untuk waktu yang lama, "fragmen" pendek RNA, yang tak terhindarkan dari solusi yang tercemar, diabaikan begitu saja. Namun, seiring waktu, menjadi jelas bahwa, terlepas dari semua upaya untuk menjaga sterilitas area kerja, "puing-puing" secara alami terus terdeteksi, dan kemudian ternyata ribuan RNA untai ganda pendek selalu ada di sitoplasma. , melakukan fungsi yang cukup spesifik, dan mutlak diperlukan untuk perkembangan normal sel dan organisme.
Prinsip interferensi RNA
Apoteker juga menjadi tertarik pada kemungkinan menggunakan siRNA, karena kemampuan untuk mengatur kerja gen individu menjanjikan prospek yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam pengobatan sejumlah penyakit. Ukuran kecil dan spesifisitas aksi yang tinggi menjanjikan kemanjuran yang tinggi dan toksisitas yang rendah dari obat-obatan berbasis siRNA; namun selesaikan masalah pengiriman siRNA ke sel-sel yang sakit dalam tubuh belum berhasil - alasannya adalah kerapuhan dan kerapuhan molekul-molekul ini. Dan meskipun sekarang lusinan tim berusaha menemukan cara untuk mengarahkan "peluru ajaib" ini tepat ke sasaran (di dalam organ yang sakit), mereka belum mencapai kesuksesan yang terlihat. Selain itu, ada kesulitan lain. Misalnya, dalam kasus terapi antivirus, selektivitas kerja siRNA yang tinggi dapat merugikan - karena virus dengan cepat bermutasi, galur yang dimodifikasi akan sangat cepat kehilangan kepekaan terhadap siRNA yang dipilih pada awal terapi: diketahui bahwa penggantian hanya satu nukleotida dalam siRNA menyebabkan penurunan yang signifikan dalam efek interferensi.
Pada titik ini, perlu diingat sekali lagi - siRNA ditemukan hanya pada tumbuhan, invertebrata dan uniseluler; Meskipun homolog protein untuk interferensi RNA (Dicer, kompleks RISC) juga terdapat pada hewan tingkat tinggi, siRNA belum dideteksi dengan metode konvensional. Betapa terkejutnya ketika diperkenalkan secara artifisial Analog siRNA sintetik menghasilkan efek ketergantungan dosis spesifik yang kuat dalam kultur sel mamalia! Ini berarti bahwa pada sel vertebrata, gangguan RNA tidak digantikan oleh sistem kekebalan yang lebih kompleks, tetapi berkembang bersama dengan organisme, berubah menjadi sesuatu yang lebih “maju”. Akibatnya, pada mamalia, perlu untuk tidak mencari analog yang tepat dari siRNA, tetapi untuk penerus evolusionernya.
Pemain #2 - miRNA
Memang, berdasarkan mekanisme interferensi RNA yang cukup kuno secara evolusioner, organisme yang lebih maju telah mengembangkan dua sistem khusus untuk mengendalikan kerja gen, masing-masing menggunakan kelompok RNA kecilnya sendiri - miRNA(mikroRNA) dan piRNA(piRNA, RNA yang berinteraksi dengan Piwi). Kedua sistem muncul di spons dan coelenterata dan berevolusi bersama dengan mereka, menggantikan siRNA dan mekanisme interferensi RNA "telanjang". Peran mereka dalam memberikan kekebalan menurun, karena fungsi ini telah diambil alih oleh mekanisme kekebalan seluler yang lebih maju, khususnya, sistem interferon. Namun, sistem ini sangat sensitif sehingga juga bekerja pada siRNA itu sendiri: munculnya RNA untai ganda kecil dalam sel mamalia memicu "sinyal alarm" (mengaktifkan sekresi interferon dan menyebabkan ekspresi gen yang bergantung pada interferon, yang memblokir semua proses terjemahan seluruhnya). Dalam hal ini, mekanisme interferensi RNA pada hewan tingkat tinggi dimediasi terutama oleh microRNA dan piRNA, molekul beruntai tunggal dengan struktur spesifik yang tidak terdeteksi oleh sistem interferon.
Ketika genom menjadi lebih kompleks, miRNA dan piRNA menjadi semakin terlibat dalam regulasi transkripsi dan translasi. Seiring waktu, mereka berevolusi menjadi sistem regulasi genom tambahan, tepat dan halus. Tidak seperti siRNA, microRNA dan piRNA (ditemukan pada tahun 2001, lihat Kotak 3) tidak diproduksi dari molekul RNA untai ganda asing, tetapi awalnya dikodekan dalam genom inang.
Temui microRNA
Prekursor microRNA ditranskripsi dari kedua untai DNA genom oleh RNA polimerase II, menghasilkan bentuk perantara, pri-miRNA, yang membawa fitur mRNA konvensional - m 7 G-cap dan ekor poliA. Prekursor ini membentuk loop dengan dua untai tunggal "ekor" dan beberapa nukleotida tidak berpasangan di tengah (Gbr. 3). Lingkaran seperti itu mengalami pemrosesan dua tahap (Gbr. 4): pertama, endonuklease Drosha memotong "ekor" RNA untai tunggal dari jepit rambut, setelah itu jepit rambut yang dipotong (pra-microRNA) diekspor ke sitoplasma, di mana itu dikenali oleh Dicer, yang membuat dua potongan lagi (daerah beruntai ganda dipotong). , ditunjukkan oleh warna pada Gambar. 3). Dalam bentuk ini, miRNA matang, mirip dengan siRNA, termasuk dalam kompleks RISC.
Gambar 3. Struktur molekul prekursor microRNA untai ganda. Fitur utama: adanya sekuens yang dilestarikan yang membentuk jepit rambut; adanya salinan komplementer (microRNA*) dengan dua nukleotida “ekstra” di ujung 3′; urutan spesifik (2-8 bp) yang membentuk situs pengenalan untuk endonuklease. MicroRNA itu sendiri disorot dengan warna merah - itulah yang dipotong oleh Dicer.
Mekanisme kerja banyak microRNA mirip dengan siRNA: RNA untai tunggal pendek (21–25 nukleotida) dalam kompleks protein RISC berikatan dengan spesifisitas tinggi ke situs komplementer di wilayah 3' yang tidak diterjemahkan dari mRNA target . Pengikatan menghasilkan pembelahan mRNA oleh protein Ago. Namun, aktivitas microRNA (dibandingkan dengan siRNA) sudah lebih terdiferensiasi - jika komplementaritas tidak mutlak, mRNA target mungkin tidak terdegradasi, tetapi hanya diblokir secara reversibel (tidak akan ada terjemahan). Kompleks RISC yang sama juga dapat menggunakan diperkenalkan secara artifisial siRNA. Ini menjelaskan mengapa siRNA, yang dibuat dengan analogi dengan protozoa, juga aktif pada mamalia.
Dengan demikian, kita dapat melengkapi ilustrasi mekanisme aksi interferensi RNA pada organisme yang lebih tinggi (simetris bilateral) dengan menggabungkan skema aksi mikroRNA dan siRNA yang diperkenalkan secara bioteknologi dalam satu gambar (Gbr. 5).
Gambar 5. Skema umum aksi miRNA dan siRNA buatan(siRNA buatan dimasukkan ke dalam sel menggunakan plasmid khusus - menargetkan vektor siRNA).
Fungsi miRNA
Fungsi fisiologis miRNA sangat beragam; pada kenyataannya, mereka bertindak sebagai regulator non-protein utama ontogeni. miRNA tidak membatalkan, tetapi melengkapi skema regulasi gen "klasik" (induktor, penekan, pemadatan kromatin, dll.). Selain itu, sintesis microRNA sendiri diatur dengan cara yang kompleks (kumpulan microRNA tertentu dapat diaktifkan oleh interferon, interleukin, faktor nekrosis tumor (TNF-α), dan banyak sitokin lainnya). Akibatnya, muncul jaringan multi-level untuk membentuk "orkestra" ribuan gen, yang luar biasa dalam kompleksitas dan fleksibilitasnya, tetapi ini bukan akhir dari masalah.
microRNA lebih "universal" daripada siRNA: gen "bangsal" tidak harus 100% komplementer - regulasi juga dilakukan dengan interaksi parsial. Saat ini, salah satu topik terpanas dalam biologi molekuler adalah pencarian microRNA, yang bertindak sebagai pengatur alternatif dari proses fisiologis yang diketahui. Misalnya, miRNA yang terlibat dalam regulasi siklus sel dan apoptosis pada tanaman, Drosophila dan nematoda telah dijelaskan; pada manusia, miRNA mengatur sistem kekebalan dan perkembangan sel induk hematopoietik. Penggunaan teknologi berdasarkan biochip (penyaringan mikro-array) telah menunjukkan bahwa seluruh kumpulan RNA kecil dihidupkan dan dimatikan pada berbagai tahap kehidupan sel. Untuk proses biologis, lusinan microRNA spesifik telah diidentifikasi, yang tingkat ekspresinya dalam kondisi tertentu berubah ribuan kali, menekankan kemampuan kontrol yang luar biasa dari proses ini.
Sampai saat ini, diyakini bahwa microRNA hanya menekan - secara keseluruhan atau sebagian - kerja gen. Namun, baru-baru ini ternyata aksi miRNA dapat sangat berbeda tergantung pada keadaan sel! Dalam sel yang aktif membelah, miRNA berikatan dengan sekuens komplementer di situs 3' mRNA dan menghambat sintesis protein (translasi). Namun, dalam keadaan istirahat atau stres (misalnya, ketika tumbuh di media yang buruk), peristiwa yang sama menyebabkan efek sebaliknya - peningkatan sintesis protein target!
Evolusi miRNA
Jumlah varietas microRNA pada organisme yang lebih tinggi belum sepenuhnya ditetapkan - menurut beberapa data, melebihi 1% dari jumlah gen pengkode protein (pada manusia, misalnya, mereka berbicara tentang 700 microRNA, dan jumlah ini terus-menerus pertumbuhan). microRNAs mengatur aktivitas sekitar 30% dari semua gen (target untuk banyak dari mereka belum diketahui), dan ada molekul di mana-mana dan spesifik jaringan - misalnya, satu kumpulan microRNA yang penting mengatur pematangan sel induk darah .
Profil ekspresi yang luas di jaringan yang berbeda dari organisme yang berbeda dan kelimpahan biologis miRNA menunjukkan asal mula evolusioner. Untuk pertama kalinya, miRNA ditemukan pada nematoda, dan untuk waktu yang lama diyakini bahwa molekul ini hanya muncul pada spons dan coelenterata; Namun, kemudian mereka juga ditemukan di alga uniseluler. Menariknya, ketika organisme menjadi lebih kompleks, jumlah dan heterogenitas kumpulan microRNA juga meningkat. Ini secara tidak langsung menunjukkan bahwa kompleksitas organisme ini disediakan, khususnya, oleh fungsi miRNA. Kemungkinan evolusi miRNA ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Keanekaragaman miRNA dalam organisme yang berbeda. Semakin tinggi organisasi organisme, semakin banyak miRNA yang ditemukan di dalamnya (angka dalam tanda kurung). Spesies ditandai dengan warna merah di mana: lajang miRNA.
Hubungan evolusioner yang jelas dapat ditarik antara siRNA dan microRNA berdasarkan fakta-fakta berikut:
- aksi kedua spesies dapat dipertukarkan dan dimediasi oleh protein homolog;
- siRNA yang dimasukkan ke dalam sel mamalia secara khusus "mematikan" gen yang diperlukan (meskipun ada beberapa aktivasi perlindungan interferon);
- miRNA ditemukan di semakin banyak organisme purba.
Data ini dan data lainnya menunjukkan asal usul kedua sistem dari "nenek moyang" yang sama. Menarik juga untuk dicatat bahwa kekebalan "RNA" sebagai prekursor independen antibodi protein menegaskan teori asal usul bentuk kehidupan pertama berdasarkan RNA, bukan protein (ingat bahwa ini adalah teori favorit Akademisi A. S. Spirin).
Semakin jauh semakin membingungkan. Pemain #3 - piRNA
Sementara hanya ada dua "pemain" di arena biologi molekuler - siRNA dan microRNA - "tujuan" utama interferensi RNA tampak sangat jelas. Memang: satu set RNA pendek homolog dan protein dalam organisme yang berbeda melakukan tindakan serupa; sebagai organisme menjadi lebih kompleks, begitu juga fungsinya.
Namun, dalam proses evolusi, alam menciptakan sistem lain yang terbaru secara evolusioner dan sangat terspesialisasi berdasarkan prinsip interferensi RNA yang sama. Kita berbicara tentang piRNA (piRNA, dari RNA interaksi-piwi).
Semakin kompleks genom diatur, semakin berkembang dan beradaptasi organisme (atau sebaliknya? ;-). Namun, peningkatan kompleksitas genom memiliki sisi negatifnya: sistem genetik yang kompleks menjadi tidak stabil. Ini mengarah pada kebutuhan akan mekanisme yang bertanggung jawab untuk menjaga integritas genom - jika tidak, "pencampuran" DNA yang spontan hanya akan menonaktifkannya. Elemen genetik seluler ( SHP) - salah satu faktor utama ketidakstabilan genom - adalah daerah pendek yang tidak stabil yang dapat ditranskripsi secara mandiri dan bermigrasi melalui genom. Aktivasi elemen transposabel semacam itu menyebabkan beberapa pemutusan DNA pada kromosom, yang penuh dengan konsekuensi mematikan.
Jumlah MGE meningkat secara non-linier dengan ukuran genom, dan aktivitasnya harus dikontrol. Untuk melakukan ini, hewan, yang sudah dimulai dengan coelenterata, menggunakan fenomena interferensi RNA yang sama. Fungsi ini juga dilakukan oleh RNA pendek, namun, bukan yang telah dibahas, tetapi tipe ketiga mereka, piRNA.
"Potret" piRNA
fungsi piRNA
Fungsi utama piRNA adalah menekan aktivitas MGE pada tingkat transkripsi dan translasi. Diyakini bahwa piRNA hanya aktif selama embriogenesis, ketika pengocokan genom yang tidak terduga sangat berbahaya dan dapat menyebabkan kematian embrio. Ini logis - ketika sistem kekebalan belum bekerja, sel-sel embrio membutuhkan perlindungan yang sederhana namun efektif. Dari patogen eksternal, embrio dilindungi secara andal oleh plasenta (atau kulit telur). Namun selain itu juga diperlukan pertahanan dari virus endogen (internal), terutama MGE.
Peran piRNA ini telah dikonfirmasi oleh pengalaman - "KO" atau mutasi gen Ago3, Piwi atau Aub menyebabkan gangguan perkembangan yang serius (dan peningkatan tajam dalam jumlah mutasi pada genom organisme semacam itu), dan juga menyebabkan infertilitas karena gangguan perkembangan sel germinal.
Distribusi dan evolusi piRNA
PiRNA pertama sudah ditemukan di anemon laut dan spons. Tanaman, tampaknya, sebaliknya - protein Piwi tidak ditemukan di dalamnya, dan peran "moncong" untuk transposon dilakukan oleh endonuklease Ago4 dan siRNA.
Pada hewan tingkat tinggi, termasuk manusia, sistem piRNA berkembang sangat baik, tetapi hanya dapat ditemukan di sel embrionik dan di endotel amnion. Mengapa distribusi piRNA dalam tubuh sangat terbatas masih harus dilihat. Dapat diasumsikan bahwa, seperti senjata ampuh lainnya, piRNA hanya berguna dalam kondisi yang sangat spesifik (selama perkembangan janin), dan pada organisme dewasa, aktivitas mereka akan lebih berbahaya daripada bermanfaat. Namun, jumlah piRNA adalah urutan besarnya lebih besar dari jumlah protein yang diketahui, dan efek nonspesifik dari piRNA dalam sel dewasa sulit diprediksi.
| siRNA | miRNA | piRNA | |
|---|---|---|---|
| menyebar | Tanaman, Drosophila, C.elegan. Tidak ditemukan pada vertebrata | eukariota | Sel embrio hewan (dimulai dengan coelenterata). Tidak pada protozoa dan tumbuhan |
| Panjang | 21–22 nukleotida | 19–25 nukleotida | 24-30 nukleotida |
| Struktur | Untai ganda, 19 nukleotida komplementer dan dua nukleotida tidak berpasangan di ujung 3' | Struktur kompleks untai tunggal | Struktur kompleks beruntai tunggal. U di ujung 5', 2'- HAI-ujung 3′ termetilasi |
| Pengolahan | Tergantung pada pemain dadu | Tergantung pada pemain dadu | bebas pemain dadu |
| Endonuklease | lalu2 | lalu1, lalu2 | Ago3, Piwi, Aub |
| Aktivitas | Degradasi mRNA komplementer, asetilasi DNA genom | Degradasi atau penghambatan terjemahan mRNA target | Degradasi mRNA encoding MGE, regulasi transkripsi MGE |
| Peran biologis | Pertahanan kekebalan antivirus, penekanan aktivitas gen sendiri | Regulasi aktivitas gen | Penekanan aktivitas MGE selama embriogenesis |
Kesimpulan
Sebagai kesimpulan, saya ingin memberikan tabel yang menggambarkan evolusi aparatus protein yang terlibat dalam interferensi RNA (Gbr. 9). Dapat dilihat bahwa protozoa memiliki sistem siRNA yang paling berkembang (keluarga protein Ago, Dicer), dan dengan komplikasi organisme, penekanan bergeser ke sistem yang lebih khusus - jumlah isoform protein untuk microRNA (Drosha, Pasha) dan piRNA ( Piwi, Hen1) meningkat. Pada saat yang sama, keragaman enzim yang memediasi aksi siRNA menurun.
Gambar 9. Berbagai protein yang terlibat dalam interferensi RNA(angka menunjukkan jumlah protein dalam setiap kelompok). dengan warna biru elemen karakteristik siRNA dan microRNA disorot, dan merah- protein dan terkait dengan piRNA.
Fenomena interferensi RNA mulai dimanfaatkan oleh organisme yang paling sederhana. Berdasarkan mekanisme ini, alam menciptakan prototipe sistem kekebalan, dan ketika organisme menjadi lebih kompleks, interferensi RNA menjadi pengatur aktivitas genom yang sangat diperlukan. Dua mekanisme berbeda ditambah tiga jenis RNA pendek ( cm. tab. 1) - sebagai hasilnya, kita melihat ribuan pengatur halus dari berbagai jalur metabolisme dan genetik. Gambaran yang mencolok ini menggambarkan keserbagunaan dan adaptasi evolusioner dari sistem biologi molekuler. RNA pendek sekali lagi membuktikan bahwa tidak ada "hal-hal kecil" di dalam sel - hanya ada molekul kecil, yang peran pentingnya baru mulai kita pahami.
(Benar, kerumitan yang luar biasa seperti itu lebih menunjukkan bahwa evolusi itu "buta" dan beroperasi tanpa "rencana induk" yang telah disetujui sebelumnya;
SAYA. Deichman, S.V. Zinoviev, A.Yu. Baryshnikov
EKSPRESI GEN DAN RNA KECIL DALAM ONKOLOGI
GU RONTS im. N.N.Blokhina RAMS, Moskow
RINGKASAN
Artikel ini menyajikan peran RNA kecil yang mengontrol sebagian besar fungsi vital sel dan tubuh, dan kemungkinan hubungannya, khususnya, dengan onkogenesis dan mekanisme ekspresi genom intraseluler lainnya (termasuk hipotetis).
Kata kunci Kata kunci: RNA kecil, interferensi RNA (RNAi), RNA untai ganda (lncRNA), pengeditan RNA, onkogenesis.
SAYA. Deichman, S.V.Zinoviev, A.Yu.Baryshnikov.
EKSPRESI GEN DAN RNA KECIL DALAM ONKOLOGI
N.N. Pusat Penelitian Kanker Rusia Blokhin RAMS, Moskowaduh
ABSTRAK
Dalam peran kertas RNA kecil yang mengawasi sebagian besar fungsi vital sel dan organisme dan kemungkinan koneksi mereka khususnya dengan onkogenesis dan mekanisme intraseluler ekspresi genom lainnya (termasuk hipotetis) diajukan.
kata kunci: RNA kecil, RNA interferensi (RNAi), RNA untai ganda (dsRNA), pengeditan RNA, tumorogenesis.
pengantar
Ekspresi gen individu dan seluruh genom eukariotik, termasuk pemrosesan, berbagai jenis transkripsi, penyambungan, penataan ulang, pengeditan RNA, rekombinasi, terjemahan, interferensi RNA, diatur oleh beberapa protein (produk dari gen pengatur, struktural, homeotik, faktor transkripsi) , elemen bergerak, RNA dan efektor dengan berat molekul rendah. Pemrosesan RNA termasuk rRNA, tRNA, mRNA, beberapa RNA pengatur, dan RNA kecil.
Sampai saat ini, diketahui bahwa RNA kecil tidak mengkode protein, seringkali berjumlah ratusan per genom, dan terlibat dalam regulasi ekspresi berbagai gen eukariotik (somatik, imun, germline, sel punca). Di bawah kendali adalah proses diferensiasi, (hematopoiesis, angiogenesis, adipogenesis, miogenesis, neurogenesis), morfogenesis (termasuk tahap embrionik, perkembangan/pertumbuhan, regulasi fisiologis), proliferasi, apoptosis, karsinogenesis, mutagenesis, imunogenesis, penuaan (life extension), pembungkaman epigenetik; kasus regulasi metabolik (misalnya, glikosfingolipid) telah dicatat. Kelas yang lebih luas dari RNA non-coding dari 20-300/500 nukleotida dan RNPnya ditemukan tidak hanya dalam nukleus/nukleolus/sitoplasma, tetapi juga dalam organel sel yang mengandung DNA (mitokondria hewan; pada tumbuhan, RNA mikro, dan sekuens). RNA kecil).
Untuk pengelolaan dan pengaturan V.N. proses ini penting: 1. bahwa RNA alami/buatan kecil (RNA kecil, tRNA, dll.) dan kompleksnya dengan protein (RNP) mampu melakukan transpor seluler transmembran dan mitokondria; 2. bahwa setelah mitokondria kolaps, sebagian isinya, RNA dan RNP, dapat berakhir di sitoplasma dan nukleus. Sifat-sifat RNA kecil (RNPs) yang terdaftar, yang peran signifikan secara fungsional hanya meningkat dalam proses penelitian, jelas memiliki hubungan dengan faktor kewaspadaan dalam kaitannya dengan kanker dan penyakit genetik lainnya. Pada saat yang sama, pentingnya modifikasi epigenomik kromatin dalam perkembangan tumor menjadi jelas. Kami hanya akan mempertimbangkan sejumlah kasus yang sangat terbatas dari banyak kasus serupa.
RNA kecil
Mekanisme kerja RNA kecil adalah kemampuannya untuk mengikat hampir secara komplementer ke daerah 3'-tidak diterjemahkan (3'-UTRs) dari mRNA target (yang kadang-kadang mengandung elemen MIR/LINE-2 transpos DNA/RNA, serta pengulangan Alu yang dilestarikan). ). ) dan menginduksi interferensi RNA (RNAi=RNAi; khususnya dalam respons antivirus). Namun, komplikasinya adalah, selain yang seluler, ada juga RNA kecil yang dikodekan oleh virus (herpes, SV40, dll.; EBV, misalnya, mengandung 23, dan KSHV - 12 miRNA), berinteraksi dengan transkrip dari baik virus maupun inangnya. Lebih dari 5.000 miRNA seluler/virus saja diketahui di 58 spesies. RNAi memulai degradasi (dengan partisipasi kompleks RISC, RNA-Induced Silencing Complex) pada fragmen rentan nuklease dari heliks lncRNA (RNA mRNA untai ganda, dll.), atau penghambatan sebagian reversibel dari lncRNA yang digulung terputus selama terjemahan dari target mRNA. RNA kecil yang matang (~15-28 nukleotida) terbentuk di sitoplasma dari prekursornya dengan berbagai panjang (puluhan dan ratusan nukleotida) yang diproses di dalam nukleus. Selain itu, RNA kecil terlibat dalam pembentukan struktur pembungkaman kromatin, regulasi transkripsi gen individu, penekanan ekspresi transposon, dan pemeliharaan struktur fungsional bagian heterokromatin yang diperluas.
Ada beberapa jenis utama RNA kecil. MicroRNA (miRNA) dan RNA pengganggu kecil (siRNA) adalah yang paling banyak dipelajari. Selain itu, di antara RNA kecil, berikut ini dipelajari: piRNA aktif dalam sel germline; RNA pengganggu kecil yang terkait dengan retrotransposon endogen dan elemen berulang (dengan heterokromatisasi lokal/global - mulai dari tahap awal embriogenesis; mempertahankan tingkat telomer), Drosofia rasiRNA; sering dikodekan oleh intron gen protein dan secara fungsional penting dalam translasi, transkripsi, penyambungan (de-/metilasi, pseudouridilasi asam nukleat) RNA nuklir kecil (snRNA) dan nukleolar (snoRNA); komplementer dengan motif NRSE-(Neuron Restrictive Silenser Element) yang mengikat DNA, RNA modulasi kecil, smRNA, dengan fungsi yang sedikit diketahui; mentransaktivasi tanaman kecil yang mengganggu RNA, tasiRNA; RNA jepit rambut pendek, shRNA, menyediakan RNAi jangka panjang (pembungkaman gen persisten) dari struktur lncRNA panjang dalam respons antivirus pada hewan.
RNA kecil (miRNA, siRNA, dll.) berinteraksi dengan transkrip nukleus/sitoplasma yang baru disintesis (mengatur splicing, translasi mRNA; metilasi/pseudouridilasi rRNA, dll.) dan kromatin (dengan heterokromatinisasi somatik yang diturunkan secara temporal dan epigenetik. sel germinal). Heterokromatinisasi, khususnya, disertai dengan de-/metilasi DNA, serta metilasi, asetilasi, fosforilasi, dan ubiquitinasi histon (modifikasi "kode histon").
MiRNA dari nematoda Caenorhabditis elegans (lin-4), sifat dan gennya adalah yang pertama ditemukan dan dipelajari di antara RNA kecil, dan sedikit kemudian, miRNA tanaman Arabidopsis thaliana. Saat ini, mereka terkait dengan organisme multiseluler, meskipun mereka ditunjukkan dalam alga uniseluler Chlamydomonas reinhardtii, dan jalur pembungkaman seperti RNAi, sehubungan dengan antivirus / perlindungan serupa yang melibatkan apa yang disebut. psiRNA dibahas untuk prokariota. Genom banyak eukariota (termasuk Drosophila dan manusia) mengandung beberapa ratus gen miRNA. Gen-gen khusus tahap/jaringan ini (serta daerah target mRNA yang sesuai) seringkali sangat homolog pada spesies yang jauh secara filogenetik, tetapi beberapa di antaranya spesifik garis keturunan. miRNA terkandung dalam ekson (pengkode protein, gen RNA), intron (paling sering pra-mRNA), spacer intergenik (termasuk pengulangan), memiliki panjang hingga 70-120 nukleotida (atau lebih) dan membentuk loop/stem hairpin struktur. Untuk menentukan gen mereka, tidak hanya biokimia dan genetik, tetapi juga pendekatan komputer yang digunakan.
Panjang paling khas dari "wilayah kerja" miRNA matang adalah 21-22 nukleotida. Ini mungkin yang paling banyak dari gen non-pengkode protein. Mereka dapat diatur sebagai salinan terpisah (lebih sering) atau kelompok yang mengandung banyak gen miRNA serupa atau berbeda yang ditranskripsi (tidak jarang dari promotor otonom) sebagai prekursor yang lebih panjang, diproses dalam beberapa tahap menjadi miRNA individu. Diasumsikan bahwa ada jaringan miRNA pengatur yang mengontrol banyak proses biologis mendasar (termasuk onkogenesis/metastasis); mungkin setidaknya 30% dari gen yang diekspresikan manusia diatur oleh miRNA.
Proses ini melibatkan enzim RNase-III seperti lncRNA-spesifik Drosha (ribonuklease nuklir; memulai pemrosesan pra-miRNA intron setelah penyambungan transkrip utama) dan Dicer, yang berfungsi dalam sitoplasma dan masing-masing membelah / menurunkan, pra-penjepit rambut. miRNA (untuk mematangkan miRNA). ) dan kemudian struktur miRNA/mRNA hibrida. RNA kecil, bersama dengan beberapa protein (termasuk h.p. RNase, protein dari keluarga AGO, transmethylases / acetylases, dll.) dan dengan partisipasi yang disebut. Kompleks mirip RISC dan RITS (yang kedua menginduksi pembungkaman transkripsional) masing-masing mampu menginduksi RNAi/degradasi dan pembungkaman gen berikutnya pada tingkat RNA- (sebelum/selama translasi) dan DNA- (selama transkripsi heterokromatin).
Setiap miRNA berpotensi berpasangan dengan banyak target, dan setiap target dikendalikan oleh sejumlah miRNA (mirip dengan pengeditan pra-mRNA yang dimediasi gRNA dalam kinetoplas trypanosome). Analisis in vitro menunjukkan bahwa regulasi miRNA (serta pengeditan RNA) adalah modulator kunci pascatranskripsi ekspresi gen. MiRNA serupa yang bersaing untuk target yang sama adalah transregulator potensial dari interaksi RNA-RNA dan RNA-protein.
Pada hewan, miRNA paling baik dipelajari untuk nematoda Caenorhabditis Elegans; lebih dari 112 gen telah dijelaskan. Ribuan siRNA endogen juga telah ditemukan di sini (tidak ada gen; mereka terkait, khususnya, dengan transkrip dan transposon yang dimediasi spermatogenesis). Kedua RNA multiseluler kecil dapat dihasilkan oleh RNA polimerase yang menunjukkan aktivitas (bukan homologi) dari jenis RdRP-II (seperti untuk sebagian besar RNA lainnya) dan RdRP-III. RNA kecil matang serupa dalam komposisi (termasuk terminal 5'-fosfat dan 3'-OH), panjang (biasanya 21-22 nukleotida), dan fungsi, dan dapat bersaing untuk target yang sama. Namun, degradasi RNA, bahkan ketika target sepenuhnya saling melengkapi, lebih sering dikaitkan dengan siRNA; represi translasi, dengan sebagian, biasanya 5-6 nukleotida, saling melengkapi dengan miRNA; dan prekursor, masing-masing, adalah ekso-/endogen (ratusan/ribuan nukleotida) untuk siRNA, dan biasanya endogen (puluhan/ratusan nukleotida) untuk miRNA, dan biogenesisnya berbeda; namun, dalam beberapa sistem, perbedaan ini dapat dibalik.
RNAi yang dimediasi oleh siRNAs- dan miRNAs memiliki berbagai peran alami: dari regulasi ekspresi gen dan heterokromatin hingga perlindungan genom terhadap transposon dan virus; tetapi siRNA dan beberapa miRNA tidak dilestarikan antar spesies. Tumbuhan (Arabidopsis thaliana) memiliki: siRNA yang sesuai dengan gen dan daerah intergenik (termasuk spacer, ulangan); sejumlah besar situs genom potensial untuk berbagai jenis RNA kecil. Nematoda juga memiliki apa yang disebut. variabel 21U-RNA yang diekspresikan secara otonom (dasRNA); mereka memiliki 5 "-Y-monofosfat, membentuk 21 nukleotida (20 di antaranya adalah variabel), dan terletak di antara atau di dalam intron gen penyandi protein di lebih dari 5700 situs di dua wilayah kromosom IV.
MiRNA memainkan peran penting dalam ekspresi gen dalam kesehatan dan penyakit; seseorang memiliki setidaknya 450-500 gen tersebut. Dengan mengikat biasanya ke 3 "-UTR daerah mRNA (target lain), mereka dapat secara selektif dan kuantitatif (khususnya, ketika mengeluarkan produk dari gen yang diekspresikan rendah dari sirkulasi), memblokir kerja beberapa dan aktivitas gen lain. Ternyata set profil mikroRNA yang diekspresikan (dan targetnya) berubah secara dinamis selama ontogenesis, diferensiasi sel dan jaringan. Perubahan ini spesifik, khususnya, selama kardiogenesis, proses optimalisasi ukuran panjang dendrit dan jumlah sinapsis sel saraf (dengan partisipasi miRNA-134, RNA kecil lainnya), perkembangan banyak patologi (onkogenesis, imunodefisiensi, penyakit genetik, parkinsonisme, penyakit Alzheimer, gangguan mata (retinoblastoma, dll.) terkait dengan infeksi dari berbagai alam) Jumlah total miRNA yang terdeteksi tumbuh jauh lebih cepat daripada deskripsi peran pengaturan dan hubungannya dengan target spesifik .
Analisis komputer memprediksi ratusan mRNA target untuk miRNA individu dan regulasi mRNA individu oleh beberapa miRNA. Dengan demikian, miRNA dapat berfungsi untuk menghilangkan transkrip gen target atau menyempurnakan ekspresinya pada tingkat transkripsi/translasi. Pertimbangan teoretis dan hasil eksperimen mendukung keberadaan beragam peran miRNA.
Daftar aspek yang lebih lengkap terkait dengan peran mendasar RNA kecil pada eukariota dalam proses pertumbuhan/perkembangan dan dalam beberapa patologi (termasuk epigenomik kanker) tercermin dalam ulasan.
RNA kecil dalam Onkologi
Proses pertumbuhan, perkembangan, progresi dan metastasis tumor disertai dengan banyak perubahan epigenetik yang berkembang menjadi perubahan genetik yang diturunkan secara persisten yang lebih jarang. Mutasi langka, bagaimanapun, dapat membawa banyak beban (untuk individu tertentu, nosologi), karena. dalam kaitannya dengan gen individu (misalnya, APC, K-ras, p53), yang disebut. efek "corong" yang terkait dengan perkembangan/konsekuensi penyakit onkologis yang hampir ireversibel. Spesifik tumor dalam kaitannya dengan profil ekspresi berbagai gen (protein, RNA, RNA kecil) heterogenitas sel progenitor disebabkan oleh variasi gabungan dari struktur epigenomik yang disusun ulang. Epigenom dimodulasi oleh metilasi, modifikasi/substitusi histon pasca-translasi (dengan yang non-kanonik), remodeling struktur nukleosomal gen/kromatin (termasuk pencetakan genom, mis., disfungsi ekspresi alel gen parental dan X kromosom). Semua ini, dan dengan partisipasi RNAi yang diatur oleh RNA kecil, mengarah pada munculnya struktur heterokromatik yang rusak (termasuk sentromer hipometilasi).
Pembentukan mutasi spesifik gen dapat didahului oleh akumulasi yang diketahui dari ratusan ribu mutasi klon somatik dalam pengulangan sederhana atau mikrosatelit dari wilayah non-coding (jarang pengkodean), setidaknya pada tumor dengan fenotipe mutator mikrosatelit (MMP) ; mereka merupakan bagian penting dari kanker kolorektal, serta kanker paru-paru, perut, endometrium, dll. Pengulangan mikrosatelit mono-/heteronukleotida yang tidak stabil (poli-A6-10, serupa) ditemukan berkali-kali lebih sering pada non-regulator. gen pengkode yang mengontrol ekspresi gen (intron, intergenik) daripada di daerah pengkodean (ekson) genom tumor mikrosatelit-tidak stabil, MSI+. Meskipun sifat penampilan dan mekanisme lokalisasi daerah MS-stabil/tidak stabil tidak sepenuhnya jelas, pembentukan ketidakstabilan MS berkorelasi dengan frekuensi mutasi banyak gen yang tidak bermutasi lebih awal pada tumor MSI+ dan mungkin menyalurkan jalurnya. perkembangan mereka; selain itu, tingkat mutasi pengulangan MSI pada tumor ini meningkat lebih dari dua kali lipat. Tidak semua gen telah dianalisis untuk keberadaan pengulangan, tetapi tingkat mutabilitasnya di daerah pengkodean/nonkode berbeda, dan keakuratan metode untuk menentukan frekuensi mutasi adalah relatif. Adalah penting bahwa daerah non-coding untuk pengulangan MSI-mutable sering biallelic, sedangkan coding daerah monoallelic.
Penurunan global dalam metilasi pada tumor adalah karakteristik dari pengulangan, elemen transposabel (ME; transkripsinya meningkat), promotor, situs CpG dari gen penekan tumor miRNA, dan berkorelasi dengan hipertranskripsi retrotransposon pada sel kanker stadium lanjut. Biasanya, fluktuasi "metilome" dikaitkan dengan "gelombang metilasi" parental/tahap/jaringan tertentu dan metilasi kuat daerah satelit sentromer dari heterokromatin yang diatur oleh RNA kecil. Ketika satelit mengalami undermethylated, ketidakstabilan kromosom yang terbentuk disertai dengan peningkatan rekombinasi, dan pelanggaran metilasi TE dapat memicu ekspresinya. Faktor-faktor ini mendukung perkembangan fenotipe tumor. Terapi RNA kecil bisa sangat spesifik tetapi harus dikontrol karena target tidak hanya individu, tetapi juga banyak molekul mRNA / RNA, dan RNA yang baru disintesis dari berbagai (termasuk pengulangan intergenik non-coding) daerah kromosom.
Sebagian besar genom manusia terdiri dari pengulangan dan TE. Retrotransposon L1 (elemen LINE) mengandung, seperti retrovirus endogen, reversetase (RTase), endonuklease dan berpotensi mampu membawa elemen retro non-otonom (Alu, SVA, dll.); pembungkaman elemen L1/serupa terjadi sebagai akibat metilasi di situs CpG. Perhatikan bahwa di antara situs CpG genom, pulau CpG dari promotor gen termetilasi dengan lemah, dan 5-metilsitosin itu sendiri adalah basa yang berpotensi mutagenik yang dideaminasi menjadi timin (secara kimiawi, atau dengan partisipasi penyuntingan RNA/(DNA), DNA memperbaiki); namun, beberapa pulau CpG mengalami metilasi menyimpang yang berlebihan disertai dengan represi gen penekan dan perkembangan kanker. Berikutnya: Protein pengikat RNA yang dikodekan oleh L1, berinteraksi dengan protein AGO2 (dari keluarga Argo-naute) dan FMRP (retardasi mental rapuh, protein kompleks RISC efektor), mendorong pergerakan elemen L1 - yang menunjukkan kemungkinan regulasi bersama sistem RNAi dan retroposisi elemen LINE manusia. Penting, khususnya, bahwa pengulangan Alu dapat berpindah ke wilayah ruang intron/ekson gen.
Mekanisme ini dan yang serupa dapat meningkatkan plastisitas patologis genom sel tumor. Penekanan RTase (dikodekan, seperti endonuklease, oleh elemen L1; RTase juga dikodekan oleh retrovirus endogen) oleh mekanisme RNAi disertai dengan penurunan proliferasi dan peningkatan diferensiasi sejumlah garis sel kanker. Setelah pengenalan elemen L1 ke dalam proto-onkogen atau gen penekan, kerusakan untai ganda DNA diamati. Dalam jaringan germline (tikus/manusia), tingkat ekspresi L1 meningkat, dan metilasinya tergantung pada sistem pembungkaman terkait piRNA-(26-30-bp), di mana protein PIWI adalah varian dari keluarga besar Argo protein -naute, mutasi yang menyebabkan demetilasi/derepresi elemen L1/serupa dengan pengulangan terminal yang panjang. Jalur pembungkaman rasiRNA lebih banyak dikaitkan dengan protein PIWI dibandingkan dengan protein Dicer-1/2 dan Ago. Jalur pembungkaman yang dimediasi piRNA / siRNA diwujudkan melalui badan intranuklear yang mengandung kompleks multiprotein PcG besar yang dilestarikan secara evolusioner, yang fungsinya sering terganggu dalam sel tumor. Kompleks ini bertanggung jawab untuk tindakan jangka panjang (melalui lebih dari 10 kb, antara kromosom) dan mengatur kelompok gen HOX yang bertanggung jawab untuk rencana tubuh.
Prinsip-prinsip baru terapi antisense dapat dikembangkan dengan mempertimbangkan pengetahuan tentang agen epigenomik antitumor yang lebih spesifik (daripada penghambat modifikasi histon dari metilasi DNA/protein), prinsip dasar pembungkaman RNA epigenomik, dan peran RNA kecil dalam karsinogenesis.
Mikro-RNA dalam Onkologi
Diketahui bahwa peningkatan pertumbuhan tumor dan metastasis dapat disertai dengan peningkatan beberapa dan penurunan ekspresi individu/set miRNA lainnya (Tabel 1). Beberapa dari mereka mungkin memiliki peran penyebab dalam onkogenesis; dan bahkan miRNA yang sama (seperti miR-21/-24) dalam sel tumor yang berbeda dapat menunjukkan sifat onkogenik dan supresif. Setiap jenis tumor ganas manusia dapat dibedakan dengan jelas oleh “sidik jari miRNA”, dan beberapa miRNA dapat berfungsi sebagai onkogen, penekan tumor, inisiator migrasi sel, invasi, dan metastasis. Dalam jaringan yang berubah secara patologis, jumlah miRNA kunci yang berkurang, mungkin termasuk dalam sistem pertahanan anti-kanker, sering ditemukan. miRNAs (miRs) yang terlibat dalam onkogenesis telah membentuk konsep yang disebut. "oncomirax": analisis ekspresi lebih dari 200 miRNA dari lebih dari 1000 sampel limfoma dan kanker padat telah memungkinkan untuk berhasil mengklasifikasikan tumor ke dalam subtipe menurut asal dan tahap diferensiasinya. Fungsi dan peran miRNA berhasil dipelajari dengan menggunakan: oligonukleotida anti-miR yang dimodifikasi (untuk meningkatkan masa pakai) pada gugus 2'-O-metil dan 2'-O-metoksietil; serta oligonukleotida LNA, di mana atom oksigen ribosa pada posisi 2 "dan 4" dihubungkan oleh jembatan metilen.
(Tabel 1)……………….
Tumor | miRNA |
Kanker paru-paru | 17-92 , biarkan-7↓ , 124a↓ , 126 ↓ , 143 ↓ , 145 ↓ , 155 , 191 , 205 , 210 |
Kanker payudara | 21 , 125b↓ , 145 ↓ , 155 |
Kanker prostat | 15a ↓ , 16-1 ↓ , 21 , 143 ↓ ,145 ↓ |
kanker usus | 19a , 21 , 143 ↓ , 145 ↓ |
Kanker pankreas | 21 , 103 , 107 , 155 v |
kanker ovarium | 210 |
Leukemia limfositik kronis | 15a ↓ , 16-1 ↓ , 16-2 , 23 b , 24-1 , 29 ↓ , 146 , 155 , 195 , 221 , 223 ↓ |
Tabel 1 .
miRNA yang ekspresinya meningkat () atau menurun ( ↓ ) pada beberapa tumor yang lebih umum dibandingkan dengan jaringan normal (lihat juga ).
Dipercaya bahwa peran regulasi ekspresi, penghilangan, dan amplifikasi gen miRNA dalam predisposisi untuk inisiasi, pertumbuhan, dan perkembangan sebagian besar tumor adalah signifikan, dan mutasi pada pasangan target miRNA/mRNA disinkronkan. Profil ekspresi miRNA dapat digunakan untuk klasifikasi, diagnosis, dan prognosis klinis dalam onkologi. Perubahan ekspresi miRNA dapat mempengaruhi siklus sel, program kelangsungan hidup sel. Mutasi miRNA dalam sel induk dan somatik (serta pemilihan varian mRNA target polimorfik) dapat berkontribusi, atau bahkan memainkan peran penting dalam, pertumbuhan, perkembangan, dan patofisiologi banyak (jika tidak semua) neoplasma ganas. Dengan bantuan miRNA, koreksi apoptosis dimungkinkan.
Selain miRNA individu, kelompok mereka ditemukan, bertindak sebagai onkogen yang memicu perkembangan, khususnya, kanker jaringan hematopoietik pada tikus percobaan; gen miRNA dengan sifat onkogenik dan supresor dapat ditempatkan di cluster yang sama. Analisis klaster profil ekspresi miRNA pada tumor memungkinkan untuk menentukan asalnya (epitel, jaringan hematopoietik, dll.) dan mengklasifikasikan tumor yang berbeda dari jaringan yang sama dengan mekanisme transformasi yang tidak identik. pembuatan profil ekspresi miRNA dapat dilakukan menggunakan nano-/microarrays; akurasi klasifikasi seperti itu, ketika teknologi dikembangkan (yang tidak mudah), ternyata lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan profil mRNA. Beberapa miRNA terlibat dalam diferensiasi sel hematopoietik (tikus, manusia), memulai perkembangan sel kanker. Gen miRNA manusia sering terletak di bagian yang disebut. situs "rapuh", area dengan dominasi penghapusan / penyisipan, jeda titik, translokasi, transposisi, wilayah heterokromatin yang dapat dihapus dan diperkuat yang terlibat dalam onkogenesis.
Angiogenesis . Peran miRNA dalam angiogenesis mungkin signifikan. Peningkatan angiogenesis pada beberapa adenokarsinoma manusia yang diaktifkan Myc disertai dengan perubahan pola ekspresi beberapa miRNA, sementara knockdown gen miRNA lain menyebabkan melemahnya dan menekan pertumbuhan tumor. Pertumbuhan tumor disertai dengan mutasi pada gen K-ras, Myc dan TP53, peningkatan produksi faktor VEGF angiogenik dan derajat vaskularisasi terkait Myc; sedangkan faktor antiangiogenik Tsp1 dan CTGF ditekan oleh miR-17-92 dan miRNA terkait cluster lainnya. Angiogenesis tumor dan vaskularisasi ditingkatkan (terutama pada kolonosit) ketika dua onkogen diekspresikan bersama lebih dari satu.
Netralisasi faktor anti-angiogenik LATS2, penghambat animal cyclin-dependent kinase (CDK2; manusia/tikus), dengan miRNAs-372/373 ("onkogen potensial") merangsang pertumbuhan tumor testis tanpa merusak gen p53.
Modulator potensial dari sifat angiogenik (in-vitro/in-vivo) adalah miR-221/222, yang targetnya, reseptor c-Kit (lainnya), adalah faktor angiogenesis sel HUVEC vena endotel tali pusat, dll. MiRNA dan c- Kit berinteraksi sebagai bagian dari siklus kompleks yang mengontrol kemampuan sel endotel untuk membentuk kapiler baru.
Leukemia limfositik kronis (CLL). Pada leukemia limfositik kronis sel-B (CLL), penurunan tingkat ekspresi gen miR-15a/miR-16-1 (dan lainnya) dicatat di wilayah 13q14 kromosom manusia - situs struktur yang paling umum anomali (termasuk penghapusan wilayah 30kb), meskipun genom mengekspresikan ratusan miRNA dewasa dan pra-manusia. Kedua miRNA yang berpotensi efektif dalam terapi tumor mengandung daerah antisense dari protein Bcl2 anti-apoptosis, menekan ekspresi berlebihnya, merangsang apoptosis, tetapi hampir/sama sekali tidak ada dalam dua pertiga sel CLL yang tersesat. Mutasi yang sering dari miRNA sekuens dalam sel induk/somatik diidentifikasi pada 11 dari 75 pasien (14,7%) dengan kecenderungan keluarga untuk CLL (cara pewarisan tidak diketahui), tetapi tidak pada 160 pasien sehat. Pengamatan ini meningkatkan saran fungsi langsung miRNA dalam leukemogenesis. Saat ini, tidak semuanya diketahui tentang hubungan antara tingkat ekspresi gen miRNA (dan fungsinya) dan gen lain dalam sel normal/tumor.
DokumenRelevansi. Pelanggaran fungsi saraf wajah selama operasi pada kelenjar ludah parotid adalah salah satu masalah yang mendesak dan ditentukan baik oleh prevalensi penyakit dan frekuensi yang signifikan.
Gereja Dawson - jenius dalam gen Anda obat epigenetik dan biologi baru niat www e - puzzle ru buku perpustakaan www e - puzzle ru perpustakaan daftar isi
BukuEtika spiritualitas onkologi hiv p garyaev* ringkasan enfi
DokumenArtikel ini mencerminkan pandangan baru tentang masalah onkologi dan infeksi HIV berdasarkan Linguistic-Wave Genetics (LVG) dan Essence Coding Theory (ESC) berdasarkan realitas sosial budaya Rusia dan lainnya.
Pusat Penelitian Onkologi dan Anastasia Sergeevna Odintsova rejimen baru kemoterapi untuk kanker serviks stadium lanjut dan berulang 14 01 12 – onkologi
Tesis4.4. Penentuan gen isoenzim uridinglucoronyltransferase (UGT1A1) dalam serum darah pasien kanker serviks yang mendapat kemoterapi lini pertama dengan irinotecan dengan turunan platinum 105
RNA jepit rambut kecil atau RNA jepit rambut pendek (shRNA RNA jepit rambut pendek, RNA jepit rambut kecil) adalah molekul RNA pendek yang membentuk jepit rambut padat di struktur sekunder. ShRNA dapat digunakan untuk mematikan ekspresi ... ... Wikipedia
RNA polimerase- dari sel T. aquaticus dalam proses replikasi. Beberapa elemen enzim dibuat transparan, dan rantai RNA dan DNA lebih terlihat jelas. Ion magnesium (kuning) terletak di situs aktif enzim. RNA polimerase adalah enzim yang melakukan ... ... Wikipedia
gangguan RNA- Pengiriman RNA jepit rambut kecil menggunakan vektor lentivirus dan mekanisme interferensi RNA pada sel mamalia interferensi RNA (sebuah ... Wikipedia
gen RNA Non-coding RNA (ncRNA) adalah molekul RNA yang tidak diterjemahkan menjadi protein. Sinonim yang sebelumnya digunakan, RNA kecil (smRNA, RNA kecil), saat ini tidak digunakan, karena beberapa RNA non-coding bisa sangat ... ... Wikipedia
RNA nuklir kecil- (snRNA, snRNA) kelas RNA yang ditemukan dalam inti sel eukariotik. Mereka ditranskripsi oleh RNA polimerase II atau RNA polimerase III dan terlibat dalam proses penting seperti penyambungan (penghapusan intron dari mRNA yang belum matang), regulasi ... Wikipedia
RNA nukleolus kecil- (snoRNA, English snoRNA) kelas RNA kecil yang terlibat dalam modifikasi kimia (metilasi dan pseudouridilasi) RNA ribosom, serta tRNA dan RNA nuklir kecil. Menurut klasifikasi MeSH, RNA nukleolar kecil dianggap sebagai subkelompok ... ... Wikipedia
RNA nuklir kecil (inti berbobot molekul rendah)- Kelompok ekstensif (105.106) RNA nuklir kecil (100.300 nukleotida), terkait dengan RNA nuklir heterogen, adalah bagian dari butiran ribonukleoprotein kecil dari nukleus; M.n.RNA adalah komponen penting dari sistem penyambungan ... ...
RNA sitoplasma kecil- Molekul RNA kecil (100-300 nukleotida) terlokalisasi di sitoplasma, mirip dengan RNA nuklir kecil. [Arefiev V.A., Lisovenko L.A. Kamus penjelasan bahasa Inggris Rusia istilah genetik 1995 407s.] Topik genetika EN scyrpssmall sitoplasma ... ... Buku Pegangan Penerjemah Teknis
RNA nuklir kecil kelas U- Sekelompok molekul RNA kecil (dari 60 hingga 400 nukleotida) terkait protein yang membentuk bagian penting dari isi sambungan dan terlibat dalam proses pemotongan intron; dalam 4 dari 5 jenis Usn RNA U1, U2, U4 dan U5 yang dipelajari dengan baik oleh 5 ... ... Buku Pegangan Penerjemah Teknis
biomarker RNA- * RNA biomarker * RNA biomarker adalah sejumlah besar transkrip manusia yang tidak mengkode sintesis protein (nsbRNA atau npcRNA). Dalam kebanyakan kasus, molekul RNA kecil (miRNA, snoRNA) dan panjang (antisense RNA, dsRNA, dll.) adalah ... ... Genetika. kamus ensiklopedis
Buku
- Beli seharga 1877 UAH (khusus Ukraina)
- Genetika klinis. Buku teks (+CD), Bochkov Nikolai Pavlovich, Puzyrev Valery Pavlovich, Smirnikhina Svetlana Anatolyevna. Semua bab telah direvisi dan ditambah sehubungan dengan perkembangan ilmu dan praktik kedokteran. Bab tentang penyakit multifaktorial, pencegahan, pengobatan penyakit keturunan,…
Para ilmuwan percaya bahwa ekspresi yang salah dari RNA kecil adalah salah satu penyebab sejumlah penyakit yang secara serius mempengaruhi kesehatan banyak orang di seluruh dunia. Di antara penyakit tersebut adalah kardiovaskular 23 dan onkologis 24 . Adapun yang terakhir, ini tidak mengejutkan: kanker menunjukkan anomali dalam perkembangan sel dan nasib mereka, dan RNA kecil memainkan peran penting dalam proses yang sesuai. Berikut adalah salah satu contoh yang paling mengungkapkan dampak besar yang dimiliki RNA kecil pada tubuh pada kanker. Kita berbicara tentang tumor ganas, yang ditandai dengan ekspresi yang salah dari gen-gen yang bertindak selama perkembangan awal organisme, dan bukan pada periode pascakelahiran. Ini adalah jenis tumor otak anak yang biasanya muncul sebelum usia dua tahun. Sayangnya, ini adalah bentuk kanker yang sangat agresif, dan prognosisnya di sini tidak menguntungkan bahkan dengan perawatan intensif. Proses onkologis berkembang sebagai akibat dari redistribusi materi genetik yang tidak tepat dalam sel-sel otak. Sebuah promotor yang biasanya menyebabkan ekspresi kuat dari salah satu gen penyandi protein mengalami rekombinasi dengan sekelompok RNA kecil tertentu. Kemudian, seluruh wilayah yang diatur ulang ini diperkuat: dengan kata lain, banyak salinannya dibuat dalam genom. Akibatnya, RNA kecil yang terletak "hilir" daripada promotor yang direlokasi diekspresikan lebih dari yang seharusnya. Tingkat kandungan RNA kecil aktif kira-kira 150-1000 kali lebih tinggi dari biasanya.
Beras. 18.3. RNA kecil yang diaktifkan alkohol dapat mengikat RNA pembawa pesan yang tidak mempengaruhi daya tahan tubuh terhadap alkohol. Tetapi RNA kecil ini tidak mengikat molekul RNA pembawa pesan yang mendorong resistensi tersebut. Ini mengarah pada dominasi relatif dari proporsi molekul RNA pembawa pesan yang mengkode variasi protein yang terkait dengan resistensi alkohol.
Cluster ini mengkodekan lebih dari 40 RNA kecil yang berbeda. Sebenarnya, ini umumnya yang terbesar dari kelompok yang dimiliki primata. Biasanya diekspresikan hanya pada tahap awal perkembangan manusia, dalam 8 minggu pertama kehidupan embrio. Aktivasinya yang kuat di otak bayi menyebabkan efek bencana pada ekspresi genetik. Salah satu konsekuensinya adalah ekspresi protein epigenetik yang menambahkan modifikasi pada DNA. Hal ini menyebabkan perubahan luas dalam seluruh pola metilasi DNA, dan karenanya pada ekspresi abnormal dari semua jenis gen, banyak di antaranya seharusnya hanya diekspresikan ketika sel-sel otak yang belum matang membelah selama tahap awal perkembangan organisme. Beginilah cara program kanker diluncurkan dalam sel bayi 25 .
Komunikasi serupa antara RNA kecil dan perangkat keras epigenetik sel dapat memiliki dampak signifikan pada situasi lain ketika sel mengembangkan kecenderungan kanker. Mekanisme ini mungkin mengarah pada fakta bahwa efek gangguan ekspresi RNA kecil ditingkatkan dengan mengubah modifikasi epigenetik yang ditransmisikan ke sel anak dari ibu. Dengan cara ini, skema perubahan yang berpotensi berbahaya dalam sifat ekspresi gen dapat dibentuk.
Sejauh ini, para ilmuwan belum menemukan semua tahapan interaksi RNA kecil dengan proses epigenetik, tetapi beberapa petunjuk tentang fitur apa yang terjadi masih dapat diperoleh. Misalnya, ternyata kelas RNA kecil tertentu yang meningkatkan agresivitas kanker payudara menargetkan enzim tertentu dalam RNA pembawa pesan yang menghilangkan modifikasi epigenetik kunci. Ini mengubah pola modifikasi epigenetik dalam sel kanker dan selanjutnya mengganggu ekspresi genetik 26 .
Banyak bentuk kanker yang sulit dilacak pada pasien. Proses onkologi dapat terjadi di tempat yang sulit dijangkau, yang memperumit prosedur pengambilan sampel. Dalam kasus seperti itu, tidak mudah bagi dokter untuk memantau perkembangan proses kanker dan respons terhadap pengobatan. Seringkali, dokter terpaksa mengandalkan pengukuran tidak langsung - katakanlah, pada pemindaian tomografi tumor. Beberapa peneliti percaya bahwa molekul RNA kecil dapat membantu menciptakan teknik baru untuk memantau perkembangan tumor, yang juga memungkinkan untuk mempelajari asal-usulnya. Ketika sel kanker mati, RNA kecil meninggalkan sel ketika sel itu pecah. Molekul sampah kecil ini sering membentuk kompleks dengan protein seluler atau membungkus diri mereka sendiri dalam fragmen membran sel. Karena itu, mereka sangat stabil dalam cairan tubuh, yang berarti bahwa RNA semacam itu dapat diisolasi dan dianalisis. Karena jumlahnya kecil, peneliti harus menggunakan metode analisis yang sangat sensitif. Namun, tidak ada yang mustahil di sini: sensitivitas urutan asam nukleat terus meningkat 27 . Data telah diterbitkan mengkonfirmasikan janji pendekatan ini dalam kaitannya dengan kanker payudara 28 , kanker ovarium 29 dan sejumlah penyakit onkologis lainnya. Analisis RNA kecil yang bersirkulasi pada pasien kanker paru-paru menunjukkan bahwa RNA ini membantu membedakan antara pasien dengan nodul paru soliter (yang tidak memerlukan terapi) dan pasien yang mengembangkan nodul tumor ganas (memerlukan pengobatan) 30 .
), mencegah translasi mRNA pada ribosom ke dalam protein yang dikodekannya. Pada akhirnya, efek RNA pengganggu kecil identik dengan efek pengurangan ekspresi gen.
RNA pengganggu kecil ditemukan pada tahun 1999 oleh kelompok David Baulcombe di Inggris sebagai komponen sistem pembungkaman gen pasca-transkripsi pada tanaman (eng. PTGS, pembungkaman gen pasca-transkripsi). Kelompok ini menerbitkan temuan mereka di jurnal Science.
RNA untai ganda dapat meningkatkan ekspresi gen melalui mekanisme yang disebut aktivasi gen yang bergantung pada RNA. RNAa, aktivasi gen kecil yang diinduksi RNA). Telah ditunjukkan bahwa RNA untai ganda yang melengkapi promotor gen target menyebabkan aktivasi gen yang sesuai. Aktivasi yang bergantung pada RNA pada pemberian RNA untai ganda sintetis telah ditunjukkan dalam sel manusia. Tidak diketahui apakah sistem serupa ada di sel organisme lain.
Dengan kemampuan untuk mematikan pada dasarnya gen apa pun sesuka hati, interferensi RNA berdasarkan RNA pengganggu kecil telah menghasilkan minat yang luar biasa dalam biologi dasar dan terapan. Jumlah tes berbasis RNAi yang luas untuk mengidentifikasi gen penting dalam jalur biokimia terus bertambah. Karena perkembangan penyakit juga ditentukan oleh aktivitas gen, diharapkan dalam beberapa kasus, mematikan gen menggunakan RNA pengganggu kecil dapat memiliki efek terapeutik.
Namun, penerapan interferensi RNA berdasarkan RNA interferensi kecil pada hewan, dan khususnya pada manusia, menghadapi banyak kesulitan. Eksperimen telah menunjukkan bahwa keefektifan RNA pengganggu kecil berbeda untuk berbagai jenis sel: beberapa sel dengan mudah merespons aksi RNA pengganggu kecil dan menunjukkan penurunan ekspresi gen, sementara di sel lain hal ini tidak diamati, meskipun transfeksi efektif. Alasan untuk fenomena ini masih kurang dipahami.
Hasil uji coba fase pertama dari dua obat terapeutik RNAi pertama (dimaksudkan untuk pengobatan degenerasi makula), yang diterbitkan pada akhir tahun 2005, menunjukkan bahwa obat berdasarkan RNA pengganggu kecil mudah ditoleransi oleh pasien dan memiliki sifat farmakokinetik yang dapat diterima.
Uji klinis awal dari RNA kecil yang mengganggu yang menargetkan virus Ebola menunjukkan bahwa mereka mungkin efektif untuk profilaksis penyakit pasca pajanan. Obat ini memungkinkan kelangsungan hidup seluruh kelompok primata eksperimental yang menerima dosis mematikan dari Zairean Ebolavirus.
