سایت ویستاژن در این مقاله به بررسی RNA های مداخله گر و نقش آنها در بیان ژن ها پرداخته است.

RNAهای مداخله گر و نقش آنها در تنظیم بیان ژن

آیا میدانید RNAهای مداخله گر چه کارهایی انجام می دهند یا می توانید حدس بزنید این RNA ها در کجا می باشند و چه فعالیتی انجام می دهند؟

RNAهای مداخله گر یا iRNA چیست؟

بهتر است اول با تعریفی شروع کنیم، RNA مداخله گر یا iRNA که به عبارتی تکنولوژی خاموشی پس از رونویسی توسط RNA دو رشته ای می باشد و در گیاهان هم با اصطلاح PTGS بیان می شود و در حیوانات هم در دو سطح رونویسی انجام شده و خاموشی در سطح TGS که بر اثر متیلاسیون پروموتور است، رخ می دهد.

برای تعریف واضح تر خاموشی همزمان در بیان ژن ها mRNA های در اندوژن و اگزون انجام می شود.

RNA به عنوان جدیدترین و پر استفاده ترین وسیله برای خاموش کردن و تنظیم بیان ژن می باشد که عملکرد آنها به طور گسترده ای شناخته شده است. مهم ترین اجزای و وسایل روش RNA مداخله گر عبارتند از :dsRNA  ،DICER، siRNA و RISC است. اجزای مکانیسم RNA مداخله گر بهترین روش جهت بررسی و جستجو عملکرد و فعالیت ژن ها در ژنتیک معکوس (genetics Reverse) می باشد. نتیجه ها و تحقیقات زیادی در این حوزه نشان داده است که این روش بسیار اختصاصی عمل کرده و راه اندازی همچنین سیستمی در مقایسه با بقیه ی سیستم های غیر فعال سازی ژنها ساده تر و ارزان تر می باشد.

dsRNA چیست؟

نقش RNA دو رشته ای (dsRNA) در سیستم RNA مداخله گر

در سیستم RNA مداخله گر القا کننده اصلی خاموشی ژن هدف یک RNA دو رشته ای (dsRNA) می باشد که منابع اصلی آن شامل موارد زیر می باشد

1.نسخه برداری ژن های با توالی های معکوس و تولید mRNA هایی که سنس و آنتی سنس یکدیگرند و قابلیت جفت شدن باهم را دارا هستند.

2.رونویسی RNA توسط آنزیم RNA dependent RNA polymerase انجام می شود که اگر رونویسی از روی mRNA صورت می گیرد که رشته آنتی سنس siRNA نقش آغازگر را برای آنزیم برعهده خواهد داشت اما اگر رونویسی از روی RNA ناقص می باشد که نتیجه شکستن mRNA در فرآیند PTGS صورت می گیرد که نیازی به آغازگر وجود نخواهد داشت.

3.پلاسمید خارجی کدکننده shRNA

ShRNA یک RNA دو رشته ای می باشد که به عنوان پیش ساز siRNA ها مورد بررسی و استفاده قرار می گیرد.

siRNA چیست؟

نقش siRNA در سیستم RNAمداخله گر

این القاگرهای RNA مداخله گر به صورت RNA خطی و دو رشته ای جفت شده است که به صورت مستقیم به سیتوپلاسم انتقال پیدا می کند یا از طریق محیط جذب سیتوپلاسم می شود. DsRNA ها به وسیله دایسر جهت تولید siRNA ها برش داده شده است و باعث خاموشی می شود و در آزمایش های زیادی siRNA از نواحی متفاوت کدون ژن ایجاد می شود که هرکدام از لحاظ خاموشی ژن فعالیت و عملکرد متفاوتی را نشان می دهند.

آنزیم دایسر و عملکرد آن

آنزیم دایسر هم در سیستم  RNA مداخله گر نقش هایی را ایفا می کند که عبارتند از اینکه اعضای خانواده RNase lll دارای تعدادی از نوکلئازها هستند که برای RNA های دو رشته ای به صورت اختصاصی عمل می کند و نوکلئازها RNA های دو رشته ای را برش می دهند و انتهای 5 فسفات و 3هیدروکسیل را از دو انتها به وجود می آورد که انتهای 3 دارای 2 یا 3 نوکلئوتید آویزان است. دانشمندان در سال 2011 آنزیمی شبیه RNaselll را از مگس سرکه جداسازی نمودند که توانایی تولید قطعات 22 نوکلئوتید شبیه به محصولات تولید شده در rna مداخله گر را دارا می باشند این دانشمندان و محققان دریافتند که این آنزیم ها برای شروع RNA مداخله گر ضروری است. به خاطر توانایی که dsRNA برای برش زدن دارد و اینکه می تواند به قطعات با اندازه کوچک و یکسان تبدیل شود، به آنزیم Dicer معروف شده است. که به صورت مخفف DCR می باشد. این نوکلئاز در کرم ها، مگس ها، قارچ ها و گیاهان و پستانداران می باشد. Dicer دارای چهار منطقه می باشد که ناحیه هلیکازی با انتهای آمینی، ناحیه دوگانه RNasell، می باشد که به ناحیه dsRNA و ناحیه PAZ است.

کمپلکس القاکننده خاموشی یک ترکیب پیچیده می باشد که با اتصال به siRNA به واسطه رشته آنتی سنس آن به سمت توالی مشابه بر روی mRNAهدایت و رهبری می شود و با بخش نوکلئازی خودش باعث تخریب mRNA می شود که این ترکیب ریبونوکلئوپروتئینی می باشد و KDa500 وزن دارد ولی لازم به ذکر است هنوز اجزا دقیق RISCبه طور کامل شناسایی نشده است ولی برخی از اجزای آن به شرح زیر است: پروتئین هایی که به RNA proteins متصل شده اند.

هلیکازی که سبب باز شدن دو رشته siRNA از هم می شود.

RdRp  به کمک RNA تک رشته ای به دو رشته ای تبدیل می شود و نقش بسیار مهمی هم در تکثیر سیگنال siRNA بازی می کند و اجازه گسترش آن را در سراسر بدن موجود می باشد و هم چنین RdRP ممکن است مسئول ادامه دادن PTGS و نگه داری سطح آن در نبودن و غیاب dsRNA می باشد.

پروتئین های درون غشایی که در انتشار سیستمیک خاموشی ژن از یک سلول به سلول دیگر می باشد در موجودات مختلف روشن می باشد و در این زمینه تعدادی از پروتئین ها نقش بخشی از RISC ها را ایفا می کنند. و به عنوان کانال یا گیرنده جهت انتشار سیستمیک یا سیگنال های خاموشی که همان siRNA ها می باشند، فعالیت می کنند و پروتئین های نوکلئازی در هنگام متصل شدن به Mrna باعث تجزیه آن خواهد شد.

کاربرد های RNAهای مداخله گر

تکنولوژی RNA های مداخله گر در علوم پزشکی و کشاورزی و حفاظت از محیط کاربرد فراوان دارد و از کاربردهای مهم آن در کشاورزی می باشد که این امکان را ایجاد می کند که واریته های جدید گیاهان زراعی، کیفیت غذایی را بالا برده و آنها را در برابر ویروس ها و باکتری ها مقاوم می کند و در اصطلاح نباتات که از ارزش اقتصادی بالایی برخوردار است می توان در این زمینه استفاده نمود و کاربردهای دیگر آن در کشاورزی می توان گفت؛ تولید اولین گل رز آبی در عرصه کشاورزی و افزایش اسید چرب سویا و تولید کردن پنبه خوراکی و تولید چغندر قند مقاوم نام برد. لازم به ذکر است که این مکانیسم در خاموشی ژن به طور خصوصی موفق و وراثت پذیر می باشد، که می تواند بعنوان ابزار توانمندی در گیاهان و جانوران عملی متفاوت داشته باشد. تاکنون مقالات بسیار زیادی از موفقیت خاموشی ژن در سلولهای حیوانات آزمایشگاهی و انسان منتشر شده است، که می توان به عنوان مثال می توان گفت، محققین موفق به خاموش کردن ژن افزایش، مقدار کلسترول خون در حیوانات آزمایشگاهی شده اند.

RNA های مداخله گر در درمان عفونت های باکتریایی هم نقش دارند، مخصوصا در پروکاریوت ها که خارج سلولی اند و در خارج سلول تکثیر می یابند و مکانیسم RNA مداخله گر را ندارد، که اصولا تحت تاثیر خاموشی ژن ها توسط همین فرآیند یا روش می باشد که RNA را دخالت نمی دهد.

گردآورنده: سرکار خانم پریناز زارع