РНК-интерференция (англ. RNA interference сокр., RNAi) — биологический механизм управления активностью генов посредством коротких двухцепочечных РНК и специальных белковых комплексов, приводящий к селективной деградации определенных мРНК или ингибированию трансляции многих мРНК в клетке.

Описание

Механизм РНК-интерференции состоит в том, что присутствующая в клетке двухцепочечная РНК, которая часто представляет собой чужеродный геном РНК-вирусов, разрезается на короткие фрагменты ферментом Dicer. Одна из двух цепей РНК-фрагмента включается в белковый комплекс RISC (RNA-induced silencing complex) и взаимодействует с комплементарной вирусной мРНК, которая затем расщепляется RISC комплексом. В результате синтез белка, кодируемого данной мРНК, прекращается. Наряду с ответом на чужеродную РНК, клетки синтезируют собственные короткие интерферирующие РНК (short interfering RNA — siRNA) из так называемой микроРНК (miRNA). МикроРНК процессируются аналогично двухцепочечным РНК вирусов и подавляют синтез клеточных белков за счет деградации мРНК либо путем создания препятствий на мРНК для работы белок-синтезирующей молекулярной машины (рибосомы). Таким образом, микроРНК являются частью клеточной системы управления активностью генов.

За открытие РНК-интерференции американские исследователи Эндрю Файр и Крейг Мелло были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2006 г. На основе описанного ими механизма разработаны методы направленного подавления активности генов с помощью коротких синтетических РНК дуплексов. Такие дуплексы могут быть созданы против любой мРНК благодаря тому, что последовательность генома многих организмов, включая человека, уже известна. В настоящее время изучаются перспективы применения РНК-интерференции в медицине для лечения инфекционных, онкологических и других заболеваний.

Для доставки синтетичеких РНК дуплексов в клетки широко используются подходы на основе нанобиотехнологий. Среди них: липосомы, углеродные нанотрубки, самоорганизующиеся полимерные наночастицы на основе циклодекстрина и др. Поверхность этих наночастиц модифицируют антителами и др. и векторами для направленной доставки в раковые клетки, к очагам внутрисосудистого поражения и т. п.

Иллюстрации

Фрагмент Dicer разрезает двуцепочечную РНК. При этом образуются siRNA. Эти процесссированные РНК

Фрагмент Dicer разрезает двуцепочечную РНК. При этом образуются siRNA. Эти процесссированные РНК связываются с каталитически активными белками (нуклеазами, RISC). Комплекс RISC и siRNA специфически разрушает mRNA и предотвращает трансляцию.


Автор

  • Ширинский Владимир Павлович

Источники

  1. Fire A., Xu S., Montgomery M., Kostas S. et al. Potent and specific genetic interference by doublestranded RNA in Caenorhabditis elegans // Nature. 1998. V. 391, №6669. P. 806–811.
  2. Matzke M. A., Matzke A. J.M. Planting the Seeds of a New Paradigm // PLoS Biol. 2004. V. 2, №5. e133.

Напишите нам