14.11: RNA Interference
14.11: RNA Engellemesi (Interference)
RNA interference (RNAi) is a process in which a small non-coding RNA molecule blocks the expression of a gene by binding to its messenger RNA (mRNA) transcript, preventing the protein from being translated.
This process occurs naturally in cells, often through the activity of microRNAs. Researchers can take advantage of this mechanism by introducing synthetic RNAs to selectively deactivate specific genes for research or therapeutic purposes. For example, RNAi could be used to suppress genes that are overactive in diseases such as cancer.
The Process
First, double-stranded RNA with a sequence complementary to the targeted gene is synthesized. Different types of double-stranded RNA can be used, including short interfering RNA (siRNA) and small hairpin RNA (shRNA). shRNA is one strand of RNA that is folded over—creating a double-stranded RNA with a hairpin loop on one side—and is a precursor of siRNA.
The double-stranded RNA is then introduced into cells by methods such as injection or delivery by vectors, such as modified viruses. If shRNA is used, RNase enzymes in the cell, such as Dicer, cleave it down to the shorter siRNA, removing the hairpin loop.
The siRNA then binds to an enzyme called Argonaute, which is part of a complex called RISC (RNA-induced silencing complex). Here, the two strands of the siRNA separate. One floats away while the other—called the guide strand—remains attached to RISC. It is called the guide strand because this is the strand that binds to the mRNA, through complementary base pairing, bringing the whole RISC to the mRNA. This binding is very specific because the siRNA is usually designed to be completely complementary to the targeted mRNA. Argonaute then cleaves and degrades the mRNA, preventing it from being translated into protein—effectively silencing the gene.
RNA paraziti (RNAi), kodlamayan küçük bir RNA molekülünün, bir genin ekspresyonunu, haberci RNA (mRNA) transkriptine bağlanarak, proteinin çevrilmesini engelleyen bir süreçtir.
Bu süreç hücrelerde doğal olarak oluşur, genellikle mikroRNA aktivitesi yoluyla. Araştırmacılar seçici araştırma veya tedavi amaçlı belirli genleri devre dışı bırakmak için sentetik RNA'lar getirerek bu mekanizmadan yararlanabilirler. Örneğin, RNAi kanser gibi hastalıklarda aşırı aktif olan genleri bastırmak için kullanılabilir.
Süreç
İlk olarak, hedeflenen geni tamamlayan bir dizi ile çift iplikli RNA sentezlenir. Kısa interferans RNA (siRNA) ve küçük saç tokası RNA (shRNA) dahil olmak üzere çift telli RNA farklı türleri kullanılabilir. shRNA, bir tarafta saç tokası halkası olan çift telli bir RNA oluşturarak katlanmış bir RNA iplikçiktir ve siRNA'nın öncüsüdür.
Çift iplikli RNA daha sonra modifiye virüsler gibi vektörler tarafından enjeksiyon veya teslimat gibi yöntemlerle hücrelere tanıtılır. ShRNA kullanılırsa, Dicer gibi hücredeki RNase enzimleri, saç tokası halkasını çıkararak daha kısa siRNA'ya bırakır.
SiRNA daha sonra Argonaute adlı bir enzime bağlanır, risc (RNA kaynaklı susturma kompleksi) adlı kompleksin bir parçasıdır. Burada, siRNA'nın iki ipliği ayrılır. Biri yüzerken, diğeri kılavuz iplikçik olarak adlandırılan RISC'ye bağlı kalır. Kılavuz iplikçik olarak adlandırılır, çünkü bu, tamamlayıcı baz eşleştirmesi yoluyla mRNA'ya bağlanan ve tüm RISC'yi mRNA'ya getiren iplikçiktir. SiRNA genellikle hedeflenen mRNA tamamen tamamlayıcı olacak şekilde tasarlanmıştır, çünkü bu bağlama çok özeldir. Argonaute daha sonra mRNA'yı cleaves ve düşürür, proteine çevrilmesini önler- geni etkili bir şekilde susturur.