WikiDer > Подавление РНК

RNA silencing

Подавление РНК или же РНК-интерференция относится к семье подавление гена эффекты, с помощью которых экспрессия гена негативно регулируется некодирующие РНК Такие как микроРНК. Подавление РНК также можно определить как специфичную для последовательности регуляцию экспрессии генов, запускаемую двухцепочечная РНК (дцРНК).[1] Механизмы сайленсинга РНК высококонсервативны в большинстве эукариоты.[2] Самый распространенный и хорошо изученный пример: РНК-интерференция (РНКи), в которых эндогенно экспрессируется микроРНК (miRNA) или извне извне малая интерферирующая РНК (миРНК) вызывает деградацию дополнительный информационная РНК. Были идентифицированы другие классы малых РНК, в том числе piwi-взаимодействующая РНК (пиРНК) и его подвиды Повторить ассоциированную малую интерферирующую РНК (rasiRNA).[3]

Фон

Молчание РНК описывает несколько механистически связанных путей, которые участвуют в контроле и регулировании экспрессии генов.[4][5][6] Пути замалчивания РНК связаны с регуляторной активностью небольших некодирующих РНК (приблизительно 20-30 нуклеотидов в длину), которые функционируют как факторы, участвующие в инактивации гомологичных последовательностей, способствующих эндонуклеазной активности, остановке трансляции и / или хроматической модификации или модификации ДНК.[7][8][9] В контексте, в котором этот феномен был впервые изучен, было обнаружено, что малая РНК играет важную роль в защите растений от вирусов. Например, эти исследования показали, что ферменты обнаруживают двухцепочечная РНК (дцРНК) обычно не содержится в клетках и переваривает его на мелкие кусочки, которые не могут вызвать болезнь.[10][11][12][13][2]

В то время как некоторые функции сайленсинга РНК и его механизмы понятны, многие - нет. Например, было показано, что молчание РНК играет важную роль в регуляции развития и в контроле событий транспозиции.[14] Было показано, что молчание РНК играет роль в противовирусной защите растений, а также насекомых.[15] Также у дрожжей было показано, что молчание РНК поддерживает структуру гетерохроматина.[16] Однако разнообразная и разнообразная роль молчания РНК в регуляции экспрессии генов остается постоянным научным исследованием. Ряд разнообразных функций был предложен для растущего числа охарактеризованных последовательностей малых РНК, например, регуляции развития, судьбы нейрональных клеток, гибели клеток, пролиферации, накопления жира, судьбы гемопоэтических клеток, секреции инсулина.[17]

Функции сайленсинга РНК путем репрессии трансляции или расщепления информационная РНК (мРНК), в зависимости от степени комплементарности спаривания оснований. РНК в значительной степени исследовалась в рамках своей роли посредника в трансляции генов в белки.[18] Однако более активные регуляторные функции начали изучаться исследователями только в конце 1990-х годов.[19] Историческое исследование, дающее представление о первом выявленном механизме, было опубликовано в 1998 году Fire et al.,[1] демонстрируя, что двухцепочечная РНК может действовать как триггер для подавления гена.[19] С тех пор были идентифицированы и охарактеризованы различные другие классы молчания РНК.[4] В настоящее время терапевтический потенциал этих открытий исследуется, например, в контексте целевой генной терапии.[20][21]

Хотя молчание РНК - это развивающийся класс механизмов, общей темой является фундаментальная взаимосвязь между малыми РНК и экспрессией генов.[8] Также было замечено, что основные идентифицированные в настоящее время пути молчания РНК имеют механизмы действия, которые могут включать как посттранскрипционное подавление гена (PTGS)[22] а также пути замалчивания зависимых от хроматина генов (CDGS).[4] CDGS включает сборку малых комплексов РНК на формирующихся транскриптах и ​​рассматривается как охватывающие механизмы действия, которые включают в себя события подавления транскрипционного гена (TGS) и котранскрипционного сайленсинга генов (CTGS).[23] Это важно хотя бы потому, что данные свидетельствуют о том, что малые РНК играют роль в модуляции структуры хроматина и TGS.[24][25]

Несмотря на ранний акцент в литературе на РНК-интерференция (РНКи) в качестве основного механизма, который происходит на уровне трансляции информационной РНК, другие с тех пор были идентифицированы в более широком семействе консервативных путей молчания РНК, действующих на уровне ДНК и хроматина.[26] Под молчанием РНК понимается активность по подавлению ряда малых РНК и обычно считается более широкой категорией, чем РНКи. Хотя в литературе эти термины иногда использовались как синонимы, РНКи обычно рассматривается как ответвление молчания РНК. В той степени, в которой полезно провести различие между этими родственными концепциями, молчание РНК можно рассматривать как относящееся к более широкой схеме связанных с малой РНК контролей, участвующих в экспрессии генов и защите генома от мобильных повторяющихся последовательностей ДНК, ретроэлементов, и транспозоны в той степени, в которой они могут вызывать мутации.[27] Молекулярные механизмы молчания РНК первоначально были изучены на растениях.[12] но с тех пор расширились, чтобы охватить множество субъектов, от грибов до млекопитающих, обеспечивая убедительные доказательства того, что эти пути в высокой степени консервативны.[28]

В настоящее время идентифицировано по крайней мере три основных класса малых РНК, а именно: малая интерферирующая РНК (миРНК), микроРНК (miRNA), и piwi-взаимодействующая РНК (пиРНК).

малая интерферирующая РНК (миРНК)

Основная статья: Малая интерферирующая РНК

миРНК действуют в ядре и цитоплазме и участвуют в РНКи, а также в CDGS.[4] миРНК происходят из длинных предшественников дцРНК, происходящих из множества предшественников одноцепочечной РНК (оцРНК), таких как смысловые и антисмысловые РНК. siRNAs также происходят из шпилечных РНК, полученных в результате транскрипции областей инвертированных повторов. siRNA могут также возникать ферментативно из некодирующих предшественников РНК.[29] Объем литературы по миРНК в рамках RNAi обширна.

микроРНК (миРНК)

Основная статья: МикроРНК

Большинство miRNA действуют в цитоплазме и опосредуют деградацию мРНК или остановку трансляции.[30] Однако было показано, что некоторые миРНК растений действуют непосредственно, способствуя метилированию ДНК.[31] miРНК происходят из предшественников шпильки, генерируемых ферментами РНКазы III. Дроша и Дайсер.[32] И миРНК, и миРНК образуют либо РНК-индуцированный комплекс сайленсинга (RISC) или ядерная форма RISC, известная как РНК-индуцированный комплекс подавления транскрипции (RITS).[33] Объем литературы по miRNA в рамках RNAi обширен.

Три первичных нетранслируемых области и микроРНК

Основная статья: Три основных непереведенных региона

Три основных непереведенных региона (3'UTRs) из информационные РНК (мРНК) часто содержат регуляторные последовательности, которые посттранскрипционно вызывают интерференцию РНК. Такие 3'-UTR часто содержат оба сайта связывания для микроРНК (miRNA), а также для регуляторных белков. Связываясь со специфическими сайтами в 3'-UTR, miRNA могут снижать экспрессию генов различных мРНК, либо ингибируя трансляцию, либо напрямую вызывая деградацию транскрипта. 3'-UTR также может иметь области сайленсера, которые связывают репрессорные белки, которые ингибируют экспрессию мРНК.

3'-UTR часто содержит элементы ответа микроРНК (MRE). MRE представляют собой последовательности, с которыми связываются miRNA. Это преобладающие мотивы в 3'-UTR. Среди всех регуляторных мотивов в 3'-UTR (например, включая области сайленсеров) MRE составляют около половины мотивов.

По состоянию на 2014 г. miRBase интернет сайт,[34] архив miRNA последовательности и аннотации, перечисляющие 28 645 записей о 233 биологических видах. Из них 1881 miRNA находились в аннотированных локусах miRNA человека. miRNAs предположительно имеют в среднем около четырехсот мишеней мРНК (влияя на экспрессию нескольких сотен генов).[35] Freidman et al.[35] подсчитали, что> 45 000 сайтов-мишеней miRNA в 3'UTR мРНК человека консервативны выше фоновых уровней, и более 60% генов, кодирующих белок человека, находились под селективным давлением для поддержания спаривания с miRNA.

Прямые эксперименты показывают, что одна миРНК может снизить стабильность сотен уникальных мРНК.[36] Другие эксперименты показывают, что одиночная miRNA может подавлять продукцию сотен белков, но эта репрессия часто бывает относительно мягкой (менее чем в 2 раза).[37][38]

Эффекты нарушения регуляции экспрессии генов miRNA кажутся важными при раке.[39] Например, при раке желудочно-кишечного тракта девять миРНК были идентифицированы как эпигенетически изменен и эффективен в подавлении ферментов репарации ДНК.[40]

Эффекты дисрегуляции экспрессии генов miRNA также, по-видимому, важны при нейропсихиатрических расстройствах, таких как шизофрения, биполярное расстройство, большая депрессия, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и расстройства аутистического спектра.[41][42][43]

piwi-взаимодействующая РНК (piRNA)

Основная статья: Piwi-взаимодействующая РНК

piRNA представляют собой самый большой класс небольших некодирующих молекул РНК, экспрессируемых в клетках животных, происходящих из большого количества источников, включая повторяющуюся ДНК и транспозоны.[44] Однако биогенез пиРНК также наименее изучен.[45] piRNAs, по-видимому, действуют как на посттранскрипционном уровне, так и на уровне хроматина. Они отличаются от miRNA, по крайней мере, увеличением размера и сложности. Повторить связанную малую интерферирующую РНК (расиРНК) считаются подвидом пиРНК.[3]

Механизм

Обработка MiRNA

Самый простой механистический поток для РНК-глушителя выглядит следующим образом: (Более подробное объяснение механизма см. РНКи: клеточный механизм статья.)

1: РНК с инвертированными повторами конструкции шпилька / ручка -> 2: дцРНК -> 3: миРНК/миРНК --> 4: RISC --> 5: Уничтожение цели мРНК

  1. Было обнаружено, что лучшим предшественником хорошего сайленсинга РНК является одноцепочечный антисмысловая РНК с перевернутые повторы которые, в свою очередь, создают маленькая шпилька РНК и конструкции попрошайничества.[6] Конструкции шпильки или ручки-поджарки существуют так, что РНК может оставаться независимой и не отжигаться с другими цепями РНК.
  2. Эти маленькие шпильки РНК и / или панхэндлы затем транспортируются из ядра в цитозоль через ядерный экспортный рецептор, называемый экспортин-5, а затем трансформируются в дцРНК, двухцепочечную РНК, которая, как и ДНК, представляет собой двухцепочечную серию нуклеотиды. Если бы механизм не использовал дцРНК, а только одиночные цепи, у него был бы более высокий шанс гибридизоваться с другими «хорошими» мРНК. Поскольку он двухрядный, его можно использовать в случае необходимости.
  3. Затем дцРНК разрезается Дайсер на мелкие (21-28 узлов = нуклеотиды длинные) нити миРНК (микроРНК) или же миРНК (короткие интерферирующие РНК.) A Дайсер является эндорибонуклеаза РНКаза, который представляет собой комплекс белка, смешанного с цепью (ами) РНК.
  4. Наконец, двухцепочечный миРНК/миРНК разделить на отдельные пряди; то антисмысловая РНК нить из двух будет сочетаться с другой эндорибонуклеаза ферментный комплекс под названием RISC (РНК-индуцированный комплекс сайленсинга), в состав которого входит каталитический компонент Аргонавт, и будет направлять RISC на разрушение «идеально комплементарной» целевой мРНК или вирусной геномной РНК, чтобы ее можно было уничтожить.[2][6]
  5. Это означает, что на основе участка, специфичного для короткой последовательности, будет вырезана соответствующая мРНК. Чтобы быть уверенным, он будет разрезан и во многих других местах. (Если бы механизм работал только с длинным отрезком, тогда был бы более высокий шанс, что он не успеет сопоставиться с его дополнительной длинной мРНК.) Также было показано, что повторяющиеся связанные короткие интерференционные РНК (rasiRNA) играют роль в управлении модификацией хроматина.[2]

Для анимированного объяснения механизма RNAi от Nature Reviews см. Раздел «Внешние ссылки» ниже.

Биологические функции

Иммунитет против вирусов или транспозонов

Подавление РНК - это механизм, с помощью которого наши клетки (и клетки всех королевства) использовать для борьбы РНК-вирусы и транспозоны (которые происходят из наших собственных клеток, а также из других транспортных средств).[2] В случае РНК-вирусов они немедленно уничтожаются механизм цитируется выше. В случае транспозонов это немного более косвенно. Поскольку транспозоны расположены в разных частях генома, разные транскрипции с разных промоторов производят комплементарные мРНК, которые могут гибридизоваться друг с другом. Когда это происходит, в действие вступает механизм РНКи, ослабляя мРНК белков, которые необходимы для перемещения самих транспозонов.[46]

Подавление генов

Подробное объяснение подавления генов см. РНКи: подавление генов

Повышение регуляции генов

Подробное объяснение активации генов см. РНКи: активация генов

Молчание РНК также регулируется

Таким же образом, как молчание РНК регулирует нижестоящую мишень мРНК, Само подавление РНК регулируется. Например, сигналы подавления распространяются между клетками с помощью группы ферментов, называемых RdRP (РНК-зависимые РНК-полимеразы) или RDR.[2]

Практическое применение

Растущее понимание механизмов подавления гена малых РНК, включающих dsRNA-опосредованную последовательность-специфичную деградацию мРНК, напрямую повлияло на области функциональной геномики, биомедицины и экспериментальной биологии. В следующем разделе описаны различные применения, связанные с эффектами подавления РНК. К ним относятся использование в биотехнологии, терапии и лабораторных исследованиях. Методы биоинформатики также применяются для идентификации и характеристики большого количества малых РНК и их мишеней.

Биотехнологии

Искусственное внесение длительного дцРНК или же миРНК был принят в качестве инструмента для инактивации экспрессии генов как в культивируемых клетках, так и в живых организмах.[2] Структурное и функциональное разрешение малых РНК как эффекторов подавления РНК оказало прямое влияние на экспериментальную биологию. Например, дцРНК может быть синтезирована так, чтобы иметь конкретную последовательность, комплементарную интересующему гену. После введения в клетку или биологическую систему он распознается как экзогенный генетический материал и активирует соответствующий путь подавления РНК. Этот механизм можно использовать для уменьшения экспрессии генов по отношению к мишени, что полезно для исследования потери функции генов по отношению к фенотипу. То есть изучение фенотипических и / или физиологических эффектов снижения экспрессии может выявить роль генного продукта. Наблюдаемые эффекты могут быть нюансированы, так что некоторые методы могут различать «нокдаун» (снижение экспрессии) и «нокаут» (устранение экспрессии) гена.[47] Технологии РНК-интерференции недавно были отмечены как один из наиболее широко используемых методов в функциональной геномике.[48] Скрины, разработанные с использованием малых РНК, использовались для идентификации генов, участвующих в фундаментальных процессах, таких как деление клеток, апоптоз и регуляция жира.

Биомедицина

По крайней мере, с середины 2000-х годов усилился интерес к разработке коротких интерферирующих РНК для биомедицинских и терапевтических применений.[49] Этот интерес подкрепляется растущим числом экспериментов, которые успешно продемонстрировали клинический потенциал и безопасность малых РНК для борьбы с различными заболеваниями, от вирусных инфекций до рака, а также с нейродегенеративными расстройствами.[50] В 2004 г. состоялся первый Новый исследуемый препарат заявки на siRNA были поданы в США в Управление по контролю за продуктами и лекарствами; он был задуман как терапия для возрастных дегенерация желтого пятна.[48] Подавление РНК in vitro и in vivo достигается за счет создания триггеров (нуклеиновых кислот, которые индуцируют РНКи) либо посредством экспрессии в вирусах, либо путем синтеза олигонуклеотидов.[51] Оптимистично многие исследования показывают, что терапия на основе малых РНК может предложить новое и мощное оружие против патогенов и болезней, лечение которых с помощью малых молекул / фармакологических препаратов и вакцин / биологических препаратов неэффективно или оказывалось менее эффективным в прошлом.[49] Однако следует также предупредить, что конструкция и доставка малых эффекторных молекул РНК должны быть тщательно продуманы, чтобы гарантировать безопасность и эффективность.

Роль подавления РНК в терапии, клинической медицине и диагностике - быстро развивающаяся область, и ожидается, что в ближайшие несколько лет некоторые из соединений, использующих эту технологию, достигнут рыночного одобрения. Ниже приводится краткое изложение отчета, чтобы выделить многие клинические области, в которых подавление РНК играет все более важную роль, главными из которых являются заболевания глаз и сетчатки, рак, заболевания почек, ЛПНП понижающий и противовирусный.[51] В следующей таблице представлен список препаратов на основе РНКи, которые в настоящее время проходят различные фазы клинических испытаний. Статус этих испытаний можно отслеживать на ClinicalTrials.gov веб-сайт, услуга Национальные институты здоровья (Национальные институты здравоохранения США).[52] Следует отметить разрабатываемые методы лечения заболеваний глаз и сетчатки, которые были одними из первых соединений, достигших клинической разработки. AGN211745 (sirna027) (Allergan) и бевасираниб (Cand5) (Opko) прошли клиническую разработку для лечения возрастной дегенерации желтого пятна, но испытания были прекращены до того, как эти соединения поступили на рынок. Другие соединения, разрабатываемые для лечения глазных заболеваний, включают SYL040012 (Sylentis) и QPI-007 (Quark). SYL040012 (бамозинан) - это лекарство-кандидат, находящееся в стадии клинической разработки для лечения глаукомы, прогрессирующей дегенерации нейродегенерации зрительного нерва, часто связанной с повышением внутриглазного давления; QPI-007 является кандидатом для лечения закрытоугольной глаукомы и неартериальной передней ишемической оптической нейропатии; оба соединения в настоящее время проходят фазу II клинических испытаний. Некоторые соединения также находятся в стадии разработки для лечения таких состояний, как рак и редкие заболевания.

Клиническая областьПрепарат, средство, медикаментИндикацияЦель
Заболевания глаз и сетчаткиTD101Врожденная пахионихияКератин 6A мутант N171K
Заболевания глаз и сетчаткиQPI-1007Неартеритическая передняя ишемическая оптическая нейропатияCaspase 2
Заболевания глаз и сетчаткиAGN211745Возрастная дегенерация желтого пятна, неоваскуляризация хориоидеиVEGFR1
Заболевания глаз и сетчаткиПФ-655Диабетический отек желтого пятна, возрастная дегенерация желтого пятнаRTP801
Заболевания глаз и сетчаткиSYL040012Глаукомаβ2-адренорецептор
Заболевания глаз и сетчаткиБевасиранибДиабетический макулярный отекVEGF
Заболевания глаз и сетчаткиБевасиранибДегенерация желтого пятнаVEGF
РакCEQ508Семейный аденоматозный полипозβ-катенин
РакАЛН-ПЛК1Опухоль печениPLK1
РакКлыкСолидная опухольФурин
РакКАЛАА-01Солидная опухольRRM2
РакSPC2996хронический лимфолейкозBCL-2
РакALN-VSP02Солидная опухольVEGF, белок веретена кинезина
РакNCT00672542Метастатическая меланомаLMP2, LMP7 и MECL1
РакAtu027Солидные злокачественные новообразованияПКН3
Заболевания почекQPI-1002 / I5NPОстрое повреждение почекp53
Заболевания почекQPI-1002 / I5NPПересадка почки с дисфункцией трансплантатаp53
Заболевания почекQPI-1002 / I5NPПоражение почек, острая почечная недостаточностьp53
Снижение ЛПНПТКМ-АпоБГиперхолестеринемияAPOB
Снижение ЛПНППРО-040,201ГиперхолестеринемияAPOB
Противовирусное средствоМиравирсенВирус гепатита сmiR-122
Противовирусное средствоpHIV7-shI-TAR-CCR5RZВИЧБелок Tat ВИЧ, РНК TAR ВИЧ, человеческий CCR5
Противовирусное средствоALN-RSV01RSVНуклеокапсид RSV
Противовирусное средствоALN-RSV01RSV у пациентов с трансплантацией легкихНуклеокапсид RSV

Главный вызов

Как и в случае с обычными производимыми лекарствами, основной проблемой при разработке успешных ответвлений лекарств на основе РНКи является точное Доставка триггеров РНКи туда, где они необходимы в организме. Причина, по которой противоядие от макулярной дегенерации глаза было успешным раньше, чем противоядие при других заболеваниях, заключается в том, что глазное яблоко представляет собой почти закрытую систему, и сыворотку можно вводить иглой именно там, где она должна быть. Будущие успешные лекарства будут те, кто сможет приземлиться там, где это необходимо, возможно, с помощью наноботов. Ниже представлена ​​таблица[51] который показывает существующие способы доставки триггеров РНКи.

Виды / составЕмкость упаковкиПриложения и соображения
Вирусный вектор
АденовирусОбычно <10 Кбвектор дцДНК с большой упаковочной способностью, временной экспрессией, высокоиммуногенный
Аденоассоциированный вирус (AAV)~ 4.5 КБвектор оцДНК, малая упаковочная способность, слабая иммуногенность, длительная экспрессия в неделящихся клетках, псевдотипирование / инженерия капсида способствует специфическому нацеливанию на клетки
ЛентивирусДо 13,5 КбРНК-вектор, доступные для интеграции и некомпетентные формы, менее иммуногенны, чем аденовирус или AAV, псевдотипирование оболочки облегчает нацеливание на клетки, клиническое производство труднее, чем для аденовируса или AAV
Вирус простого герпеса150 КбДНК-вектор, эписомальный, с длительной экспрессией, иммуногенный
Виды бактериальных переносчиков (бактериальные мини-клетки могут нести плазмиды, миРНК или лекарства)
Кишечная палочка, S. TyphymuriumДоставка короткой шпилечной РНК или миРНК в ткань кишечника
Невирусные составы
НаночастицыСамостоятельная сборка, может нацеливаться на определенные рецепторы, требует технических знаний для подготовки
Стабильная липидная частица нуклеиновой кислоты (SNALP)Стабильно для системной доставки, доставки в широком диапазоне клеток
АптамерНацеливание на специфические рецепторы требует тщательного скрининга для развития
ХолестеринСтабильно для системной доставки, доставки широкого клеточного типа

Лаборатория

Научное сообщество поспешило использовать подавление РНК в качестве инструмента исследования. Стратегическое нацеливание мРНК может предоставить большой объем информации о функции гена и его способности включаться и выключаться. Индуцированное молчание РНК может служить контролируемым методом подавления экспрессии генов. Поскольку механизмы сохранены у большинства эукариот, эти эксперименты хорошо масштабируются для ряда модельных организмов.[53] На практике экспрессия синтетических коротких шпилечных РНК может быть использована для достижения стабильного нокдауна.[54] Если промоторы могут быть созданы для экспрессии этих дизайнерских коротких шпилечных РНК, результатом часто будет мощный, стабильный и контролируемый нокдаун гена как в условиях in vitro, так и in vivo.[55] Векторные системы коротких шпилечных РНК можно рассматривать как примерно аналогичные по объему применения систем сверхэкспрессии кДНК.[56] В целом синтетические и природные малые РНК оказались важным инструментом для изучения функций генов в клетках, а также у животных.[57]

Подходы биоинформатики к идентификации малых РНК и их мишеней вернули несколько сотен, если не тысяч, кандидатов на малую РНК, которые, по прогнозам, влияют на экспрессию генов у растений, C. elegans, D. melanogaster, рыбок данио, мышей, крыс и человека.[58] Эти методы в основном направлены на выявление малых РНК-кандидатов для экспериментов с нокаутом, но могут иметь более широкое применение. Один биоинформатический подход оценивал критерии сохранения последовательности путем фильтрации дополнительных сайтов связывания мишени семян. Цитируемое исследование предсказывает, что примерно одна треть генов млекопитающих должна регулироваться, в данном случае, miRNA.[59]

Этика и анализ рисков и выгод

Один из аспектов сайленсинга РНК, который следует учитывать, - это его возможные воздействия вне мишени, токсичность и способы доставки. Если подавление РНК должно стать обычным лекарством, оно должно сначала пройти типичные этические вопросы биомедицины.[60] Используя анализ риска и пользы, исследователи могут определить, соответствует ли замалчивание РНК этическим идеологиям, таким как непричинение вреда, благотворительность и автономия.[61]

Существует риск создания зараженных вирусов, которые могут заразить людей, не давших согласия.[62] Также существует риск повлиять на будущие поколения на основе этих методов лечения. Эти два сценария в отношении автономии, возможно, неэтичны. В настоящий момент небезопасные методы доставки и непреднамеренные аспекты векторных вирусов добавляют аргументов против подавления РНК.[61]

Что касается нецелевых эффектов, миРНК может индуцировать врожденные ответы интерферона, ингибировать эндогенные миРНК посредством насыщения и может иметь последовательности, комплементарные другим нецелевым мРНК. Эти нецелевые объекты также могут иметь повышающие регуляции, такие как онкогены и антиапоптотические гены. Токсичность замалчивания РНК все еще рассматривается, поскольку существуют противоречивые сообщения.[61][62][63]

Количество публикаций РНКи с 1998 г.

Молчание РНК быстро развивается, поэтому этические вопросы требуют дальнейшего обсуждения. Зная общие этические принципы, мы должны постоянно проводить анализ риска и пользы.[61]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Fire A, Xu S, Montgomery MK, Kostas SA, Driver SE, Mello CC (февраль 1998 г.). «Мощное и специфическое генетическое вмешательство двухцепочечной РНК в Caenorhabditis elegans». Природа. 391 (6669): 806–11. Bibcode:1998Натура.391..806F. Дои:10.1038/35888. PMID 9486653. S2CID 4355692.
  2. ^ а б c d е ж грамм Meister G, Tuschl T (сентябрь 2004 г.). «Механизмы сайленсинга генов двухцепочечной РНК» (PDF). Природа. 431 (7006): 343–9. Bibcode:2004Натура 431..343М. Дои:10.1038 / природа02873. PMID 15372041. S2CID 90438.
  3. ^ а б Gunawardane LS, Saito K, Nishida KM, Miyoshi K, Kawamura Y, Nagami T, Siomi H, Siomi MC (март 2007 г.). «Опосредованный срезом механизм образования 5'-конца siRNA, ассоциированного с повтором, у дрозофилы». Наука. 315 (5818): 1587–90. Bibcode:2007Научный ... 315.1587G. Дои:10.1126 / наука.1140494. PMID 17322028. S2CID 11513777.
  4. ^ а б c d Моазед Д. (январь 2009 г.). «Малые РНК в подавлении транскрипции генов и защите генома». Природа. 457 (7228): 413–20. Bibcode:2009Натура.457..413М. Дои:10.1038 / природа07756. ЧВК 3246369. PMID 19158787.
  5. ^ Пикфорд А.С., Когони С. (май 2003 г.). «РНК-опосредованное подавление гена». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 60 (5): 871–82. Дои:10.1007 / s00018-003-2245-2. PMID 12827277. S2CID 5822771.
  6. ^ а б c Tijsterman M, Ketting RF, Plasterk RH (2002). «Генетика молчания РНК». Ежегодный обзор генетики. 36: 489–519. Дои:10.1146 / annurev.genet.36.043002.091619. PMID 12429701.
  7. ^ Малекова Б., Моррис К.В. (апрель 2010 г.). «Транскрипционное молчание генов посредством эпигенетических изменений, опосредованных некодирующими РНК». Современное мнение о молекулярной терапии. 12 (2): 214–22. ЧВК 2861437. PMID 20373265.
  8. ^ а б Meister G, Landthaler M, Dorsett Y, Tuschl T (март 2004 г.). «Последовательно-специфическое ингибирование вызванного микроРНК и миРНК молчания РНК». РНК. 10 (3): 544–50. Дои:10.1261 / rna.5235104. ЧВК 1370948. PMID 14970398.
  9. ^ Чжоу Х, Ху Х, Лай М. (декабрь 2010 г.). «Некодирующие РНК и их эпигенетические регуляторные механизмы». Биология клетки. 102 (12): 645–55. Дои:10.1042 / BC20100029. PMID 21077844. S2CID 11325463.
  10. ^ Ding SW (апрель 2000 г.). «РНК молчание». Текущее мнение в области биотехнологии. 11 (2): 152–6. Дои:10.1016 / s0958-1669 (00) 00074-4. PMID 10753772.
  11. ^ Susi P, Hohkuri M, Wahlroos T, Kilby NJ (январь 2004 г.). «Характеристики молчания РНК в растениях: сходства и различия между царствами». Молекулярная биология растений. 54 (2): 157–74. Дои:10.1023 / B: PLAN.0000028797.63168.a7. PMID 15159620. S2CID 11018531.
  12. ^ а б Baulcombe D (сентябрь 2004 г.). «Подавление РНК в растениях». Природа. 431 (7006): 356–63. Bibcode:2004Натура 431..356Б. Дои:10.1038 / природа02874. PMID 15372043. S2CID 4421274.
  13. ^ Baulcombe D (июнь 2005 г.). «РНК молчание». Тенденции в биохимических науках. 30 (6): 290–3. Дои:10.1016 / j.tibs.2005.04.012. PMID 15950871.
  14. ^ Мацке М.А., Берчлер Дж.А. (январь 2005 г.). «РНКи-опосредованные пути в ядре». Природа Обзоры Генетика. 6 (1): 24–35. Дои:10,1038 / nrg1500. PMID 15630419. S2CID 9321759.
  15. ^ Воиннет О (март 2005 г.). «Индукция и подавление молчания РНК: выводы из вирусных инфекций». Природа Обзоры Генетика. 6 (3): 206–20. Дои:10.1038 / nrg1555. PMID 15703763. S2CID 26351712.
  16. ^ Grewal SI, Rice JC (июнь 2004 г.). «Регулирование гетерохроматина с помощью метилирования гистонов и малых РНК». Текущее мнение в области клеточной биологии. 16 (3): 230–8. Дои:10.1016 / j.ceb.2004.04.002. PMID 15145346.
  17. ^ Poy MN, Eliasson L, Krutzfeldt J, Kuwajima S, Ma X, Macdonald PE, Pfeffer S, Tuschl T., Rajewsky N, Rorsman P, Stoffel M (ноябрь 2004 г.). «МикроРНК, специфичная для островков поджелудочной железы, регулирует секрецию инсулина». Природа. 432 (7014): 226–30. Bibcode:2004Натура.432..226П. Дои:10.1038 / природа03076. PMID 15538371. S2CID 4415988.
  18. ^ Экклстон, Алекс; Анджела К. Эгглстон (2004). «РНК интерференция». Природа. 431 (7006): 338–42. Bibcode:2004Натура.431..337E. Дои:10.1038 / 431337a. PMID 15372040.
  19. ^ а б Eggleston AK (январь 2009 г.). «Подавление РНК». Природа. 457 (7228): 395. Bibcode:2009Натура.457..395E. Дои:10.1038 / 457395a. PMID 19158784.
  20. ^ Такешита Ф., Очия Т. (август 2006 г.). «Терапевтический потенциал РНК-интерференции против рака». Наука о раке. 97 (8): 689–96. Дои:10.1111 / j.1349-7006.2006.00234.x. PMID 16863503. S2CID 19447542.
  21. ^ Dykxhoorn DM, Novina CD, Sharp PA (июнь 2003 г.). «Убийство посланника: короткие РНК, которые заставляют замолчать экспрессию генов». Обзоры природы Молекулярная клеточная биология. 4 (6): 457–67. Дои:10.1038 / nrm1129. PMID 12778125. S2CID 7445808.
  22. ^ Хаммонд С.М., Кауди А.А., Хэннон Г.Дж. (февраль 2001 г.). «Посттранскрипционное молчание генов с помощью двухцепочечной РНК». Природа Обзоры Генетика. 2 (2): 110–9. Дои:10.1038/35052556. PMID 11253050. S2CID 2864720.
  23. ^ Бюлер М (апрель 2009 г.). «Оборот РНК и замалчивание зависимых от хроматина генов». Хромосома. 118 (2): 141–51. Дои:10.1007 / s00412-008-0195-z. PMID 19023586. S2CID 2790637.
  24. ^ Гонсалес С., Пизано Д.Г., Серрано М. (август 2008 г.). «Механистические принципы ремоделирования хроматина под управлением миРНК и миРНК». Клеточный цикл. 7 (16): 2601–8. Дои:10.4161 / cc.7.16.6541. PMID 18719372.
  25. ^ Kim JK, Gabel HW, Kamath RS, Tewari M, Pasquinelli A, Rual JF, Kennedy S, Dybbs M, Bertin N, Kaplan JM, Vidal M, Ruvkun G (май 2005 г.). «Функциональный геномный анализ РНК-интерференции у C. elegans». Наука. 308 (5725): 1164–7. Bibcode:2005Научная ... 308.1164K. Дои:10.1126 / science.1109267. PMID 15790806. S2CID 15510615.
  26. ^ Бюлер М., Моазед Д. (ноябрь 2007 г.). «Транскрипция и РНКи в замалчивании гетерохроматических генов». Структурная и молекулярная биология природы. 14 (11): 1041–8. Дои:10.1038 / nsmb1315. PMID 17984966. S2CID 39098216.
  27. ^ Домброски Б.А., Фэн К., Матиас С.Л., Сассаман Д.М., Скотт А.Ф., Казазиан Х.Х., Боке Д.Д. (июль 1994 г.). «Анализ in vivo обратной транскриптазы человеческого ретротранспозона L1 в Saccharomyces cerevisiae». Молекулярная и клеточная биология. 14 (7): 4485–92. Дои:10.1128 / mcb.14.7.4485. ЧВК 358820. PMID 7516468.
  28. ^ Свобода П (2008). «Подавление РНК в ооцитах млекопитающих и ранних эмбрионах». РНК интерференция. Актуальные темы микробиологии и иммунологии. 320. С. 225–56. Дои:10.1007/978-3-540-75157-1_11. ISBN 978-3-540-75156-4. PMID 18268847.
  29. ^ Гильдиял М., Зейтц Х., Хорвич М.Д., Ли К., Ду Т, Ли С., Сюй Дж., Киттлер Э.Л., Запп М.Л., Вен Зи, Заморе П.Д. (май 2008 г.). «Эндогенные миРНК, полученные из транспозонов и мРНК в соматических клетках дрозофилы». Наука. 320 (5879): 1077–81. Bibcode:2008Sci ... 320.1077G. Дои:10.1126 / science.1157396. ЧВК 2953241. PMID 18403677.
  30. ^ Филипович В., Яскевич Л., Кольб Ф.А., Пиллаи Р.С. (июнь 2005 г.). «Посттранскрипционное молчание генов с помощью миРНК и миРНК». Текущее мнение в структурной биологии. 15 (3): 331–41. Дои:10.1016 / j.sbi.2005.05.006. PMID 15925505.
  31. ^ Бао Н., Лай К.В., Бартон М.К. (ноябрь 2004 г.). «Сайты связывания микроРНК в мРНК HD-ZIP арабидопсиса III класса необходимы для метилирования матричной хромосомы». Клетка развития. 7 (5): 653–62. Дои:10.1016 / j.devcel.2004.10.003. PMID 15525527.
  32. ^ Цзэн Й., Йи Р., Каллен Б.Р. (январь 2005 г.). «Распознавание и расщепление первичных предшественников микроРНК ферментом процессинга ядер Дроша». Журнал EMBO. 24 (1): 138–48. Дои:10.1038 / sj.emboj.7600491. ЧВК 544904. PMID 15565168.
  33. ^ Ирвин Д.В., Заратиеги М., Толия Н.Х., Гото Д.Б., Читвуд Д.Х., Вон М.В., Джошуа-Тор Л., Мартиенсен Р.А. (август 2006 г.). «Нарезка Argonaute требуется для гетерохроматического подавления и распространения». Наука. 313 (5790): 1134–7. Bibcode:2006Научный ... 313.1134I. Дои:10.1126 / science.1128813. PMID 16931764. S2CID 42997104.
  34. ^ miRBase.org
  35. ^ а б Friedman RC, Farh KK, Burge CB, Bartel DP (январь 2009 г.). «Большинство мРНК млекопитающих являются консервативными мишенями для микроРНК». Геномные исследования. 19 (1): 92–105. Дои:10.1101 / гр.082701.108. ЧВК 2612969. PMID 18955434.
  36. ^ Lim LP, Lau NC, Garrett-Engele P, Grimson A, Schelter JM, Castle J, Bartel DP, Linsley PS, Johnson JM (февраль 2005 г.). «Анализ микроматрицы показывает, что некоторые микроРНК подавляют большое количество целевых мРНК». Природа. 433 (7027): 769–73. Bibcode:2005Натура.433..769L. Дои:10.1038 / природа03315. PMID 15685193. S2CID 4430576.
  37. ^ Зельбах М., Шванхойссер Б., Тирфельдер Н., Фанг З., Ханин Р., Раевски Н. (сентябрь 2008 г.). «Широко распространенные изменения в синтезе белков, вызванные микроРНК». Природа. 455 (7209): 58–63. Bibcode:2008Натура.455 ... 58С. Дои:10.1038 / природа07228. PMID 18668040. S2CID 4429008.
  38. ^ Бэк Д., Виллен Дж., Шин С., Камарго Ф. Д., Гиги С. П., Бартель Д. П. (сентябрь 2008 г.). «Влияние микроРНК на выход белка». Природа. 455 (7209): 64–71. Bibcode:2008Натура.455 ... 64Б. Дои:10.1038 / природа07242. ЧВК 2745094. PMID 18668037.
  39. ^ Palmero EI, de Campos SG, Campos M, de Souza NC, Guerreiro ID, Carvalho AL, Marques MM (июль 2011 г.). «Механизмы и роль нарушения регуляции микроРНК в возникновении и прогрессировании рака». Генетика и молекулярная биология. 34 (3): 363–70. Дои:10.1590 / S1415-47572011000300001. ЧВК 3168173. PMID 21931505.
  40. ^ Бернштейн C, Бернштейн H (май 2015 г.). «Эпигенетическое снижение репарации ДНК при прогрессировании рака желудочно-кишечного тракта». Всемирный журнал онкологии желудочно-кишечного тракта. 7 (5): 30–46. Дои:10.4251 / wjgo.v7.i5.30. ЧВК 4434036. PMID 25987950.
  41. ^ Maffioletti E, Tardito D, Gennarelli M, Bocchio-Chiavetto L (2014). «Микрошпионы от мозга к периферии: новые ключи к разгадке в исследованиях микроРНК при нервно-психических расстройствах». Границы клеточной неврологии. 8: 75. Дои:10.3389 / fncel.2014.00075. ЧВК 3949217. PMID 24653674.
  42. ^ Меллиос Н., Сур М. (2012). «Растущая роль микроРНК при шизофрении и расстройствах аутистического спектра». Границы в психиатрии. 3: 39. Дои:10.3389 / fpsyt.2012.00039. ЧВК 3336189. PMID 22539927.
  43. ^ Гиган М., Кэрнс MJ (август 2015 г.). «МикроРНК и посттранскрипционная дисрегуляция в психиатрии». Биологическая психиатрия. 78 (4): 231–9. Дои:10.1016 / j.biopsych.2014.12.009. PMID 25636176.
  44. ^ Klattenhoff C, Theurkauf W (январь 2008 г.). «Биогенез и функции зародышевой линии пиРНК». Разработка. 135 (1): 3–9. Дои:10.1242 / dev.006486. PMID 18032451.
  45. ^ Исидзу Х., Сиоми Х., Сиоми М.С. (ноябрь 2012 г.). «Биология РНК, взаимодействующих с PIWI: новое понимание биогенеза и функций внутри и вне зародышевых линий». Гены и развитие. 26 (21): 2361–73. Дои:10.1101 / gad.203786.112. ЧВК 3489994. PMID 23124062.
  46. ^ Мэтью П. Скотт; Лодиш, Харви Ф .; Арнольд Берк; Кайзер, Крис; Монти Кригер; Энтони Бретчер; Хидде Плоег; Анжелика Амон (2012). Молекулярная клеточная биология. Сан-Франциско: В. Х. Фриман. ISBN 978-1-4292-3413-9.
  47. ^ Вурхув П.М., Агами Р. (январь 2003 г.). «Нокдаун встает». Тенденции в биотехнологии. 21 (1): 2–4. Дои:10.1016 / S0167-7799 (02) 00002-1. PMID 12480342.
  48. ^ а б Карагианнис TC, Эль-Оста A (октябрь 2005 г.). «РНК-интерференция и потенциальные терапевтические применения коротких интерферирующих РНК». Генная терапия рака. 12 (10): 787–95. Дои:10.1038 / sj.cgt.7700857. PMID 15891770.
  49. ^ а б Ким Д.Х., Росси Дж.Дж. (март 2007 г.). «Стратегии подавления болезней человека с использованием РНК-интерференции». Природа Обзоры Генетика. 8 (3): 173–84. Дои:10.1038 / nrg2006. PMID 17304245. S2CID 5781886.
  50. ^ Стивенсон М. (октябрь 2004 г.). «Терапевтический потенциал РНК-интерференции». Медицинский журнал Новой Англии. 351 (17): 1772–7. Дои:10.1056 / NEJMra045004. PMID 15496626.
  51. ^ а б c Дэвидсон Б.Л., МакКрей ПБ (май 2011 г.). «Текущие перспективы терапии, основанной на интерференции РНК». Природа Обзоры Генетика. 12 (5): 329–40. Дои:10.1038 / nrg2968. ЧВК 7097665. PMID 21499294.
  52. ^ http://clinicaltrials.gov
  53. ^ Цзэн Ю., Вагнер Э.Дж., Каллен Б.Р. (июнь 2002 г.). «Как природные, так и созданные микроРНК могут подавлять экспрессию родственных мРНК при экспрессии в клетках человека». Молекулярная клетка. 9 (6): 1327–33. Дои:10.1016 / с1097-2765 (02) 00541-5. PMID 12086629.
  54. ^ Паддисон П.Дж., Коди А.А., Бернштейн Э., Хэннон Г.Дж., Конклин Д.С. (апрель 2002 г.). «Короткие шпильчатые РНК (кшРНК) индуцируют специфичное для последовательности молчание в клетках млекопитающих». Гены и развитие. 16 (8): 948–58. Дои:10.1101 / gad.981002. ЧВК 152352. PMID 11959843.
  55. ^ Дикинс Р.А., Хеманн М.Т., Зилфу Д.Т., Симпсон Д.Р., Ибарра И., Хэннон Г.Дж., Лоу SW (ноябрь 2005 г.). «Исследование фенотипов опухолей с использованием стабильных и регулируемых синтетических предшественников микроРНК». Природа Генетика. 37 (11): 1289–95. Дои:10,1038 / ng1651. PMID 16200064. S2CID 15586239.
  56. ^ Риго Г., Папди С., Сабадош Л. (2012). «Трансформация с использованием системы контролируемой сверхэкспрессии кДНК». Устойчивость растений к соли. Методы молекулярной биологии. 913. С. 277–90. Дои:10.1007/978-1-61779-986-0_19. ISBN 978-1-61779-985-3. PMID 22895767.
  57. ^ Сильва Дж. М., Ли М. З., Чанг К., Ге В., Голдинг М. С., Риклс Р. Дж., Сиолас Д., Ху Дж., Паддисон П. Дж., Шлабах М.Р., Шет Н., Брэдшоу Дж., Бурчард Дж., Кулькарни А., Кавет Дж., Сачиданандам Р., Маккомби В. Р. , Клири М.А., Элледж С.Дж., Хэннон Г.Дж. (ноябрь 2005 г.). «Библиотеки shRNA второго поколения, охватывающие геномы мыши и человека». Природа Генетика. 37 (11): 1281–8. Дои:10,1038 / нг1650. PMID 16200065. S2CID 17346898.
  58. ^ Березиков Э., Гурьев В., Ван де Бельт Дж., Винхолдс Э., Plasterk RH, Куппен Э. (январь 2005 г.). «Филогенетическое наблюдение и компьютерная идентификация генов микроРНК человека». Клетка. 120 (1): 21–4. Дои:10.1016 / j.cell.2004.12.031. PMID 15652478. S2CID 16403721.
  59. ^ Льюис Б.П., Burge CB, Bartel DP (январь 2005 г.). «Консервативное спаривание семян, часто фланкированное аденозинами, указывает на то, что тысячи человеческих генов являются мишенями для микроРНК». Клетка. 120 (1): 15–20. Дои:10.1016 / j.cell.2004.12.035. PMID 15652477. S2CID 17316349.
  60. ^ Beauchamp, TL; Чайлдресс, JF (2009). Принципы биомедицинской этики, 6-е изд.. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.
  61. ^ а б c d Эббесен, Метте; Дженсен, Томас G .; Андерсен, Свенд; Педерсен, Финн Скоу (25.06.2008). «Этические взгляды на терапию интерференции РНК». Международный журнал медицинских наук. 5 (3): 159–168. Дои:10.7150 / ijms.5.159. ISSN 1449-1907. ЧВК 2443345. PMID 18612370.
  62. ^ а б Каллен, Р.К. (2006). «Повышение и подтверждение специфичности экспериментов с РНКи». Методы природы. 3 (9): 677–681. Дои:10.1038 / nmeth913. PMID 16929311. S2CID 13320443.
  63. ^ Эльбашир СМ; Мартинес, Дж; Патканиовская, А; Лендекель, 2; Тушл, Т. (2001). «Функциональная анатомия siRNA для опосредования эффективных RNAi в лизате эмбрионов Drosophilia melanogaster». EMBO Журнал. 20 (23): 6877–88. Дои:10.1093 / emboj / 20.23.6877. ЧВК 125328. PMID 11726523.CS1 maint: числовые имена: список авторов (связь)

внешняя ссылка

  • Анимацию Nature Reviews, объясняющую механизм RNAi, можно найти здесь.