RNAهای غیرکدکننده و عملکردهای تنظیمی
بخش بزرگی از ژنوم به RNAهایی رونویسی میشود که هرگز به پروتئین ترجمه نمیشوند. این RNAهای غیرکدکننده – از میکروRNAهای کوچک و RNAهای مداخلهگر کوچک گرفته تا RNAهای غیرکدکننده بلند – مستقیماً به عنوان تنظیمکننده عمل میکنند، خاموش کردن پیامها را هدایت میکنند، کروماتین را شکل میدهند و کمپلکسهای مولکولی را داربستبندی میکنند. کشف آنها RNA را به عنوان عاملی در تنظیم ژن، و نه صرفاً یک واسطه، بازتعریف کرد.
Definition
RNAهای غیرکدکننده مولکولهای RNA هستند که به پروتئین ترجمه نمیشوند، بلکه عملکردهای ساختاری، کاتالیزوری یا – که در اینجا محوریت دارد – تنظیمی را انجام میدهند، از جمله RNAهای کوچکی که خاموشسازی ژن وابسته به توالی را هدایت میکنند و RNAهای غیرکدکننده بلندی که رونویسی و کروماتین را تنظیم میکنند.
Scope
این موضوع شامل دستههای اصلی RNAهای غیرکدکننده تنظیمی، مسیرهای تداخل RNA و میکروRNA که از طریق آنها RNAهای کوچک بیان ژن را خاموش میکنند، و نقشهای متنوع RNAهای غیرکدکننده بلند میشود. این موارد به عنوان مکانیسمهای تنظیمی در زیستشناسی RNA مورد بررسی قرار میگیرند و جنبه آموزشی-مرجع دارند، نه راهنمایی بالینی.
Core questions
- کدام دستههای RNA غیرکدکننده بیان ژن را تنظیم میکنند و چگونه با یکدیگر تفاوت دارند؟
- RNAهای کوچک چگونه از طریق تداخل RNA و مسیر میکروRNA به خاموشسازی وابسته به توالی دست مییابند؟
- RNAهای غیرکدکننده بلند چگونه بر رونویسی، کروماتین و کمپلکسهای مولکولی تأثیر میگذارند؟
- کشف RNAهای تنظیمی چگونه دیدگاه نسبت به ژنوم را تغییر داد؟
Key concepts
- میکروRNA (miRNA)
- RNA مداخلهگر کوچک (siRNA)
- تداخل RNA و کمپلکس خاموشکننده
- RNA غیرکدکننده بلند (lncRNA)
- خاموشسازی ژن وابسته به توالی
- RNA به عنوان داربست و راهنما
- RNAهای درونزاد رقیب / اسفنجی شدن میکروRNA
Key theories
- تداخل RNA
- RNA دو رشتهای به راهنماهای کوتاهی پردازش میشود که خاموشسازی وابسته به توالی رونویسیهای مکمل را هدایت میکنند؛ شناسایی ریبونوکلئازی که این پردازش را آغاز میکند، به تعریف یک مسیر خاموشسازی RNA کوچک حفظشده کمک کرد که توسط میکروRNAها و RNAهای مداخلهگر کوچک مشترک است.
Mechanisms
RNAهای تنظیمی کوچک زمانی تولید میشوند که پیشسازهای بلندتر دو رشتهای یا سنجاقسری توسط ریبونوکلئازها به دو رشته کوتاه شکسته میشوند؛ یک رشته وارد یک کمپلکس عملکننده میشود که از جفتشدن بازها برای شناسایی mRNAهای هدف مکمل و هدایت شکسته شدن یا سرکوب ترجمه آنها استفاده میکند. این منطق تداخل RNA توسط RNAهای مداخلهگر کوچک و میکروRNAها مشترک است، که دومی در ژنوم کدگذاری شده تا بیان بسیاری از ژنهای هدف را تنظیم کند. RNAهای غیرکدکننده بلند از طریق طیف وسیعتری از مکانیسمها عمل میکنند – تا شدن به ساختارهایی که اصلاحکنندههای کروماتین را جذب میکنند، هدایت پروتئینها به جایگاههای ژنومی خاص، یا عمل به عنوان داربست و فریبنده – به طوری که RNA مستقیماً در تنظیم رونویسی و سازماندهی ژنوم مشارکت میکند. در مجموع این RNAها نشان میدهند که بخش زیادی از خروجی تنظیمی ژنوم، RNA است نه پروتئین.
Clinical relevance
RNAهای غیرکدکننده به عنوان نشانگرهای زیستی و به عنوان اهداف یا عوامل درمانی مورد مطالعه قرار میگیرند، و مسیر تداخل RNA اساس دستهای از داروهای خاموشکننده ژن است. این مدخل آن زیستشناسی را به عنوان پیشزمینه آموزشی توصیف میکند و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.
History
کشف RNAهای تنظیمی کوچک در کرمها و اثبات اینکه RNA دو رشتهای خاموشسازی قوی وابسته به توالی (تداخل RNA) را تحریک میکند، حوزهای را گشود که شامل میکروRNAها، RNAهای مداخلهگر کوچک و مجموعه وسیعی از RNAهای غیرکدکننده بلند شد. در دهههای بعدی این «انقلاب RNA غیرکدکننده» این فرض را که تنظیم عمدتاً توسط پروتئینها انجام میشود، برانداخت.
Debates
- میزان گسترش و عملکرد اسفنجی شدن میکروRNA توسط سایر RNAها چقدر است؟
- برخی RNAهای غیرکدکننده بلند و حلقوی پیشنهاد شدهاند که به عنوان RNAهای درونزاد رقیب عمل میکنند که میکروRNAها را جدا میکنند، اما اهمیت فیزیولوژیکی این اثر «اسفنجی» در سطوح بیان درونزاد همچنان مورد بحث است.
Key figures
- Victor Ambros
- Gary Ruvkun
- Andrew Fire
- Craig Mello
- Gregory Hannon
Related topics
Seminal works
- bernstein-2001
- carthew-2009
- cech-2014
Frequently asked questions
- اگر RNAهای غیرکدکننده ترجمه نمیشوند، چه کاری انجام میدهند؟
- آنها به عنوان تنظیمکننده و مولکولهای ساختاری یا کاتالیزوری عمل میکنند – برای مثال، RNAهای کوچک پیامهای خاص را از طریق تداخل RNA خاموش میکنند، و RNAهای غیرکدکننده بلند به کنترل رونویسی و کروماتین کمک میکنند.
- تفاوت بین میکروRNA و RNA مداخلهگر کوچک چیست؟
- هر دو RNAهای کوتاهی هستند که خاموشسازی را از طریق همان ماشینآلات اصلی هدایت میکنند؛ میکروRNAها در ژنوم برای تنظیم بسیاری از ژنهای درونزاد کدگذاری شدهاند، در حالی که RNAهای مداخلهگر کوچک معمولاً از RNA دو رشتهای بلندتر نشأت میگیرند و اهداف بسیار مکمل را خاموش میکنند.