อาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสและหน้าที่ในการควบคุม

จีโนมส่วนใหญ่ถูกถอดรหัสเป็นอาร์เอ็นเอที่ไม่เคยถูกแปลเป็นโปรตีน อาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสเหล่านี้—ตั้งแต่ไมโครอาร์เอ็นเอขนาดเล็กและอาร์เอ็นเอแทรกแซงขนาดเล็ก ไปจนถึงอาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสแบบยาว—ทำหน้าที่โดยตรงในฐานะตัวควบคุม โดยนำทางการยับยั้งข้อความ การจัดโครงสร้างโครมาติน และการเป็นโครงสร้างรองรับสำหรับโมเลกุลเชิงซ้อน การค้นพบของพวกมันได้เปลี่ยนมุมมองของอาร์เอ็นเอให้เป็นตัวกระตุ้นการควบคุมยีน ไม่ใช่เพียงแค่ตัวกลางเท่านั้น

Definition

อาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสคือโมเลกุลอาร์เอ็นเอที่ไม่ถูกแปลเป็นโปรตีน แต่ทำหน้าที่เชิงโครงสร้าง ตัวเร่งปฏิกิริยา หรือ—ที่สำคัญในที่นี้—หน้าที่ในการควบคุม ซึ่งรวมถึงอาร์เอ็นเอขนาดเล็กที่ควบคุมการยับยั้งยีนแบบจำเพาะลำดับ และอาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสแบบยาวที่ควบคุมการถอดรหัสและโครมาติน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมประเภทหลักของอาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสซึ่งทำหน้าที่ควบคุม วิถีการแทรกแซงอาร์เอ็นเอและไมโครอาร์เอ็นเอที่อาร์เอ็นเอขนาดเล็กใช้ในการยับยั้งการแสดงออกของยีน และบทบาทที่หลากหลายของอาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสแบบยาว โดยถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นกลไกการควบคุมภายในชีววิทยาของอาร์เอ็นเอ และมีวัตถุประสงค์เพื่อการศึกษาอ้างอิง ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• อาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสประเภทใดที่ควบคุมการแสดงออกของยีน และแตกต่างกันอย่างไร?
• อาร์เอ็นเอขนาดเล็กบรรลุการยับยั้งแบบจำเพาะลำดับผ่านการแทรกแซงอาร์เอ็นเอและวิถีไมโครอาร์เอ็นเอได้อย่างไร?
• อาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสแบบยาวมีอิทธิพลต่อการถอดรหัส โครมาติน และโมเลกุลเชิงซ้อนได้อย่างไร?
• การค้นพบอาร์เอ็นเอควบคุมได้เปลี่ยนแปลงมุมมองของจีโนมอย่างไร?

Key concepts

• ไมโครอาร์เอ็นเอ (miRNA)
• อาร์เอ็นเอแทรกแซงขนาดเล็ก (siRNA)
• การแทรกแซงอาร์เอ็นเอและสารเชิงซ้อนยับยั้ง
• อาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสแบบยาว (lncRNA)
• การยับยั้งยีนแบบจำเพาะลำดับ
• อาร์เอ็นเอในฐานะโครงสร้างรองรับและตัวนำ
• อาร์เอ็นเอเอนโดจีนัสที่แข่งขันกัน / การดูดซับไมโครอาร์เอ็นเอ

Key theories

การแทรกแซงอาร์เอ็นเอ

อาร์เอ็นเอสายคู่ถูกประมวลผลเป็นตัวนำสั้นๆ ที่ควบคุมการยับยั้งแบบจำเพาะลำดับของทรานสคริปต์ที่เข้าคู่กัน การระบุไรโบนิวคลีเอสที่เริ่มต้นการประมวลผลนี้ช่วยกำหนดวิถีการยับยั้งอาร์เอ็นเอขนาดเล็กที่อนุรักษ์ไว้ซึ่งใช้ร่วมกันโดยไมโครอาร์เอ็นเอและอาร์เอ็นเอแทรกแซงขนาดเล็ก

Mechanisms

อาร์เอ็นเอควบคุมขนาดเล็กถูกสร้างขึ้นเมื่อสารตั้งต้นแบบสายคู่หรือแบบกิ๊บติดผมที่ยาวกว่าถูกตัดโดยไรโบนิวคลีเอสให้เป็นสายคู่สั้นๆ; สายหนึ่งจะถูกบรรจุเข้าสู่สารเชิงซ้อนตัวกระตุ้นที่ใช้การจับคู่เบสเพื่อจดจำเป้าหมาย mRNA ที่เข้าคู่กันและนำไปสู่การตัดหรือการยับยั้งการแปล หลักการแทรกแซงอาร์เอ็นเอนี้ถูกใช้ร่วมกันโดยอาร์เอ็นเอแทรกแซงขนาดเล็กและไมโครอาร์เอ็นเอ ซึ่งอย่างหลังถูกเข้ารหัสในจีโนมเพื่อปรับการแสดงออกของยีนเป้าหมายหลายตัว อาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสแบบยาวทำงานผ่านกลไกที่หลากหลายกว่า—การพับตัวเป็นโครงสร้างที่ดึงดูดตัวปรับแต่งโครมาติน การนำโปรตีนไปยังตำแหน่งจีโนมที่เฉพาะเจาะจง หรือการทำหน้าที่เป็นโครงสร้างรองรับและตัวล่อ—เพื่อให้ RNA มีส่วนร่วมโดยตรงในการควบคุมการถอดรหัสและการจัดระเบียบจีโนม อาร์เอ็นเอเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์การควบคุมส่วนใหญ่ของจีโนมคืออาร์เอ็นเอมากกว่าโปรตีน

Clinical relevance

อาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสถูกศึกษาในฐานะตัวบ่งชี้ทางชีวภาพและเป้าหมายหรือตัวแทนในการบำบัดรักษา และวิถีการแทรกแซงอาร์เอ็นเอเป็นพื้นฐานของยาที่ยับยั้งยีนประเภทหนึ่ง ข้อมูลนี้อธิบายชีววิทยาดังกล่าวเพื่อเป็นพื้นฐานความรู้และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

การค้นพบอาร์เอ็นเอควบคุมขนาดเล็กในหนอนและการแสดงให้เห็นว่าอาร์เอ็นเอสายคู่กระตุ้นการยับยั้งแบบจำเพาะลำดับที่มีประสิทธิภาพ (การแทรกแซงอาร์เอ็นเอ) ได้เปิดสาขาที่ขยายไปสู่ไมโครอาร์เอ็นเอ อาร์เอ็นเอแทรกแซงขนาดเล็ก และอาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสแบบยาวจำนวนมาก ตลอดหลายทศวรรษต่อมา 'การปฏิวัติอาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัส' นี้ได้ล้มล้างสมมติฐานที่ว่าการควบคุมส่วนใหญ่ดำเนินการโดยโปรตีน

Debates

การดูดซับไมโครอาร์เอ็นเอโดยอาร์เอ็นเออื่นๆ มีความแพร่หลายและมีหน้าที่การทำงานมากน้อยเพียงใด?

มีการเสนอว่าอาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสแบบยาวและอาร์เอ็นเอวงกลมบางชนิดทำหน้าที่เป็นอาร์เอ็นเอเอนโดจีนัสที่แข่งขันกันซึ่งกักเก็บไมโครอาร์เอ็นเอ แต่ความสำคัญทางสรีรวิทยาของผลกระทบ 'ฟองน้ำ' นี้ในระดับการแสดงออกภายในร่างกายยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน

Key figures

• Victor Ambros
• Gary Ruvkun
• Andrew Fire
• Craig Mello
• Gregory Hannon

Seminal works

• bernstein-2001
• carthew-2009
• cech-2014

Frequently asked questions

หากอาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสไม่ถูกแปล แล้วพวกมันทำอะไร?

พวกมันทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมและโมเลกุลเชิงโครงสร้างหรือตัวเร่งปฏิกิริยา—ตัวอย่างเช่น อาร์เอ็นเอขนาดเล็กยับยั้งข้อความเฉพาะผ่านการแทรกแซงอาร์เอ็นเอ และอาร์เอ็นเอที่ไม่มีการถอดรหัสแบบยาวช่วยควบคุมการถอดรหัสและโครมาติน

ความแตกต่างระหว่างไมโครอาร์เอ็นเอกับอาร์เอ็นเอแทรกแซงขนาดเล็กคืออะไร?

ทั้งสองเป็นอาร์เอ็นเอสั้นๆ ที่นำทางการยับยั้งผ่านกลไกหลักเดียวกัน; ไมโครอาร์เอ็นเอถูกเข้ารหัสในจีโนมเพื่อควบคุมยีนเอนโดจีนัสหลายตัว ในขณะที่อาร์เอ็นเอแทรกแซงขนาดเล็กมักจะเกิดจากอาร์เอ็นเอสายคู่ที่ยาวกว่าและยับยั้งเป้าหมายที่เข้าคู่กันอย่างมาก