การรบกวนของ RNA และการยับยั้งการแสดงออกของยีน

การที่ RNA สายคู่กระตุ้นการยับยั้งการแสดงออกของยีนแบบจำเพาะลำดับ — ซึ่งเป็นกลไกการป้องกันและควบคุมที่ยังเป็นเครื่องมืออันทรงพลังในห้องปฏิบัติการ

Definition

การรบกวนของ RNA เป็นกลไกการยับยั้งการแสดงออกของยีนที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้ ซึ่ง RNA สายคู่จะถูกประมวลผลเป็น RNA นำร่องขนาดสั้นที่นำสารเชิงซ้อนของโปรตีนไปยัง messenger RNA ที่เข้าคู่กัน ซึ่งนำไปสู่การตัดหรือการยับยั้งการแปลรหัส

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการรบกวนของ RNA และการยับยั้งด้วย RNA ขนาดเล็กที่เกี่ยวข้อง: การกระตุ้นการยับยั้งโดย RNA สายคู่, การประมวลผลเป็น RNA ขนาดเล็กที่รบกวน (small interfering RNAs), การทำงานของสารเชิงซ้อนที่ทำหน้าที่ยับยั้ง, และบทบาททางชีววิทยาของกลไกนี้ในการป้องกันไวรัสและทรานสโพซอน รวมถึงในการควบคุมการแสดงออกของยีน นอกจากนี้ยังกล่าวถึงการใช้ RNAi เป็นกลยุทธ์ในการทดลองและการรักษา ไมโคร RNA ภายในร่างกายจะได้รับการกล่าวถึงอย่างละเอียดมากขึ้นภายใต้หัวข้อ RNA ที่ไม่เข้ารหัส

Core questions

• RNA สายคู่ทำให้เกิดการยับยั้งการแสดงออกของยีนที่จำเพาะได้อย่างไร?
• RNA ที่กระตุ้นถูกประมวลผลเป็น RNA ขนาดเล็กที่รบกวนได้อย่างไร?
• สารเชิงซ้อนที่ยับยั้งทำอะไรกับ mRNA เป้าหมาย?
• บทบาทตามธรรมชาติของการรบกวนของ RNA คืออะไร และมีการนำไปใช้ในห้องปฏิบัติการอย่างไร?

Key theories

RNA สายคู่ในฐานะตัวกระตุ้นการยับยั้ง

Fire และ Mello แสดงให้เห็นว่า RNA สายคู่ ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าสายเดี่ยวอย่างมาก สามารถยับยั้งยีนที่เข้าคู่กันในลักษณะที่จำเพาะลำดับ ซึ่งเผยให้เห็นการรบกวนของ RNA ในฐานะกลไกการควบคุมที่ชัดเจน

การยับยั้งโดยตัวนำร่องที่นำโดยสารเชิงซ้อน

RNA สายคู่ขนาดยาวถูกตัดเป็นสายคู่สั้นๆ ซึ่งสายนำร่องจะโปรแกรมสารเชิงซ้อนที่ทำหน้าที่ให้จดจำข้อความที่เข้าคู่กัน โดยเชื่อมโยงความจำเพาะของลำดับกับการตัดหรือการยับยั้ง mRNA

Mechanisms

เอนโดนิวคลีเอสจะประมวลผล RNA สายคู่ขนาดยาวให้เป็น RNA สายคู่ขนาดสั้นที่รบกวน (short interfering RNA duplexes) โดยมีสายหนึ่งถูกบรรจุเป็นตัวนำร่องเข้าไปในสารเชิงซ้อนที่เหนี่ยวนำการยับยั้งของ RNA (RNA-induced silencing complex) ซึ่งประกอบด้วยโปรตีน Argonaute RNA นำร่องจะจับคู่เบสกับ messenger RNA ที่เข้าคู่กัน โดยนำไปสู่การตัดเมื่อมีการจับคู่กันอย่างกว้างขวาง หรือยับยั้งการแปลรหัสเมื่อมีการจับคู่กันบางส่วน กลไกนี้มีความทับซ้อนกับกลไกการยับยั้งของไมโคร RNA ภายในร่างกาย และในบางสิ่งมีชีวิต อาจนำไปสู่การยับยั้งในระดับโครมาติน ซึ่งให้การป้องกันไวรัสและองค์ประกอบเคลื่อนที่ รวมถึงการควบคุมการแสดงออกของยีน

Clinical relevance

การรบกวนของ RNA เป็นเครื่องมือมาตรฐานสำหรับการลดการแสดงออกของยีนในการวิจัย และเป็นพื้นฐานของยาบำบัดด้วย RNA ขนาดเล็กที่ได้รับการอนุมัติแล้ว; ให้ไว้เพื่อความสำคัญ ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

History

การสาธิตในปี 1998 โดย Fire และ Mello ที่แสดงให้เห็นว่า RNA สายคู่กระตุ้นการยับยั้งที่ทรงพลังและจำเพาะใน C. elegans ได้นิยามการรบกวนของ RNA และได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปี 2006 หลังจากนั้น ส่วนประกอบและการใช้งานของกลไกนี้ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว

Key figures

• Andrew Fire
• Craig Mello

Seminal works

• fire1998
• alberts2014

Frequently asked questions

อะไรเป็นตัวกระตุ้นการรบกวนของ RNA?

RNA สายคู่ที่เข้าคู่กับยีน; มันจะถูกประมวลผลเป็นตัวนำร่องขนาดสั้นที่นำไปสู่การยับยั้ง messenger RNA ของยีนนั้น

ทำไมการรบกวนของ RNA จึงมีประโยชน์ในห้องปฏิบัติการ?

การนำ RNA สายคู่หรือ RNA ขนาดเล็กที่รบกวนที่เข้าคู่กันเข้าไปช่วยให้นักวิจัยสามารถลดการแสดงออกของยีนที่เลือกได้อย่างจำเพาะเพื่อศึกษาหน้าที่ของมัน