Довжина siRNA 21-25 п.н. вони утворюються з дцРНК. Джерелом таких РНК можуть бути вірусні інфекції, введені в геном генетичні конструкції, довгі шпильки у складі транскриптів та двонаправлена транскрипція мобільних елементів.
дцРНК нарізаються РНКазою Dicer на фрагменти завдовжки 21-25 п.н. з виступаючими на 2 нуклеотида 3"-кінцями, після чого один з ланцюгів входить до складу RISC і направляє розрізання гомологічних РНК. У складі RISC присутні siRNA, відповідні як плюс-, так і мінус-ланцюгам дцРНК. собою фрагменти довших РНК. SiRNA спрямовують розрізання РНК-мішені, оскільки повністю їй комплементарні. ).Утворена дцРНК нарізається Dicer, утворюються нові siRNA, які є вторинними. 
РНК-інтерференція
У 1998 році Craig C. Mello і Andrew Fire опублікували в Nature, в якій говорилося, що дволанцюгові РНК (ДЦРНК) здатні пригнічувати експресію генів. Пізніше з'ясувалося, що чинний початок у цьому процесі-короткі одноланцюгові РНК. Механізм придушення експресії генів за допомогою цих РНК
РНК-інтерференцією, а також РНК-сайленсингом. Такий механізм виявлений у всіх великих таксонів еукаріотів: хребетних та безхребетних тварин, рослин та грибів. 2006 року за це відкриття отримано Нобелівську премію.
Пригнічення експресії може відбуватися на рівні транскрипції або посттранскрипційно. Виявилося, що завжди необхідний подібний набір білків і короткі (21-32 п.н.) РНК .
siRNA регулюють активність генів двома способами. Як говорилося вище, вони спрямовують розрізання РНК-мішеней. Це явище отримало назву "придушення" ( quelling) у грибів, " посттрансляційний сайленсинг генів"у рослин та" РНК-інтерференція
У цих процесах беруть участь siRNA довжиною 21-23 п.н. Інший тип впливу-siRNA здатні пригнічувати транскрипцію генів, що містять гомологічні siRNA-послідовності. транскрипційним сайленсингом генів
(TGS) і виявлено у дріжджів, рослин та тварин. siRNA спрямовують і метилювання ДНК, що призводить до утворення гетерохроматину та репресії транскрипції. Найкраще TGS вивчений у дріжджів S.pombe, виявлено, що вони siRNA вбудовуються в схожий на RISC білковий комплекс, названий RITS. У його випадку, як і у випадку RISC, siRNA взаємодіє з білком сімейства AGO. Ймовірно, siRNA здатна спрямовувати цей комплекс до гена, що містить гомологічний фрагмент siRNA. Після цього білки RITS рекрутують метилтрансферази, в результаті чого в локусі, що кодує ген-мішень siRNA, формується гетерохроматин, і активна експресія гена припиняється. 
Роль у клітинних процесах
Яке значення siRNA в клітині?
siRNA залучені на захист клітин від вірусів, репресію трансгенів, регуляцію деяких генів та формування центромірного гетерохроматину. Важлива функція siRNA-пригнічення експресії мобільних генетичних елементів. Таке пригнічення може відбуватися як на рівні транскрипції, так і посттранскрипційно.
Геном деяких з вірусів складається з ДНК, у деяких - з РНК, причому, РНК у вірусів може бути як одно-, так і дволанцюжкової. Сам процес розрізання чужорідної (вірусної) мРНК у разі відбувається як і, як було описано вище, тобто шляхом активації комплексу ферментів RISC. Однак для більшої ефективності рослини та комахи винайшли своєрідний шлях посилення захисної дії siRNA. Приєднуючись до ланцюга мРНК, ділянка siRNA може за допомогою комплексу ферментів DICER спочатку добудувати другий ланцюжок мРНК, а потім розрізати його в різних місцях, створюючи таким чином різноманітні "вторинні" siRNA. Вони, у свою чергу, формують RISC і проводять мРНК через всі стадії, про які йшлося вище, аж до повного знищення. Такі "вторинні" молекули зможуть специфічно зв'язуватися не тільки з тією ділянкою вірусної мРНК, до якої була спрямована "первинна" молекула, але й з іншими ділянками, що різко посилює ефективність клітинного захисту.
Таким чином, у рослин та нижчих тварин організмів siRNA є важливою ланкою своєрідного "внутрішньоклітинного імунітету", що дозволяє розпізнавати і швидко знищувати чужу РНК. У тому випадку, якщо в клітину проник РНК, що містить вірус, така система захисту не дасть йому розмножитися. Якщо ж вірус містить ДНК, система siRNA заважатиме йому виробляти вірусні білки (оскільки необхідна для цього мРНК розпізнаватиметься і розрізатиметься), і за допомогою цієї стратегії уповільнить його поширення по організму.
У ссавців, на відміну комах і рослин, працює й інша система захисту. При попаданні в "зрілу" (диференційовану) клітину ссавця чужої РНК, довжина якої більше 30 п.н., клітина починає синтез інтерферону. Інтерферон, зв'язуючись зі специфічними рецепторами на клітинній поверхні, здатний стимулювати цілу групу генів. У результаті клітині синтезується кілька видів ферментів, які гальмують синтез білків і розщеплюють вірусні РНК. Крім того, інтерферон може діяти і на сусідні, ще не заражені клітини, тим самим блокуючи можливе поширення вірусу.
Як можна помітити, обидві системи багато в чому схожі: вони мають спільну мету і " методи " роботи. Навіть самі назви "interferon" та "(RNA) interference" походять від загального кореня. Але є в них і одна дуже суттєва відмінність: якщо інтерферон за перших ознак вторгнення просто "заморожує" роботу клітини, не дозволяючи (про всяк випадок) виробництво багатьох, у тому числі і "невинних" білків у клітині, то система siRNA відрізняється надзвичайною перебірливістю : кожна siRNA розпізнаватиме і знищуватиме лише свою, специфічну мРНК. Заміна лише одного нуклеотиду всередині siRNA веде до різкого зниження ефекту інтерференції . Жоден з блокаторів генів, відомих досі, не має такої виняткової специфічності по відношенню до свого гена-мішені.
Відкриття РНК-інтерференції дало нову надію у боротьбі зі СНІДом та онкологічними захворюваннями. Можливо, застосовуючи терапію siRNA разом з традиційною антивірусною терапією, можна досягти ефекту потенціювання, коли два впливи призводять до більш вираженого лікувального ефекту, ніж проста сума кожного з них, що застосовується окремо.
Для того, щоб використовувати механізм siRNA - інтерференції в клітинах ссавців, всередину клітин потрібно ввести вже готові дволанцюжкові молекули siRNA. Оптимальний розмір таких синтетичних siRNA при цьому становить 21-28 нуклеотидів. Якщо збільшити її довжину - клітини дадуть відповідь виробленням інтерферону та зниженням синтезу білка. Синтетичні siRNA можуть потрапити як у заражені, так і здорові клітини, і зниження вироблення білків у незаражених клітинах буде вкрай небажаним. З іншого боку, якщо спробувати застосовувати siRNA менші, ніж 21 нуклеотид, різко знижується специфічність її зв'язування з потрібною мРНК та здатність до формування комплексу RISC.
Якщо вдасться тим чи іншим способом доставити siRNA, яка має здатність зв'язуватися з будь-якою ділянкою геному ВІЛ (який, як відомо, складається з РНК), можна спробувати не допустити його вбудовування в ДНК клітини господаря. Крім того, вчені розробляють шляхи впливу на різні етапи розмноження ВІЛ у вже зараженій клітині. Останній підхід не забезпечить лікування, проте може суттєво зменшити швидкість розмноження вірусу та дати загнаній у кут імунній системі шанс "відпочити" від вірусної атаки, і самій спробувати розправитися із залишками захворювання. На малюнку ті два етапи розмноження ВІЛ у клітині, які, як сподіваються вчені, можна заблокувати за допомогою siRNA, відзначені червоними хрестами (етапи 4-5 – вбудовування вірусу у хромосому, та етапи 5-6 – складання вірусу та вихід із клітини). 
На сьогоднішній день, щоправда, все вищесказане стосується лише галузі теорії. На практиці терапія siRNA зустрічається із труднощами, обійти які вченим поки що не вдається. Наприклад, у разі антивірусної терапії саме висока специфічність siRNA може зіграти злий жарт: як відомо, віруси мають здатність швидко мутувати, тобто. змінювати склад своїх нуклеотидів. Особливо досягнув успіху в цьому ВІЛ, частота змін якого така, що у людини, яка заразилася одним підтипом вірусу, через кілька років може бути виділений абсолютно несхожий на неї підтип. У цьому випадку змінений штам ВІЛ автоматично стане нечутливим до siRNA, підібраної на початку терапії.
Старіння та канцерогенез
Як і будь-який епігенетичний фактор, siRNA впливають на експресію генів, які змушують "мовчати". Зараз з'являються роботи, в яких описані експерименти щодо виключення генів, асоційованих з пухлинами. Гени вимикають (knock-down) саме з допомогою siRNA. Наприклад, китайські вчені за допомогою siRNA вимикали ген транскрипційного фактора 4 (TCF4), активність якого спричиняє синдром Pitt-Hopkins (дуже рідкісне генетичне захворювання, що характеризується розумовою відсталістю та епізодами гіпервентиляції та апное) та інших розумових захворювань. У цій роботі проводилося вивчення ролі TCF4 у клітинах раку шлунка. Ектопічна експресія TCF4 знижує зростання клітин у лініях клітин раку шлунка, виключення гена TCF4 за допомогою siRNA підвищує міграцію клітин. Отже, можна дійти невтішного висновку, що эпигенетическое виключення (сайленсинг) гена TCF4 грає значної ролі у освіті та розвитку пухлини.
Згідно з дослідженнями в Department of Oncology, Albert Einstein Cancer Center під керівництвом Leonard H. Augenlicht siRNA бере участь у виключенні гена HDAC4, що викликає інгібування зростання ракової пухлини товстої кишки, апоптоз та підвищення транскрипції p21. HDAC4 - це гістонова деацетилаза, яка є тканинноспецифічною, пригнічує диференціювання клітин і її експресія пригнічена протягом процесу диференціювання клітин. У роботі показано, що HDAC4 є важливим регулятором проліферації клітин товстої кишки (що має значення при раковому процесі), а її регулюють siRNA.
У Department of Pathology, Nara Medical University School of Medicine в Японії проводилися дослідження раку простати. Реплікативне старіння клітин- це бар'єр проти неконтрольованого поділу та канцерогенезу. Короткоживучі клітини, що діляться (TAC), є частиною популяції клітин простати, з якої і утворюється пухлина. Японські вчені вивчали причини, якими ці клітини долають старіння. У клітини простати в культурі були трасфековані junB siRNA. У цих клітинах спостерігається підвищений рівень експресії p53, p21, p16 та pRb, що виявляється при старінні. Клітини у культурі, які показали знижений рівень p16, використовувалися для наступного етапу. Повторна трансфекція siRNA TAC дозволила клітинам уникнути старіння при інактивації p16/pRb. Крім того, сайленсинг прото-онкогену junB за допомогою junB siRNA викликає інвазію клітин. На підставі цього було зроблено висновок, що junB є елементом для p16 і сприяє клітинному старінню, що перешкоджає малігнізації (злоякісності) TAC. Таким чином, junB є регулятором канцерогенезу в простаті і може бути метою терапевтичного впливу. А регулювати її активність можна за допомогою siRNA.
Подібних досліджень проводиться безліч. Нині siRNA- це об'єкт, а й інструмент у руках дослідника- лікаря, біолога, онколога, геронтолога. Дослідження зв'язку siRNA з онкологічними захворюваннями, з експресією вік-асоційованих генів-це найважливіше завдання для науки. Пройшло зовсім небагато часу з моменту відкриття siRNA, а скільки з'явилося цікавих досліджень та публікацій, пов'язаних із ними. Можна не сумніватися, що їх вивчення стане одним із кроків людства до перемоги над раком та старінням.
), запобігаючи трансляції мРНК на рибосомах в кодований нею білок. Зрештою результат дії малих інтерферуючих РНК ідентичний тому, якби просто знижувалася експресія гена.
Малі інтерферуючі РНК були відкриті в 1999 році групою Девіда Болкомба (англ. David Baulcombe) у Великій Британії як компонент системи пост-транскрипційного сайленсингу генів у рослин (англ. PTGS, en:post-transcriptional gene silencing). Група опублікувала отримані дані в журналі Science.
Дволанцюгові РНК можуть посилювати експресію генів за механізмом, що називається РНК-залежною активацією генів (англ. RNAa, невеликий RNA-induced gene activation). Показано, що дволанцюгові РНК, комплементарні промоторам генів-мішеней, викликають активацію відповідних генів. РНК-залежна активація при введенні синтетичних дволанцюгових РНК була показана для клітин людини. Не відомо, чи є подібна система у клітинах інших організмів.
Даючи можливість вимкнути по суті будь-який ген за бажанням, РНК-інтерференція на основі малих РНК, що інтерферують, викликала величезний інтерес у фундаментальній і прикладній біології. Число широкоохоплювальних тестів на основі РНК-інтерференції для виявлення важливих генів у біохімічних шляхах постійно зростає. Оскільки розвиток хвороб також обумовлено активністю генів, очікується, що в деяких випадках виключення гена за допомогою малої РНК, що інтерферує, може давати терапевтичний ефект.
Однак застосування РНК-інтерференції на основі малих РНК, що інтерферують, до тварин, і особливо до людей, стикається з безліччю труднощів. В експериментах було показано, що ефективність малих інтерферуючих РНК виявляється різною для різних типівклітин: одні клітини легко відгукуються на вплив малих інтерферуючих РНК і демонструють зниження експресії генів, в інших подібного не спостерігається, незважаючи на ефективну трансфекцію. Причини цього явища поки що погано вивчені.
Результати першої фази випробувань двох перших терапевтичних препаратів, що діють за механізмом РНК-інтерференції (призначені для лікування макулодистрофії), опубліковані наприкінці 2005 року, показують, що препарати на основі малих РНК, що інтерферують легко переносяться пацієнтами і мають прийнятні фармакокінетичні властивості.
Попередні клінічні випробування малих інтерферуючих РНК, орієнтованих на вірус Ебола, вказують на те, що вони можуть бути ефективними для постконтактної профілактики захворювання. Цей препарат дозволив вижити всій групі піддослідних приматів, які отримали летальну дозу Заїрського Еболавірусу.
Як вважають вчені, невірна експресія малих РНК є однією з причин цілого ряду захворювань, що дуже серйозно впливають на здоров'я багатьох людей у всьому світі. Серед таких захворювань - серцево-судинні 23 та онкологічні 24 . Щодо останніх, то це не дивно: рак свідчить про аномалії у розвитку клітин та їх долі, а малі РНК грають найважливішу рольу відповідних процесах. Ось один з дуже показових прикладіввеличезного впливу, які малі РНК надають на організм при онкологічних захворюваннях. Йдетьсяпро злоякісну пухлину, для якої характерна невірна експресія тих генів, які діють у період початкового розвитку організму, а не постнатальний період. Це різновид дитячої пухлини мозку, що зазвичай з'являється ще до дворічного віку. На жаль, це дуже агресивна форма раку, і прогноз тут несприятливий навіть за інтенсивного лікування. Онкологічний процес розвивається внаслідок неправильного перерозподілу генетичного матеріалуу клітинах мозку. Промотор, який зазвичай викликає сильну експресію одного з генів, що кодують білки, зазнає рекомбінації з певним кластером малих РНК. Потім вся ця перебудована ділянка проходить ампліфікацію: іншими словами, створюється безліч його копій у геномі. Отже, малі РНК, розташовані «нижче за течією», ніж переміщений промотор, експресуються набагато сильніше, ніж слід. Рівень вмісту активних малих РНК при цьому приблизно в 150-1000 разів вищий за норму.
Мал. 18.3.Малі РНК, активовані алкоголем, можуть з'єднуватися з інформаційними РНК, які впливають стійкість організму до впливу алкоголю. Але ці малі РНК не поєднуються з молекулами інформаційної РНК, що сприяють такій стійкості. Це призводить до відносного переважання частки молекул інформаційної РНК, що кодують варіації білка, пов'язані зі стійкістю до алкоголю.
Цей кластер кодує понад 40 різних малих РНК. Власне, це взагалі найбільший із подібних кластерів, що є у приматів. Зазвичай він експресується лише на ранній стадії людського розвиткув перші 8 тижнів життя ембріона. Сильна активація його в мозку дитини призводить до катастрофічного впливу на генетичну експресію. Один із наслідків - експресія епігенетичного білка, що додає модифікації до ДНК. Це призводить до широкомасштабних змін у всій картині метилювання ДНК, а значить, і до аномальної експресії всіляких генів, багато з яких повинні експресуватися лише тоді, коли незрілі клітини мозку діляться в ході. ранніх етапіврозвитку організму. Так, у клітинах немовляти і запускається ракова програма 25 .
Подібне спілкування між малими РНК та епігенетичною апаратурою клітини може істотно впливати і на інші ситуації, коли в клітинах розвивається схильність до раку. Цей механізм, ймовірно, призводить до того, що вплив порушення експресії малих РНК посилюється шляхом зміни епігенетичних модифікацій, що передаються дочірнім клітинам від материнської. Так може складатися схема потенційно небезпечних змін у характері експресії генів.
Поки вчені розібралися не в усіх етапах взаємодії малих РНК з епігенетичних процесів, але деякі натяки на особливості того, що відбувається все-таки вдається отримати. Наприклад, з'ясувалося, що певний клас малих РНК, що посилює агресивність раку грудей, таргетує в інформаційних РНК певні ферменти, що видаляють ключові епігенетичні модифікації. Це змінює картину епігенетичних модифікацій у раковій клітині та ще більше порушує генетичну експресію 26 .
Багато форм раку відстежувати у пацієнта досить складно. Онкологічні процеси можуть у важкодоступних місцях, що ускладнює процедуру відбору проб. У таких випадках лікарю нелегко стежити за розвитком ракового процесу та реакцією на лікування. Часто медики змушені покладатися на непрямі виміри – скажімо, томографічне сканування пухлини. Деякі дослідники вважають, що молекули малих РНК могли допомогти створити нову методику спостереження над розвитком пухлини, що дозволяє також вивчати її походження. Коли ракові клітини гинуть, під час розриву клітини її залишають малі РНК. Ці невеликі сміттєві молекули часто утворюють комплекси з клітинними білками або ж загортаються у фрагменти клітинних мембран. Завдяки цьому вони дуже стабільні у рідких середовищах організму, а отже, такі РНК можна виділити та проаналізувати. Оскільки їх кількість невелика, дослідники змушені будуть використовувати дуже чутливі методи аналізу. Втім, тут немає нічого неможливого: чутливість секвенування нуклеїнових кислот постійно підвищується. Опубліковано дані, що підтверджують перспективність такого підходу стосовно раку грудей 28 , раку яєчників 29 та інших онкологічних захворювань. Аналіз малих циркулюючих РНК у хворих на рак легенів показав, що ці РНК допомагають провести різницю між пацієнтами з одиночним легеневим вузликом (що не потребують терапії) та пацієнтами, у яких утворюються злоякісні вузлики-пухлини (що вимагають лікування) 30 .
Малі РНК, що утворюють шпильки, або короткі РНК, що утворюють шпильки (shRNA short hairpin RNA, small hairpin RNA) молекули коротких РНК, що утворюють у вторинній структурі щільні шпильки. ShRNA можуть бути використані для виключення експресії.
РНК-полімераза- з клітини T. aquaticus у процесі реплікації. Деякі елементи ферменту зроблені прозорими, і ланцюги РНК та ДНК видно більш виразно. Іон магнію (жовтий) розміщується на активній ділянці ферменту. РНК полімеразу фермент, що здійснює… … Вікіпедія
РНК-інтерференція- Доставка малих РНК, що містять шпильки, за допомогою вектора на основі лентивірусу та механізм РНК інтерференції в клітинах ссавців РНК інтерференція (а … Вікіпедія
РНК-ген- РНК, що не кодують (non coding RNA, ncRNA) це молекули РНК, які не транслюються в білки. Раніше використовуваний синонім, малі РНК (smRNA, small RNA), в даний час не використовується, тому що деякі РНК, що не кодують, можуть бути дуже ... Вікіпедія
Малі ядерні РНК- (мяРНК, snRNA) клас РНК, що зустрічаються у ядрі еукаріотичних клітин. Вони транскрибуються РНК полімеразою II або РНК полімеразою III та беруть участь у важливих процесах, таких як сплайсинг (видалення інтронів з незрілої мРНК), регуляції … Вікіпедія
Малі ядерцеві РНК- (м'якРНК, англ. snoRNA) клас малих РНК, що беруть участь у хімічних модифікаціях(метилювання та псевдоуридилування) рибосомних РНК, а також тРНК та малих ядерних РНК. За класифікацією MeSH малі ядерцеві РНК вважаються підгрупою ... Вікіпедія
малі ядерні (низькомолекулярні ядерні) РНК- велика група (105 106) ядерних РНК невеликого розміру (100 300 нуклеотидів), асоційована з гетерогенною ядерною РНК, входять до складу дрібних рибонуклеопротеїнових гранул ядра; М.я.РНК є необхідним компонентом системи сплайсингу.
малі цитоплазматичні РНК- Локалізовані в цитоплазмі невеликі (100300 нуклеотидів) молекули РНК, аналогічні малим ядерним РНК. [Ареф'єв В.А., Лісовенко Л.А. Англо російська тлумачний словникгенетичних термінів 1995 407с.] Тематики генетика EN scyrpssmall cytoplasmic… Довідник технічного перекладача
малі ядерні РНК класу U- група асоційованих з білками невеликих (від 60 до 400 нуклеотидів) молекул РНК, що становлять значну частину вмісту сплайсом та беруть участь у процесі вирізування інтронів; у 4 із 5 добре вивчених типів Usn РНК U1, U2, U4 та U5 на 5… … Довідник технічного перекладача
РНК біомаркери- * РНК біомаркери * RNA biomarkers величезна кількість людських транскриптів, що не кодують синтез білків (нсбРНК або npcRNA). Найчастіше малі (miRNA, snoRNA) і довгі (antisense RNA, dsRNA та інших. види) молекули РНК є… Генетика. Енциклопедичний словник
Книги
- Купити за 1877 грн (тільки Україна)
- Клінічна генетика. Підручник (+CD), Бочков Микола Павлович, Пузирєв Валерій Павлович, Смирніхіна Світлана Анатоліївна. Усі глави перероблені та доповнені у зв'язку з розвитком медичної науки та практики. Істотно доповнено розділи з багатофакторних захворювань, профілактики, лікування спадкових хвороб,…
