Ի՞նչ է ՌՆԹ-ի միջամտությունը: Այս տերմինը վերաբերում է էուկարիոտիկ բջիջներում գեների ակտիվությունը վերահսկելու համակարգին։ Նմանատիպ գործընթաց տեղի է ունենում ռիբոնուկլեինաթթվի կարճ (ոչ ավելի, քան 25 նուկլեոտիդ յուրաքանչյուր շղթայում) մոլեկուլների պատճառով:
ՌՆԹ-ի միջամտությունը բնութագրվում է գենի արտահայտման հետտրանսկրիպցիոն արգելակմամբ՝ mRNA-ի ոչնչացման կամ դադենիլացման միջոցով:
Նշանակություն
Այն հայտնաբերվել է բազմաթիվ էուկարիոտների բջիջներում՝ սնկերի, բույսերի, կենդանիների:
ՌՆԹ-ի միջամտությունը համարվում է բջիջները վիրուսներից պաշտպանելու կարևոր միջոց: Նա մասնակցում է սաղմի ստեղծման գործընթացին։
Գենի էքսպրեսիայի վրա ռիբոնուկլեինաթթվի ազդեցության հզոր և ընտրողական բնույթի պատճառով կենսաբանական լուրջ հետազոտություններ կարող են իրականացվել կենդանի օրգանիզմներում, բջջային կուլտուրաներում:
Նախկինում ՌՆԹ-ի ինտերֆերենցիան այլ անուն ուներ՝ կոճնշում: Այս գործընթացի մանրամասն ուսումնասիրությունից հետո, բժշկության ոլորտում Նոբելյան մրցանակ ստանալով Էնդրյու Ֆայրի և Քրեյգ Մելոյի կողմից դրա առաջացման մեխանիզմի ուսումնասիրության համար, այս գործընթացը վերանվանվեց:
:
Պատմություն
Ի՞նչ է ՌՆԹ-ի միջամտությունը: Դրա հայտնաբերումը պայմանավորված է ազդեցության տակ գտնվող լուրջ նախնական դիտարկմամբհակազգայուն ՌՆԹ-ի արտահայտման արգելակումը բույսերի գեներում:
Որոշ ժամանակ անց ամերիկացի գիտնականները զարմանալի արդյունքներ ստացան, երբ տրանսգենները ներմուծվեցին petunia-ների մեջ: Հետազոտողները փորձել են վերլուծված բույսը ձևափոխել այնպես, որ ծաղիկներին ավելի հագեցած երանգ հաղորդեն։ Դա անելու համար նրանք բջիջներ են ներմուծել խալկոն սինթազ ֆերմենտի գենի լրացուցիչ պատճեններ, որը պատասխանատու է մանուշակագույն պիգմենտի առաջացման համար։
Բայց հետազոտության արդյունքները բոլորովին անկանխատեսելի էին։ Petunia-ի պսակի ցանկալի մգացման փոխարեն այս բույսի ծաղիկները սպիտակել են։ Խալկոն սինթազ ֆերմենտի ակտիվության նվազումը կոչվում է կոսպպրեսիա։
Կարևոր միավոր
Հետևյալ փորձերը բացահայտեցին ազդեցությունը գեների արտահայտման հետտրանսկրիպցիոն արգելակման այս գործընթացի վրա՝ կապված mRNA դեգրադացիայի մակարդակի բարձրացման հետ:
Այն ժամանակ հայտնի էր, որ այն բույսերը, որոնք արտահայտում են հատուկ սպիտակուցներ, ենթակա չեն վիրուսով վարակվելու։ Փորձնականորեն հաստատվել է, որ նման դիմադրություն ստանալը ձեռք է բերվում վիրուսային ՌՆԹ-ի կարճ ոչ կոդավորող հաջորդականությունը բույսի գենի մեջ ներմուծելով։
ՌՆԹ-ի միջամտությունը, որի մեխանիզմը դեռևս լիովին պարզված չէ, կոչվում է «վիրուսից առաջացած գենի լռեցում»:
Կենսաբանները սկսեցին նման երևույթների հանրագումարն անվանել գեների արտահայտման հետտրանսկրիպցիոն արգելակում:
Էնդրյու Ֆայրին և նրա գործընկերներին հաջողվել է ապացուցել նմանատիպ երևույթի և իմաստաբանական մի շարքի ներդրման կապը. ՌՆԹ և հակազգայունություն, որոնք ձևավորում են երկշղթա ՌՆԹ: Հենց նա է ճանաչվել նկարագրված գործընթացի ի հայտ գալու հիմնական պատճառ։
Մոլեկուլային մեխանիզմների առանձնահատկությունները
Giardia intestinalis Dicer սպիտակուցը կատալիզացվում է՝ կտրելով կրկնակի շղթա ՌՆԹ՝ առաջացնելով փոքր խանգարող ՌՆԹ բեկորներ: RNAase տիրույթը կանաչ է, PAZ տիրույթը դեղին է, իսկ կապող պարույրը կապույտ է:
ՌՆԹ միջամտության կիրառումը հիմնված է էկզոգեն և էնդոգեն ուղիների վրա:
Առաջին մեխանիզմը հիմնված է վիրուսի գենոմի վրա կամ լաբորատոր փորձերի արդյունք է։ Նման ՌՆԹ-ն ցիտոպլազմայում կտրվում է փոքր բեկորների։ Երկրորդ տեսակը ձևավորվում է կենդանի օրգանիզմի առանձին գեների արտահայտման ժամանակ, օրինակ՝ նախամիկրո ՌՆԹ։ Այն ներառում է միջուկի ներսում ցողունային հանգույցների հատուկ կառուցվածքների ստեղծում՝ ձևավորելով mRNA-ներ, որոնք փոխազդում են RISC համալիրի հետ:
Փոքր միջամտող ՌՆԹ
Սրանք շղթաներ են՝ կազմված 20-25 նուկլեոտիդից՝ ծայրերում նուկլեոտիդային ելուստներով։ Յուրաքանչյուր շղթա 3' ծայրում ունի հիդրօքսիլ մաս, իսկ 5' մասում ֆոսֆատային խումբ: Այս տիպի կառուցվածքը ձևավորվում է Dicer ֆերմենտի գործողության արդյունքում ՌՆԹ պարունակող մազակալների վրա։ Ճեղքվելուց հետո բեկորները դառնում են կատալիտիկ համալիրի մաս: Արգոնավոր սպիտակուցը աստիճանաբար արձակում է ՌՆԹ-ի դուպլեքսը, ինչը նպաստում է RISC-ում միայն մեկ «ուղեցույց» շղթա թողնելուն: Այն թույլ է տալիս էֆեկտորային համալիրին փնտրել հատուկ թիրախային mRNA: ՄիանալիսՏեղի է ունենում siRNA-RISC համալիր mRNA դեգրադացիա:
Այս մոլեկուլները հիբրիդացվում են թիրախային mRNA-ի մեկ տիպի հետ, ինչը հանգեցնում է մոլեկուլի տրոհման:
mRNA
ՌՆԹ-ի միջամտությունը և բույսերի պաշտպանությունը փոխկապակցված գործընթացներ են:
mRNA-ն բաղկացած է էնդոգեն ծագման 21-22 հաջորդական նուկլեոտիդներից, որոնք մասնակցում են օրգանիզմների անհատական զարգացման գործընթացին։ Նրա գեները տառադարձվում են՝ ձևավորելով pri-miRNA տառադարձումների երկար առաջնային տառադարձումներ: Այս կառույցներն ունեն ցողուն-օղակի ձև, դրանց երկարությունը բաղկացած է 70 նուկլեոտիդից։ Դրանք պարունակում են RNase ակտիվությամբ ֆերմենտ, ինչպես նաև սպիտակուց, որը կարող է կապել երկշղթա ՌՆԹ: Այնուհետև, տեղի է ունենում տեղափոխում դեպի ցիտոպլազմա, որտեղ ստացված ՌՆԹ-ն դառնում է Dicer ֆերմենտի սուբստրատ: Մշակումը կարող է տեղի ունենալ տարբեր ձևերով՝ կախված բջիջի տեսակից:
Այսպես է գործում ՌՆԹ-ի միջամտությունը: Գործընթացի կիրառումը դեռ ամբողջությամբ ուսումնասիրված չէ:
Օրինակ, հնարավոր եղավ հաստատել mRNA-ի մշակման այլ ճանապարհի հնարավորություն, որը կախված չէ Diser-ից: Այս դեպքում մոլեկուլը կտրվում է արգոնավտ սպիտակուցի կողմից։ MiRNA-ի և siRNA-ի միջև տարբերությունը մի քանի տարբեր mRNA-ներով, որոնք պարունակում են նմանատիպ ամինաթթուների հաջորդականություններ, արգելակելու ունակությունն է:
RISC էֆեկտորային համալիր
ՌՆԹ միջամտություն,որի կենսաբանական գործառույթները թույլ են տալիս լուծել բազմաթիվ հարցեր՝ կապված սպիտակուցային համալիրի հետ, որն ապահովում է mRNA-ի տրոհումը միջամտության ժամանակ։ RISC համալիրը նպաստում է ATP-ի բաժանմանը մի քանի հատվածների:
Ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզի օգնությամբ պարզվել է, որ նման համալիրի միջոցով գործընթացը զգալիորեն արագանում է։ Նրա կատալիտիկ մասը համարվում են արգոնավտային սպիտակուցներ, որոնք տեղայնացված են ցիտոպլազմայի որոշակի վայրերում։ Նման P-մարմինները ներկայացնում են ՌՆԹ-ի դեգրադացիայի զգալի մակարդակ ունեցող տարածքներ, հենց դրանցում է հայտնաբերվել mRNA-ի ամենաբարձր ակտիվությունը: Նման համալիրների ոչնչացումը ուղեկցվում է ՌՆԹ-ի միջամտության գործընթացի արդյունավետության նվազմամբ։
Տրանսկրիպցիայի ճնշման մեթոդներ
Բացի թարգմանական արգելակման մակարդակում իր գործողությունից, ՌՆԹ-ն ազդեցություն ունի նաև գեների տրանսկրիպացիայի վրա: Որոշ էուկարիոտներ օգտագործում են այս ճանապարհը՝ ապահովելու գենոմի կառուցվածքի կայունությունը։ Հիստոնների մոդիֆիկացիայի շնորհիվ հնարավոր է նվազեցնել գեների արտահայտումը որոշակի տարածքում, քանի որ նման կտորն անցնում է հետերոքրոմատինի ձևի։
ՌՆԹ-ի միջամտությունը և դրա կենսաբանական դերը կարևոր խնդիր է, որն արժանի է լուրջ ուսումնասիրության և վերլուծության: Հետազոտություն իրականացնելու համար հաշվի են առնվում շղթայի այն հատվածները, որոնք պատասխանատու են զուգավորման տեսակի համար:
Օրինակ, թթխմորի դեպքում, տրանսկրիպցիայի ճնշումն իրականացվում է հենց RISC համալիրի միջոցով, որը պարունակում է Chp1 հատվածը քրոմոդոմինով, արգոնավտով և սպիտակուցով, որն ունիTas3 անհայտ ֆունկցիա.
Հետերոքրոմատինային շրջանների ձևավորումը հրահրելու համար անհրաժեշտ է Dicer ֆերմենտը՝ ՌՆԹ պոլիմերազը: Նման գեների բաժանումը հանգեցնում է հիստոնային մեթիլացման խախտման, հանգեցնում է բջիջների բաժանման դանդաղմանը կամ այս գործընթացի ամբողջական դադարեցմանը։
ՌՆԹ խմբագրում
Այս գործընթացի ամենատարածված ձևը բարձր էուկարիոտներում ադենոզինը ինոզինի վերածելու գործընթացն է, որը տեղի է ունենում ՌՆԹ-ի կրկնակի շղթայում: Նման փոխակերպումն իրականացնելու համար օգտագործվում է ադենոզինդեամինազ ֆերմենտը։
Քսանմեկերորդ դարի սկզբին առաջ քաշվեց մի վարկած, ըստ որի՝ ՌՆԹ-ի միջամտության մեխանիզմը և մոլեկուլի խմբագրումը ճանաչվեցին որպես մրցակցային գործընթացներ։ Կաթնասունների ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ ՌՆԹ-ի խմբագրումը կարող է կանխել տրանսգեների լռեցումը:
Տարբերությունները օրգանիզմների միջև
Դա կայանում է օտար ՌՆԹ-ն ընկալելու, միջամտության ընթացքում դրանք կիրառելու ունակության մեջ: Բույսերի համար այս ազդեցությունը համակարգային է: Նույնիսկ ՌՆԹ-ի աննշան ներդրման դեպքում որոշակի գեն ճնշվում է ամբողջ մարմնում։ Այս գործողությամբ ՌՆԹ ազդանշանը փոխանցվում է այլ բջիջների միջև: ՌՆԹ պոլիմերազը մասնակցում է դրա ուժեղացմանը։
Օրգանիզմների միջև տարբերություն կա օտար գեների օգտագործման մեջ ՌՆԹ-ի միջամտության գործընթացում:
Բույսերում siRNA-ի տեղափոխման գործընթացը տեղի է ունենում պլազմոդեզմատայի միջոցով: ՌՆԹ-ի նման ազդեցությունների ժառանգականությունն ապահովվում է որոշ գեների խթանիչների մեթիլացմամբ:
Այս մեխանիզմի ևբույսերը նրանց mRNA կոմպլեմենտարության իդեալականությունն է, որը RISC համալիրի հետ միասին նպաստում է այս մոլեկուլի ամբողջական քայքայմանը:
Կենսաբանական ֆունկցիաներ
Խնդիր համակարգը օտար նյութերի նկատմամբ իմունային պատասխանի կարևոր բաղադրիչն է: Օրինակ՝ բույսերը ունեն Dicer սպիտակուցի մի քանի անալոգներ, որոնք օգտագործվում են բազմաթիվ վիրուսային օրգանիզմների դեմ պայքարելու համար:
ՌՆԹ-ն կարելի է համարել բույսերից ձեռք բերված հակավիրուսային պաշտպանական մեխանիզմ, որը գործարկվում է ամբողջ մարմնում:
Չնայած այն հանգամանքին, որ Dicer սպիտակուցը շատ ավելի քիչ է արտահայտված կենդանական բջիջներում, մենք կարող ենք խոսել հակավիրուսային արձագանքում ՌՆԹ-ի մասնակցության մասին:
Ներկայումս մարդկանց և կենդանիների մարմնում առաջացող իմունային պատասխանները մասամբ ուսումնասիրված են:
Կենսաբանները շարունակում են հետազոտությունները՝ փորձելով ոչ միայն հիմնավորել դրանց առաջացման մեխանիզմները, այլև ուղիներ գտնել՝ ազդելու իմունային փոխազդեցությունների վրա։ ՌՆԹ-ի միջամտության բոլոր նրբությունների հաջող բացատրության դեպքում գիտնականները կկարողանան վերահսկել այդ կենսաքիմիական ռեակցիաները և ստեղծել օտար մարմիններից պաշտպանության մեխանիզմներ։
