RNA干扰

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引言

脱氧核糖核酸 (DNA) 和核糖核酸 (RNA) 被认为是最重要的核酸，这已被许多生物学家证实。核苷酸是核酸（即 DNA 和 RNA）的基本结构组成部分。在 RNA 干扰中，一小段 RNA 通过结合编码这些蛋白质的信使 RNA (mRNA) 来关闭蛋白质翻译。特定的 mRNA 编码蛋白质合成。RNA 干扰 (RNAi) 调节基因的转录后机制。在这个过程中，小干扰 RNA (siRNA) 诱导同源信使 RNA (mRNA) 的序列特异性降解。在过去的十六年中，RNA 干扰广泛应用于生物学研究和药物开发。RNA 干扰是生物学过程，它阻碍了植物、动物和真菌中靶基因的遗传表达。这就是研究人员称其为基因沉默现象的原因。

RNA 干扰通路

RNA 干扰在真核细胞中普遍存在。转录和转录后 RNA 干扰在该过程中使用双链 RNA (dsRNA)。RNA 干扰推迟蛋白质合成。除此之外，它还有助于抑制癌症、病毒感染和神经退行性疾病。

通过自然或人工方法，将长的双链 RNA 导入细胞，然后发生 RNA 干扰。双链 RNA (dsRNA) 在酶 Dicer 的帮助下分裂成小片段。这些小片段是 microRNA (miRNA) 和小干扰 RNA (siRNA)。双链 RNA 产生 RNA 聚合酶 (RdRP)。基因沉默过程可以通过 RNA 干扰分两个阶段进行。

第一阶段

起始

• 该阶段始于小干扰 RNA (siRNA) 的产生。该阶段在 III 型核酸内切酶 Dicer 的帮助下进一步进行。

• Dicer 酶有两种类型，即 Dicer-I 和 Dicer-II。Dicer 酶也称为 RNase III。

• Dicer I 和 Dicer II 在结构上同源，但具有不同的特征，如 ATP 需求和底物特异性。

MicroRNA (miRNA)

• Dicer-1 酶的功能不依赖于三磷酸腺苷。

• Dicer-1 利用其蛋白质伙伴来结合双链 RNA。

• Dicer1 与果蝇中发现的称为 loqs 的蛋白质中的 dsRBD 相连。dsRBD 是双链 RNA 的结构域。

• 存在于 miRNA 中的 loqs 蛋白激活其功能，并为处理 miRNA 的特定活动提供方向。

• 结果，microRNA (miRNA) 控制基因表达。

• loqs 编码三个 dsRBD，它们能够产生两种类型的蛋白质，即 PA 和 PB。

• PB 蛋白增加了 DC1 对 miRNA 前体的亲和力。

小干扰 RNA (siRNA)

• Dicer-2 酶依赖于三磷酸腺苷。

• 它还表现出对双链 RNA (dsRNA) 的底物特异性。

• 在结构上，Dicer-2 与 Dcr 1 几乎相同。

• Dicer-2 也需要双链 RNA (dsRNA) 结合蛋白。

• R2D2 是一种蛋白质。

• 当 R2D2 与特定的酶 RNase 结合发挥作用时，会形成异二聚体复合物。

• R2D2 由一个双链 RNA (dsRNA) 结合结构域构成。

• 这些结果表明，R2D2 和 Dicer-2 的 dsRNA 结合结构域都对 R2D2 和 Dicer-2 复合物是必需的。

• dsRNA 将 siRNA 结合到 siRNA 诱导的沉默复合物 (siRISC) 中。

第二阶段

效应物

• 在 RNA 干扰的下一阶段，涉及引导链的结合。

• 引导链是单链，包含 microRNA (miRNA) 和小干扰 RNA (siRNA)。

• RNA 诱导的转录基因沉默起始 (RITS) 或 RNA 诱导的沉默复合物 (RISC) 是第二阶段的效应物复合物。

RISC

• RNA 诱导的沉默复合物是 RISC 的全称。

• RISC 是 PAZ PIWI 结构域的 PPD 蛋白。

• PIWI 由三百个氨基酸组成，位于蛋白质复合物的 C 端。

• PAZ 仅由一百个氨基酸组成，位于蛋白质复合物的中心。

• 在线虫、节肢动物和脊索动物中，参与 siRNA 诱导沉默的 PPD 蛋白是 Agro2 和 hAgro2。

• 这些蛋白质能够有效地进行 siRNA 介导的 mRNA 切割。

科学家证明，siRNA 结构中的微小变化会影响 RISC 复合物。对于特异性基因沉默，少量刺激足以对更多完整生物体产生影响。信号强度可以通过 RNAi 沉默机制放大。

RNA 干扰应用

RNA 干扰的应用列在下面：

• 基因敲低 - 通常使用 RNA 干扰来研究培养细胞和模式物种中基因的活性。它也用于降低靶基因的表达。

• 功能基因组学 - 该技术有助于研究植物中的基因作图和注释。除此之外，它还用于研究面包小麦。

• 医学领域的应用 - RNA 干扰有助于抑制癌症、病毒感染和神经退行性疾病。RNA 干扰也用于治疗细菌、病毒和寄生虫感染。它还可以减轻疼痛和调节睡眠。

结论

在 RNA 干扰中，一小段 RNA 通过结合编码这些蛋白质的信使 RNA (mRNA) 来关闭蛋白质翻译。特定的 mRNA 编码蛋白质合成。RNA 干扰 (RNAi) 调节基因的转录后机制。在这个过程中，小干扰 RNA (siRNA) 诱导同源信使 RNA (mRNA) 的序列特异性降解。在过去的十六年中，RNA 干扰广泛应用于生物学研究和药物开发。RNA 干扰在真核细胞中普遍存在。

常见问题

Q1. 核糖核酸的功能是什么？

A1. 核糖核酸的主要功能是蛋白质合成。除此之外，核糖核酸还传递遗传信息，这些遗传信息被核糖体翻译成不同类型的蛋白质。三种不同类型的 RNA，即 mRNA、tRNA 和 rRNA，用于蛋白质合成过程。

Q2. 你如何理解真核转录？

A2. 这种类型的转录也涉及四个步骤，即结合、起始、延伸和终止。在这种类型中，转录在转录因子的存在下发生。基于基因，有各种类型的 RNA 聚合酶分子可以转录 DNA。

Q3. 什么是翻译？

A3. 当 mRNA 信息密码被翻译成蛋白质时，这被称为翻译。

Q4. 你如何理解三磷酸腺苷？

A4. 三磷酸腺苷通常被称为 ATP。在真核细胞中，三磷酸腺苷是主要的能量来源。这种能量要么储存起来，要么用于细胞中的各种细胞活动。

Q5. 你如何理解神经退行性疾病？

A5. 神经退行性疾病是神经系统疾病。它无法治愈，会慢慢损伤神经细胞。症状因人而异。通常，它会影响身体的运动以及大脑的功能。