RNA干擾

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引言

脫氧核糖核酸 (DNA) 和核糖核酸 (RNA) 被認為是最重要的核酸，這已被許多生物學家證實。核苷酸是核酸（即 DNA 和 RNA）的基本結構組成部分。在 RNA 干擾中，一小段 RNA 透過結合編碼這些蛋白質的信使 RNA (mRNA) 來關閉蛋白質翻譯。特定的 mRNA 編碼蛋白質合成。RNA 干擾 (RNAi) 調節基因的轉錄後機制。在這個過程中，小干擾 RNA (siRNA) 誘導同源信使 RNA (mRNA) 的序列特異性降解。在過去的十六年中，RNA 干擾廣泛應用於生物學研究和藥物開發。RNA 干擾是生物學過程，它阻礙了植物、動物和真菌中靶基因的遺傳表達。這就是研究人員稱其為基因沉默現象的原因。

RNA 干擾通路

RNA 干擾在真核細胞中普遍存在。轉錄和轉錄後 RNA 干擾在該過程中使用雙鏈 RNA (dsRNA)。RNA 干擾推遲蛋白質合成。除此之外，它還有助於抑制癌症、病毒感染和神經退行性疾病。

透過自然或人工方法，將長的雙鏈 RNA 匯入細胞，然後發生 RNA 干擾。雙鏈 RNA (dsRNA) 在酶 Dicer 的幫助下分裂成小片段。這些小片段是 microRNA (miRNA) 和小干擾 RNA (siRNA)。雙鏈 RNA 產生 RNA 聚合酶 (RdRP)。基因沉默過程可以透過 RNA 干擾分兩個階段進行。

第一階段

起始

• 該階段始於小干擾 RNA (siRNA) 的產生。該階段在 III 型核酸內切酶 Dicer 的幫助下進一步進行。

• Dicer 酶有兩種型別，即 Dicer-I 和 Dicer-II。Dicer 酶也稱為 RNase III。

• Dicer I 和 Dicer II 在結構上同源，但具有不同的特徵，如 ATP 需求和底物特異性。

MicroRNA (miRNA)

• Dicer-1 酶的功能不依賴於三磷酸腺苷。

• Dicer-1 利用其蛋白質夥伴來結合雙鏈 RNA。

• Dicer1 與果蠅中發現的稱為 loqs 的蛋白質中的 dsRBD 相連。dsRBD 是雙鏈 RNA 的結構域。

• 存在於 miRNA 中的 loqs 蛋白啟用其功能，併為處理 miRNA 的特定活動提供方向。

• 結果，microRNA (miRNA) 控制基因表達。

• loqs 編碼三個 dsRBD，它們能夠產生兩種型別的蛋白質，即 PA 和 PB。

• PB 蛋白增加了 DC1 對 miRNA 前體的親和力。

小干擾 RNA (siRNA)

• Dicer-2 酶依賴於三磷酸腺苷。

• 它還表現出對雙鏈 RNA (dsRNA) 的底物特異性。

• 在結構上，Dicer-2 與 Dcr 1 幾乎相同。

• Dicer-2 也需要雙鏈 RNA (dsRNA) 結合蛋白。

• R2D2 是一種蛋白質。

• 當 R2D2 與特定的酶 RNase 結合發揮作用時，會形成異二聚體複合物。

• R2D2 由一個雙鏈 RNA (dsRNA) 結合結構域構成。

• 這些結果表明，R2D2 和 Dicer-2 的 dsRNA 結合結構域都對 R2D2 和 Dicer-2 複合物是必需的。

• dsRNA 將 siRNA 結合到 siRNA 誘導的沉默複合物 (siRISC) 中。

第二階段

效應物

• 在 RNA 干擾的下一階段，涉及引導鏈的結合。

• 引導鏈是單鏈，包含 microRNA (miRNA) 和小干擾 RNA (siRNA)。

• RNA 誘導的轉錄基因沉默起始 (RITS) 或 RNA 誘導的沉默複合物 (RISC) 是第二階段的效應物複合物。

RISC

• RNA 誘導的沉默複合物是 RISC 的全稱。

• RISC 是 PAZ PIWI 結構域的 PPD 蛋白。

• PIWI 由三百個氨基酸組成，位於蛋白質複合物的 C 端。

• PAZ 僅由一百個氨基酸組成，位於蛋白質複合物的中心。

• 在線蟲、節肢動物和脊索動物中，參與 siRNA 誘導沉默的 PPD 蛋白是 Agro2 和 hAgro2。

• 這些蛋白質能夠有效地進行 siRNA 介導的 mRNA 切割。

科學家證明，siRNA 結構中的微小變化會影響 RISC 複合物。對於特異性基因沉默，少量刺激足以對更多完整生物體產生影響。訊號強度可以透過 RNAi 沉默機制放大。

RNA 干擾應用

RNA 干擾的應用列在下面：

• 基因敲低 - 通常使用 RNA 干擾來研究培養細胞和模式物種中基因的活性。它也用於降低靶基因的表達。

• 功能基因組學 - 該技術有助於研究植物中的基因作圖和註釋。除此之外，它還用於研究麵包小麥。

• 醫學領域的應用 - RNA 干擾有助於抑制癌症、病毒感染和神經退行性疾病。RNA 干擾也用於治療細菌、病毒和寄生蟲感染。它還可以減輕疼痛和調節睡眠。

結論

在 RNA 干擾中，一小段 RNA 透過結合編碼這些蛋白質的信使 RNA (mRNA) 來關閉蛋白質翻譯。特定的 mRNA 編碼蛋白質合成。RNA 干擾 (RNAi) 調節基因的轉錄後機制。在這個過程中，小干擾 RNA (siRNA) 誘導同源信使 RNA (mRNA) 的序列特異性降解。在過去的十六年中，RNA 干擾廣泛應用於生物學研究和藥物開發。RNA 干擾在真核細胞中普遍存在。

常見問題

Q1. 核糖核酸的功能是什麼？

A1. 核糖核酸的主要功能是蛋白質合成。除此之外，核糖核酸還傳遞遺傳資訊，這些遺傳資訊被核糖體翻譯成不同型別的蛋白質。三種不同型別的 RNA，即 mRNA、tRNA 和 rRNA，用於蛋白質合成過程。

Q2. 你如何理解真核轉錄？

A2. 這種型別的轉錄也涉及四個步驟，即結合、起始、延伸和終止。在這種型別中，轉錄在轉錄因子的存在下發生。基於基因，有各種型別的 RNA 聚合酶分子可以轉錄 DNA。

Q3. 什麼是翻譯？

A3. 當 mRNA 資訊密碼被翻譯成蛋白質時，這被稱為翻譯。

Q4. 你如何理解三磷酸腺苷？

A4. 三磷酸腺苷通常被稱為 ATP。在真核細胞中，三磷酸腺苷是主要的能量來源。這種能量要麼儲存起來，要麼用於細胞中的各種細胞活動。

Q5. 你如何理解神經退行性疾病？

A5. 神經退行性疾病是神經系統疾病。它無法治癒，會慢慢損傷神經細胞。症狀因人而異。通常，它會影響身體的運動以及大腦的功能。