छोटे आरएनए. छोटे अणुओं के बड़े सौदे: छोटे आरएनए बैक्टीरिया जीन को कैसे व्यवस्थित करते हैं

लक्ष्य mRNA का विनाश छोटे हस्तक्षेप करने वाले RNA (siRNA) के प्रभाव में भी हो सकता है। आरएनए हस्तक्षेप आणविक जीव विज्ञान में नई क्रांतिकारी खोजों में से एक है, और इसके लेखकों को 2002 में इसके लिए नोबेल पुरस्कार मिला। हस्तक्षेप करने वाले आरएनए अन्य प्रकार के आरएनए से संरचना में बहुत भिन्न होते हैं और लगभग 21-28 नाइट्रोजन बेस लंबे दो पूरक आरएनए अणु होते हैं, जो डीएनए अणु में स्ट्रैंड की तरह एक दूसरे से जुड़े होते हैं। इस मामले में, दो अयुग्मित न्यूक्लियोटाइड हमेशा प्रत्येक siRNA श्रृंखला के किनारों पर रहते हैं। प्रभाव निम्नानुसार किया जाता है। जब एक siRNA अणु खुद को एक कोशिका के अंदर पाता है, तो पहले चरण में यह दो इंट्रासेल्युलर एंजाइमों - हेलिकेज़ और न्यूक्लियस के साथ एक कॉम्प्लेक्स में बंध जाता है। इस परिसर को आरआईएससी ( आर NA- मैंप्रेरित किया एसइलेंसिंग सीजटिल; मौन - अंग्रेजी चुप रहो, चुप रहो; साइलेंसिंग - साइलेंसिंग, किसी जीन को "बंद" करने की प्रक्रिया को अंग्रेजी और विशेष साहित्य में इसी तरह कहा जाता है)। इसके बाद, हेलिकेज़ siRNA स्ट्रैंड्स को खोलता है और अलग करता है, और न्यूक्लीज़ के साथ जटिल स्ट्रैंड्स (संरचना में एंटीसेंस) में से एक विशेष रूप से लक्ष्य mRNA के पूरक (इसके अनुरूप) क्षेत्र के साथ इंटरैक्ट करता है, जो न्यूक्लीज़ को इसे काटने की अनुमति देता है। दो भागों में. एमआरएनए के कटे हुए खंड फिर अन्य सेलुलर आरएनए न्यूक्लियस की कार्रवाई के संपर्क में आते हैं, जो उन्हें छोटे टुकड़ों में काट देता है।

पौधों और निचले पशु जीवों (कीड़ों) में पाए जाने वाले SiRNAs एक प्रकार की "इंट्रासेल्युलर प्रतिरक्षा" का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं जो उन्हें विदेशी आरएनए को पहचानने और जल्दी से नष्ट करने की अनुमति देता है। यदि वायरस युक्त आरएनए कोशिका में प्रवेश कर गया है, तो ऐसी सुरक्षा प्रणाली उसे बढ़ने से रोकेगी। यदि वायरस में डीएनए है, तो siRNA प्रणाली इसे वायरल प्रोटीन का उत्पादन करने से रोक देगी (क्योंकि इसके लिए आवश्यक mRNA को पहचाना और काटा जाएगा), और इस रणनीति का उपयोग करने से पूरे शरीर में इसका प्रसार धीमा हो जाएगा। यह स्थापित किया गया है कि siRNA प्रणाली अत्यंत भेदभावपूर्ण है: प्रत्येक siRNA केवल अपने विशिष्ट mRNA को पहचानेगा और नष्ट करेगा। siRNA के भीतर केवल एक न्यूक्लियोटाइड के प्रतिस्थापन से हस्तक्षेप प्रभाव में तेज कमी आती है। अब तक ज्ञात किसी भी जीन अवरोधक के पास अपने लक्ष्य जीन के लिए ऐसी असाधारण विशिष्टता नहीं है।

वर्तमान में, इस पद्धति का उपयोग मुख्य रूप से विभिन्न सेलुलर प्रोटीनों के कार्यों की पहचान करने के लिए वैज्ञानिक अनुसंधान में किया जाता है। हालाँकि, इसका उपयोग संभावित रूप से दवाएं बनाने के लिए भी किया जा सकता है।

आरएनए हस्तक्षेप की खोज ने एड्स और कैंसर के खिलाफ लड़ाई में नई आशा दी है। यह संभव है कि पारंपरिक एंटीवायरल और एंटीकैंसर थेरेपी के संयोजन में siRNA थेरेपी का उपयोग करके, एक शक्तिशाली प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है, जहां दो उपचारों के परिणामस्वरूप अकेले दिए गए प्रत्येक के साधारण योग की तुलना में अधिक चिकित्सीय प्रभाव होता है।

चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए स्तनधारी कोशिकाओं में siRNA हस्तक्षेप तंत्र का उपयोग करने के लिए, तैयार डबल-स्ट्रैंडेड siRNA अणुओं को कोशिकाओं में पेश किया जाना चाहिए। हालाँकि, ऐसी कई समस्याएँ हैं जो वर्तमान में इसे व्यवहार में लाने की अनुमति नहीं देती हैं, किसी भी खुराक के रूप को बनाने की तो बात ही छोड़ दें। सबसे पहले, रक्त में वे शरीर की रक्षा के पहले सोपान, एंजाइमों से प्रभावित होते हैं - न्युक्लिअसिज़, जो हमारे शरीर के लिए संभावित रूप से खतरनाक और असामान्य आरएनए के दोहरे स्ट्रैंड को काटता है। दूसरे, उनके नाम के बावजूद, छोटे आरएनए अभी भी काफी लंबे हैं, और, सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि वे एक नकारात्मक इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज ले जाते हैं, जिससे सेल में उनका निष्क्रिय प्रवेश असंभव हो जाता है। और तीसरा, सबसे महत्वपूर्ण प्रश्नों में से एक यह है कि स्वस्थ कोशिकाओं को प्रभावित किए बिना siRNA को केवल कुछ ("बीमार") कोशिकाओं में कैसे काम (या घुसना) किया जाए? और अंततः आकार का मुद्दा है. ऐसे सिंथेटिक siRNA का इष्टतम आकार समान 21-28 न्यूक्लियोटाइड है। यदि आप इसकी लंबाई बढ़ाते हैं, तो कोशिकाएं इंटरफेरॉन का उत्पादन करके और प्रोटीन संश्लेषण को कम करके प्रतिक्रिया करेंगी। दूसरी ओर, यदि आप 21 न्यूक्लियोटाइड से छोटे siRNA का उपयोग करने का प्रयास करते हैं, तो वांछित mRNA से इसके बंधन की विशिष्टता और RISC कॉम्प्लेक्स बनाने की क्षमता तेजी से कम हो जाती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इन समस्याओं पर काबू पाना न केवल siRNA थेरेपी के लिए, बल्कि सामान्य रूप से जीन थेरेपी के लिए भी महत्वपूर्ण है।

उन्हें हल करने में कुछ प्रगति पहले ही हो चुकी है। उदाहरण के लिए, वैज्ञानिक रासायनिक संशोधनों द्वारा siRNA अणुओं को अधिक कुशल बनाने का प्रयास कर रहे हैं। lipophilic, अर्थात्, कोशिका झिल्ली को बनाने वाली वसा में घुलने में सक्षम, और इस प्रकार कोशिका में siRNA के प्रवेश को सुविधाजनक बनाता है। और केवल कुछ ऊतकों के भीतर काम की विशिष्टता सुनिश्चित करने के लिए, जेनेटिक इंजीनियर अपने निर्माण में विशेष नियामक अनुभाग शामिल करते हैं, जो सक्रिय होते हैं और ऐसे निर्माण में निहित जानकारी को पढ़ने को ट्रिगर करते हैं (और इसलिए siRNA, यदि यह वहां शामिल है), केवल कुछ कोशिकाओं के ऊतकों में।

तो, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो स्कूल ऑफ मेडिसिन के शोधकर्ताओं ने छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए (siRNA) को वितरित करने के लिए एक नई प्रभावी प्रणाली विकसित की है, जो कोशिकाओं में कुछ प्रोटीन के उत्पादन को दबा देती है। यह प्रणाली विभिन्न प्रकार के कैंसर ट्यूमर के लिए विशिष्ट दवा वितरण के लिए प्रौद्योगिकी का आधार बननी चाहिए। शोध का नेतृत्व करने वाले प्रोफेसर स्टीवन डाउडी बताते हैं, "छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए, जो आरएनए हस्तक्षेप नामक एक प्रक्रिया को अंजाम देते हैं, उनमें कैंसर के इलाज की अविश्वसनीय क्षमता है।" प्रौद्योगिकी स्वस्थ कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाए बिना कोशिकाओं की आबादी - प्राथमिक ट्यूमर और मेटास्टेसिस दोनों में दवाएं पहुंचाती है।''

कई वर्षों से, डाउडी और उनके सहयोगी छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए की कैंसर विरोधी क्षमता का अध्ययन कर रहे हैं। हालाँकि, पारंपरिक siRNAs छोटे, नकारात्मक रूप से आवेशित अणु होते हैं, जिन्हें उनके गुणों के कारण कोशिकाओं तक पहुँचाना बेहद मुश्किल होता है। इसे हासिल करने के लिए वैज्ञानिकों ने शॉर्ट सिग्नलिंग प्रोटीन पीटीडी (पेप्टाइड ट्रांसडक्शन डोमेन) का इस्तेमाल किया। पहले, इसके उपयोग से 50 से अधिक "हाइब्रिड प्रोटीन" बनाए गए थे, जिसमें पीटीडी को ट्यूमर दबाने वाले प्रोटीन के साथ जोड़ा गया था।

हालाँकि, केवल siRNA को PTD से जोड़ने से कोशिका में RNA की डिलीवरी नहीं होती है: siRNA नकारात्मक रूप से चार्ज होता है, PTD सकारात्मक रूप से चार्ज होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक घने RNA-प्रोटीन समूह का निर्माण होता है जो कोशिका झिल्ली में स्थानांतरित नहीं होता है। इसलिए शोधकर्ताओं ने पहले पीटीडी को एक प्रोटीन आरएनए-बाइंडिंग डोमेन से जोड़ा, जिसने siRNA के नकारात्मक चार्ज को बेअसर कर दिया (परिणामस्वरूप पीटीडी-डीआरबीडी नामक एक संलयन प्रोटीन उत्पन्न हुआ)। ऐसा आरएनए-प्रोटीन कॉम्प्लेक्स आसानी से कोशिका झिल्ली से गुजरता है और कोशिका कोशिका द्रव्य में प्रवेश करता है, जहां यह विशेष रूप से मैसेंजर आरएनए प्रोटीन को रोकता है जो ट्यूमर के विकास को सक्रिय करता है।

कोशिकाओं में siRNA पहुंचाने के लिए PTD-DRBD फ़्यूज़न प्रोटीन की क्षमता का परीक्षण करने के लिए, वैज्ञानिकों ने मानव फेफड़ों के कैंसर से प्राप्त सेल लाइन का उपयोग किया। पीटीडी-डीआरबीडी-एसआईआरएनए के साथ कोशिकाओं का इलाज करने के बाद, यह पाया गया कि ट्यूमर कोशिकाएं सीआरएनए के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील थीं, जबकि सामान्य कोशिकाओं (टी कोशिकाओं, एंडोथेलियल कोशिकाओं और भ्रूण स्टेम कोशिकाओं को नियंत्रण के रूप में इस्तेमाल किया गया था) में, जहां ऑन्कोजेनिक का कोई बढ़ा हुआ उत्पादन नहीं था। प्रोटीन, कोई विषाक्त प्रभाव नहीं देखा गया।

इस विधि को विभिन्न ट्यूमर प्रोटीनों को दबाने के लिए विभिन्न siRNAs का उपयोग करके विभिन्न संशोधनों के अधीन किया जा सकता है - न केवल अधिक मात्रा में उत्पादित, बल्कि उत्परिवर्ती भी। ट्यूमर के दोबारा होने की स्थिति में थेरेपी को संशोधित करना भी संभव है, जो आमतौर पर नए उत्परिवर्तन के कारण कीमोथेरेपी दवाओं के प्रति प्रतिरोधी हो जाते हैं।

ऑन्कोलॉजिकल रोग बहुत परिवर्तनशील होते हैं, और ट्यूमर सेल प्रोटीन की आणविक विशेषताएं प्रत्येक रोगी के लिए अलग-अलग होती हैं। कार्य के लेखकों का मानना ​​है कि इस स्थिति में, छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए का उपयोग चिकित्सा के लिए सबसे तर्कसंगत दृष्टिकोण है।

छोटे आरएनए जो हेयरपिन बनाते हैं, या छोटे आरएनए जो हेयरपिन बनाते हैं (shRNA शॉर्ट हेयरपिन आरएनए, छोटे हेयरपिन आरएनए) छोटे आरएनए के अणु जो द्वितीयक संरचना में घने हेयरपिन बनाते हैं। अभिव्यक्ति को बंद करने के लिए ShRNAs का उपयोग किया जा सकता है... ...विकिपीडिया

आरएनए पोलीमरेज़- प्रतिकृति के दौरान टी. एक्वाटिकस कोशिका से। एंजाइम के कुछ तत्वों को पारदर्शी बनाया जाता है, और आरएनए और डीएनए श्रृंखलाएं अधिक स्पष्ट रूप से दिखाई देती हैं। मैग्नीशियम आयन (पीला) एंजाइम के सक्रिय स्थल पर स्थित होता है। आरएनए पोलीमरेज़ एक एंजाइम है जो ... विकिपीडिया करता है

आरएनए हस्तक्षेप- लेंटवायरस-आधारित वेक्टर और स्तनधारी कोशिकाओं में आरएनए हस्तक्षेप के तंत्र का उपयोग करके हेयरपिन युक्त छोटे आरएनए की डिलीवरी आरएनए हस्तक्षेप (एक ... विकिपीडिया)

आरएनए जीन- नॉन-कोडिंग आरएनए (एनसीआरएनए) आरएनए अणु हैं जिनका प्रोटीन में अनुवाद नहीं किया जाता है। पहले प्रयुक्त पर्यायवाची, छोटा आरएनए (एसएमआरएनए, छोटा आरएनए), अब उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि कुछ गैर-कोडिंग आरएनए बहुत हो सकते हैं ... विकिपीडिया

छोटे परमाणु आरएनए- (एसएनआरएनए, एसएनआरएनए) आरएनए का एक वर्ग जो यूकेरियोटिक कोशिकाओं के केंद्रक में पाया जाता है। वे आरएनए पोलीमरेज़ II या आरएनए पोलीमरेज़ III द्वारा प्रतिलेखित होते हैं और स्प्लिसिंग (अपरिपक्व एमआरएनए से इंट्रॉन को हटाना), विनियमन ... विकिपीडिया जैसी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं।

छोटे न्यूक्लियर आरएनए- (snoRNA, अंग्रेजी snoRNA) राइबोसोमल आरएनए के रासायनिक संशोधनों (मिथाइलेशन और स्यूडोउरिडाइलेशन) के साथ-साथ टीआरएनए और छोटे परमाणु आरएनए में शामिल छोटे आरएनए का एक वर्ग। MeSH वर्गीकरण के अनुसार, छोटे न्यूक्लियर आरएनए को एक उपसमूह माना जाता है... विकिपीडिया

छोटे परमाणु (कम आणविक भार परमाणु) आरएनए- विषम परमाणु आरएनए से जुड़े छोटे परमाणु आरएनए (100,300 न्यूक्लियोटाइड) का एक व्यापक समूह (105,106), नाभिक के छोटे राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन कणिकाओं का हिस्सा हैं; एम.एन.आर.एन.ए. स्प्लिसिंग प्रणाली का एक आवश्यक घटक हैं... ...

छोटे साइटोप्लाज्मिक आरएनए- छोटे (100-300 न्यूक्लियोटाइड) आरएनए अणु, छोटे परमाणु आरएनए के समान, साइटोप्लाज्म में स्थानीयकृत होते हैं। [अरेफ़ेयेव वी.ए., लिसोवेंको एल.ए. आनुवंशिक शब्दों का अंग्रेजी-रूसी व्याख्यात्मक शब्दकोश 1995 407 पीपी.] विषय आनुवंशिकी एन स्काइर्प्सस्मॉल साइटोप्लाज्मिक... ... तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका

वर्ग यू छोटे परमाणु आरएनए- प्रोटीन से जुड़े छोटे (60 से 400 न्यूक्लियोटाइड्स से) आरएनए अणुओं का एक समूह जो स्प्लिकोम की सामग्री का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाते हैं और इंट्रॉन के छांटने की प्रक्रिया में शामिल होते हैं; अच्छी तरह से अध्ययन किए गए 5 Usn प्रकारों में से 4 में, U1, U2, U4 और U5 RNAs 5 हैं... ... तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका

आरएनए बायोमार्कर- * आरएनए बायोमार्कर * आरएनए बायोमार्कर बड़ी संख्या में मानव प्रतिलेख हैं जो प्रोटीन संश्लेषण (एनएसबीआरएनए या एनपीसीआरएनए) को एनकोड नहीं करते हैं। ज्यादातर मामलों में, छोटे (miRNA, snoRNA) और लंबे (एंटीसेंस RNA, dsRNA और अन्य प्रकार के) RNA अणु होते हैं... ... आनुवंशिकी। विश्वकोश शब्दकोश

पुस्तकें

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• नैदानिक ​​आनुवंशिकी. पाठ्यपुस्तक (+सीडी), बोचकोव निकोले पावलोविच, पूज्यरेव वालेरी पावलोविच, स्मिरनिखिना स्वेतलाना अनातोल्येवना। चिकित्सा विज्ञान और अभ्यास के विकास के संबंध में सभी अध्यायों को संशोधित और पूरक किया गया है। बहुकारकीय रोग, रोकथाम, वंशानुगत रोगों का उपचार,… पर अध्याय

एक जीवित कोशिका में, नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच सूचना का प्रवाह कभी नहीं सूखता है, लेकिन इसके सभी "घुमावों" को समझना और इसमें एन्कोड की गई जानकारी को समझना वास्तव में एक कठिन कार्य है। पिछली शताब्दी के जीव विज्ञान में सबसे महत्वपूर्ण सफलताओं में से एक को सूचना (या मैट्रिक्स) आरएनए (एमआरएनए या एमआरएनए) अणुओं की खोज माना जा सकता है, जो नाभिक (गुणसूत्रों से) से साइटोप्लाज्म तक सूचना "संदेश" ले जाने वाले मध्यस्थ के रूप में कार्य करते हैं। . प्रोटीन संश्लेषण में आरएनए की निर्णायक भूमिका की भविष्यवाणी 1939 में थॉर्बजर्न कैस्परसन के काम में की गई थी ( टोरबजर्न कैस्परसन), जीन ब्रैचेट ( जीन ब्रैचेट) और जैक शुल्त्स ( जैक शुल्त्स), और 1971 में जॉर्ज मार्बीस ( जॉर्ज मार्बैक्स) इस प्रोटीन को एन्कोडिंग करने वाले पहले पृथक खरगोश मैसेंजर आरएनए को इंजेक्ट करके मेंढक के अंडाणुओं में हीमोग्लोबिन संश्लेषण शुरू किया।

1956-1957 में सोवियत संघ में, ए.एन. बेलोज़ेर्स्की और ए.एस. स्पिरिन ने स्वतंत्र रूप से एमआरएनए के अस्तित्व को साबित किया, और यह भी पता लगाया कि एक कोशिका में आरएनए का बड़ा हिस्सा टेम्पलेट नहीं है, बल्कि राइबोसोमल आरएनए(आरआरएनए)। राइबोसोमल आरएनए - सेलुलर आरएनए का दूसरा "मुख्य" प्रकार - सभी जीवों में राइबोसोम का "कंकाल" और कार्यात्मक केंद्र बनाता है; यह आरआरएनए (और प्रोटीन नहीं) है जो प्रोटीन संश्लेषण के मुख्य चरणों को नियंत्रित करता है। उसी समय, आरएनए के तीसरे "मुख्य" प्रकार का वर्णन और अध्ययन किया गया - स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए), जो दो अन्य - एमआरएनए और आरआरएनए के साथ मिलकर एक एकल प्रोटीन-संश्लेषण परिसर बनाते हैं। काफी लोकप्रिय "आरएनए विश्व" परिकल्पना के अनुसार, यह न्यूक्लिक एसिड ही था जो पृथ्वी पर जीवन के मूल में था।

इस तथ्य के कारण कि आरएनए डीएनए की तुलना में बहुत अधिक हाइड्रोफिलिक है (राइबोज के साथ डीऑक्सीराइबोज के प्रतिस्थापन के कारण), यह अधिक लचीला है और कोशिका में अपेक्षाकृत स्वतंत्र रूप से घूम सकता है, और इसलिए आनुवंशिक जानकारी (एमआरएनए) की अल्पकालिक प्रतिकृतियां प्रदान करता है। उस स्थान पर जहां यह प्रोटीन संश्लेषण शुरू करता है। हालाँकि, इससे जुड़ी "असुविधा" पर ध्यान देना उचित है - आरएनए बहुत अस्थिर है। यह डीएनए (यहां तक ​​कि एक कोशिका के अंदर भी) की तुलना में बहुत खराब तरीके से संग्रहित होता है और स्थितियों (तापमान, पीएच) में थोड़े से बदलाव पर खराब हो जाता है। "स्वयं" अस्थिरता के अलावा, एक बड़ा योगदान राइबोन्यूक्लिअस (या आरएनएसेस) का है - आरएनए-क्लीविंग एंजाइमों का एक वर्ग जो बहुत स्थिर और "सर्वव्यापी" है - यहां तक ​​कि प्रयोगकर्ता के हाथों की त्वचा में भी इन एंजाइमों को नकारने के लिए पर्याप्त मात्रा में होता है संपूर्ण प्रयोग. इस वजह से, आरएनए के साथ काम करना प्रोटीन या डीएनए की तुलना में बहुत अधिक कठिन है - बाद वाले को आम तौर पर बिना किसी क्षति के सैकड़ों हजारों वर्षों तक संग्रहीत किया जा सकता है।

काम के दौरान शानदार देखभाल, ट्राई-डिस्टिलेट, बाँझ दस्ताने, डिस्पोजेबल प्रयोगशाला कांच के बर्तन - यह सब आरएनए क्षरण को रोकने के लिए आवश्यक है, लेकिन ऐसे मानकों को बनाए रखना हमेशा संभव नहीं था। इसलिए, लंबे समय तक, उन्होंने आरएनए के छोटे "टुकड़ों" पर ध्यान नहीं दिया, जो अनिवार्य रूप से समाधानों को दूषित करते थे। हालाँकि, समय के साथ, यह स्पष्ट हो गया कि, कार्य क्षेत्र की बाँझपन को बनाए रखने के सभी प्रयासों के बावजूद, "मलबा" स्वाभाविक रूप से खोजा जाता रहा, और फिर यह पता चला कि हजारों छोटे डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए हमेशा साइटोप्लाज्म में मौजूद होते हैं। , बहुत विशिष्ट कार्य करते हैं, और कोशिकाओं और जीव के सामान्य विकास के लिए बिल्कुल आवश्यक हैं।

आरएनए हस्तक्षेप का सिद्धांत

फार्मासिस्ट भी siRNA के उपयोग की संभावना में रुचि रखने लगे हैं, क्योंकि व्यक्तिगत जीन के कामकाज को विशेष रूप से विनियमित करने की क्षमता कई बीमारियों के इलाज में अभूतपूर्व संभावनाओं का वादा करती है। छोटे आकार और कार्रवाई की उच्च विशिष्टता siRNA-आधारित दवाओं की उच्च प्रभावकारिता और कम विषाक्तता का वादा करती है; हालाँकि समस्या का समाधान करें वितरणशरीर में रोगग्रस्त कोशिकाओं पर siRNA अभी तक सफल नहीं हो पाया है - इसका कारण इन अणुओं की कमजोरी और नाजुकता है। और यद्यपि दर्जनों टीमें अब इन "जादुई गोलियों" को बिल्कुल लक्ष्य (रोगग्रस्त अंगों के अंदर) तक निर्देशित करने का एक तरीका खोजने की कोशिश कर रही हैं, लेकिन उन्हें अभी तक दृश्यमान सफलता नहीं मिली है। इसके अलावा और भी मुश्किलें हैं. उदाहरण के लिए, एंटीवायरल थेरेपी के मामले में, siRNA की क्रिया की उच्च चयनात्मकता नुकसानदेह हो सकती है - चूंकि वायरस तेजी से उत्परिवर्तित होते हैं, इसलिए संशोधित स्ट्रेन थेरेपी की शुरुआत में चयनित siRNA के प्रति संवेदनशीलता बहुत जल्दी खो देगा: यह ज्ञात है कि siRNA में केवल एक न्यूक्लियोटाइड को प्रतिस्थापित करने से हस्तक्षेप प्रभाव में उल्लेखनीय कमी आती है।

इस बिंदु पर यह फिर से याद करने लायक है - siRNAs की खोज की गई थी केवल पौधों, अकशेरुकी और एककोशिकीय जीवों में; यद्यपि आरएनए हस्तक्षेप (डाइसर, आरआईएससी कॉम्प्लेक्स) के लिए प्रोटीन के होमोलॉग उच्च जानवरों में भी मौजूद हैं, पारंपरिक तरीकों से siRNAs का पता नहीं लगाया गया था। कैसा आश्चर्य हुआ जब कृत्रिम रूप से पेश किया गयासिंथेटिक siRNA एनालॉग्स ने स्तनधारी कोशिका संस्कृतियों में एक मजबूत विशिष्ट खुराक-निर्भर प्रभाव पैदा किया! इसका मतलब यह था कि कशेरुक कोशिकाओं में, आरएनए हस्तक्षेप को अधिक जटिल प्रतिरक्षा प्रणालियों द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया गया था, बल्कि जीवों के साथ विकसित हुआ, कुछ और "उन्नत" में बदल गया। नतीजतन, स्तनधारियों में siRNAs के सटीक एनालॉग्स की नहीं, बल्कि उनके विकासवादी उत्तराधिकारियों की तलाश करना आवश्यक था।

प्लेयर #2 - माइक्रोआरएनए

दरअसल, आरएनए हस्तक्षेप के विकासात्मक रूप से काफी प्राचीन तंत्र के आधार पर, अधिक विकसित जीवों में जीन के संचालन को नियंत्रित करने के लिए दो विशेष प्रणालियां दिखाई दीं, जिनमें से प्रत्येक छोटे आरएनए के अपने समूह का उपयोग करती है - माइक्रो RNA(माइक्रोआरएनए) और piRNA(piRNA, Piwi-इंटरैक्टिंग RNA)। दोनों प्रणालियाँ स्पंज और कोइलेंटरेट्स में दिखाई दीं और उनके साथ मिलकर विकसित हुईं, siRNA और "नग्न" RNA हस्तक्षेप के तंत्र को विस्थापित किया। प्रतिरक्षा प्रदान करने में उनकी भूमिका कम हो रही है, क्योंकि इस कार्य को सेलुलर प्रतिरक्षा के अधिक उन्नत तंत्र, विशेष रूप से, इंटरफेरॉन प्रणाली द्वारा ले लिया गया है। हालाँकि, यह प्रणाली इतनी संवेदनशील है कि इसे siRNA द्वारा भी ट्रिगर किया जाता है: एक स्तनधारी कोशिका में छोटे डबल-स्ट्रैंडेड RNA की उपस्थिति एक "अलार्म सिग्नल" को ट्रिगर करती है (इंटरफेरॉन के स्राव को सक्रिय करती है और इंटरफेरॉन-निर्भर जीन की अभिव्यक्ति का कारण बनती है, जो सभी अनुवाद प्रक्रियाओं को पूरी तरह से अवरुद्ध कर देता है)। इस संबंध में, उच्च जानवरों में आरएनए हस्तक्षेप का तंत्र मुख्य रूप से माइक्रोआरएनए और पीआईआरएनए द्वारा मध्यस्थ होता है - एक विशिष्ट संरचना वाले एकल-फंसे अणु जो इंटरफेरॉन सिस्टम द्वारा पता नहीं लगाए जाते हैं।

जैसे-जैसे जीनोम अधिक जटिल होता गया, माइक्रोआरएनए और पीआईआरएनए प्रतिलेखन और अनुवाद के नियमन में तेजी से शामिल होते गए। समय के साथ, वे जीनोम विनियमन की एक अतिरिक्त, सटीक और सूक्ष्म प्रणाली में बदल गए। SiRNA के विपरीत, माइक्रोआरएनए और पीआईआरएनए (2001 में खोजे गए, बॉक्स 3 देखें) विदेशी डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए अणुओं से उत्पन्न नहीं होते हैं, लेकिन शुरू में मेजबान जीनोम में एन्कोड किए जाते हैं।

मिलें: माइक्रोआरएनए

माइक्रोआरएनए अग्रदूत को आरएनए पोलीमरेज़ II द्वारा जीनोमिक डीएनए के दोनों स्ट्रैंड से स्थानांतरित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक मध्यवर्ती रूप - प्री-माइक्रोआरएनए - की उपस्थिति होती है, जिसमें सामान्य एमआरएनए - एम 7 जी-कैप और पॉलीए टेल की विशेषताएं होती हैं। यह अग्रदूत केंद्र में दो एकल-फंसे "पूंछ" और कई अयुग्मित न्यूक्लियोटाइड के साथ एक लूप बनाता है (चित्र 3)। ऐसा लूप दो-चरणीय प्रसंस्करण से गुजरता है (चित्र 4): सबसे पहले, एंडोन्यूक्लाइज ड्रोसा हेयरपिन से एकल-फंसे हुए आरएनए "पूंछ" को काट देता है, जिसके बाद एक्साइज हेयरपिन (प्री-माइक्रोआरएनए) को साइटोप्लाज्म में निर्यात किया जाता है, जहां इसे इसे डिसर द्वारा पहचाना जाता है, जो दो और कट बनाता है (एक डबल-स्ट्रैंडेड अनुभाग काट दिया जाता है, जो चित्र 3 में रंग द्वारा दर्शाया गया है)। इस रूप में, siRNA के समान परिपक्व माइक्रोआरएनए, आरआईएससी कॉम्प्लेक्स में शामिल है।

चित्र 3. एक डबल-स्ट्रैंडेड माइक्रोआरएनए अग्रदूत अणु की संरचना।मुख्य विशेषताएं: हेयरपिन बनाने वाले संरक्षित अनुक्रमों की उपस्थिति; 3′ सिरे पर दो "अतिरिक्त" न्यूक्लियोटाइड के साथ एक पूरक प्रतिलिपि (माइक्रोआरएनए*) की उपस्थिति; एक विशिष्ट अनुक्रम (2-8 बीपी) जो एंडोन्यूक्लिअस के लिए एक पहचान स्थल बनाता है। माइक्रोआरएनए को ही लाल रंग में हाइलाइट किया गया है - डिसर इसे ही काटता है।

कई माइक्रोआरएनए की क्रिया का तंत्र siRNAs की क्रिया के समान है: आरआईएससी प्रोटीन कॉम्प्लेक्स के हिस्से के रूप में एक छोटा (21-25 न्यूक्लियोटाइड) एकल-फंसे आरएनए, 3′ अनअनुवादित क्षेत्र में पूरक साइट के लिए उच्च विशिष्टता के साथ बांधता है। लक्ष्य एमआरएनए। बाइंडिंग से एगो प्रोटीन द्वारा एमआरएनए का विघटन होता है। हालाँकि, माइक्रोआरएनए की गतिविधि (siRNA की तुलना में) पहले से ही अधिक विभेदित है - यदि पूरकता पूर्ण नहीं है, तो लक्ष्य mRNA को अपमानित नहीं किया जा सकता है, लेकिन केवल विपरीत रूप से अवरुद्ध किया जा सकता है (कोई अनुवाद नहीं होगा)। उसी आरआईएससी कॉम्प्लेक्स का भी उपयोग किया जा सकता है कृत्रिम रूप से पेश किया गया siRNA. यह बताता है कि क्यों प्रोटोजोआ के अनुरूप बने siRNA स्तनधारियों में भी सक्रिय हैं।

इस प्रकार, हम उच्च (द्विपक्षीय रूप से सममित) जीवों में आरएनए हस्तक्षेप की कार्रवाई के तंत्र के चित्रण को एक आंकड़े में माइक्रोआरएनए और जैव-तकनीकी रूप से पेश किए गए siRNAs (चित्र 5) के क्रिया आरेख को जोड़कर पूरक कर सकते हैं।

चित्र 5. कृत्रिम माइक्रोआरएनए और सीआरएनए की क्रिया की सामान्यीकृत योजना(कृत्रिम siRNAs को विशेष प्लास्मिड का उपयोग करके कोशिका में पेश किया जाता है - siRNA वेक्टर को लक्षित करना).

माइक्रोआरएनए के कार्य

माइक्रोआरएनए के शारीरिक कार्य बेहद विविध हैं - वास्तव में, वे ओटोजेनेसिस के मुख्य गैर-प्रोटीन नियामकों के रूप में कार्य करते हैं। माइक्रोआरएनए रद्द नहीं करते हैं, बल्कि जीन विनियमन (उत्प्रेरक, दमनकर्ता, क्रोमैटिन संघनन, आदि) की "शास्त्रीय" योजना को पूरक करते हैं। इसके अलावा, माइक्रोआरएनए का संश्लेषण स्वयं जटिल रूप से विनियमित होता है (माइक्रोआरएनए के कुछ पूल इंटरफेरॉन, इंटरल्यूकिन्स, ट्यूमर नेक्रोसिस फैक्टर α (टीएनएफ-α) और कई अन्य साइटोकिन्स द्वारा चालू किए जा सकते हैं)। परिणामस्वरूप, हजारों जीनों के "ऑर्केस्ट्रा" को ट्यून करने का एक बहु-स्तरीय नेटवर्क उभरता है, जो अपनी जटिलता और लचीलेपन में अद्भुत है, लेकिन यह यहीं समाप्त नहीं होता है।

माइक्रोआरएनए siRNAs की तुलना में अधिक "सार्वभौमिक" हैं: "वार्ड" जीन को 100% पूरक होना जरूरी नहीं है - विनियमन भी आंशिक बातचीत के माध्यम से किया जाता है। आज, आणविक जीवविज्ञान में सबसे गर्म विषयों में से एक माइक्रोआरएनए की खोज है जो ज्ञात शारीरिक प्रक्रियाओं के वैकल्पिक नियामकों के रूप में कार्य करता है। उदाहरण के लिए, पौधों, ड्रोसोफिला और नेमाटोड में कोशिका चक्र और एपोप्टोसिस के नियमन में शामिल माइक्रोआरएनए का पहले ही वर्णन किया जा चुका है; मनुष्यों में, माइक्रोआरएनए प्रतिरक्षा प्रणाली और हेमटोपोइएटिक स्टेम कोशिकाओं के विकास को नियंत्रित करते हैं। बायोचिप-आधारित प्रौद्योगिकियों (माइक्रो-एरे स्क्रीनिंग) के उपयोग से पता चला है कि छोटे आरएनए के पूरे पूल कोशिका जीवन के विभिन्न चरणों में चालू और बंद होते हैं। जैविक प्रक्रियाओं के लिए दर्जनों विशिष्ट माइक्रोआरएनए की पहचान की गई है, जिनकी अभिव्यक्ति का स्तर कुछ शर्तों के तहत हजारों बार बदलता है, जो इन प्रक्रियाओं की असाधारण नियंत्रणीयता पर जोर देता है।

कुछ समय पहले तक, यह माना जाता था कि माइक्रोआरएनए केवल जीन के काम को पूरी तरह या आंशिक रूप से दबाते हैं। हालाँकि, हाल ही में यह पता चला है कि कोशिका की स्थिति के आधार पर माइक्रोआरएनए की क्रिया मौलिक रूप से भिन्न हो सकती है! सक्रिय रूप से विभाजित होने वाली कोशिका में, माइक्रोआरएनए एमआरएनए के 3′ क्षेत्र में एक पूरक अनुक्रम से जुड़ता है और प्रोटीन संश्लेषण (अनुवाद) को रोकता है। हालाँकि, आराम या तनाव की स्थिति में (उदाहरण के लिए, जब खराब वातावरण में बढ़ रहा हो), वही घटना बिल्कुल विपरीत प्रभाव की ओर ले जाती है - लक्ष्य प्रोटीन के संश्लेषण में वृद्धि!

माइक्रोआरएनए का विकास

उच्च जीवों में माइक्रोआरएनए किस्मों की संख्या अभी तक पूरी तरह से स्थापित नहीं हुई है - कुछ आंकड़ों के अनुसार, यह प्रोटीन-कोडिंग जीन की संख्या का 1% से अधिक है (उदाहरण के लिए, मनुष्यों में, वे कहते हैं कि 700 माइक्रोआरएनए हैं, और यह संख्या है) लगातार बढ़ रहा है)। माइक्रोआरएनए सभी जीनों के लगभग 30% की गतिविधि को नियंत्रित करते हैं (उनमें से कई के लक्ष्य अभी तक ज्ञात नहीं हैं), और सर्वव्यापी और ऊतक-विशिष्ट दोनों अणु हैं - उदाहरण के लिए, माइक्रोआरएनए का एक ऐसा महत्वपूर्ण पूल रक्त स्टेम की परिपक्वता को नियंत्रित करता है कोशिकाएं.

विभिन्न जीवों के विभिन्न ऊतकों में व्यापक अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल और माइक्रोआरएनए की जैविक व्यापकता एक विकासवादी प्राचीन उत्पत्ति का संकेत देती है। माइक्रोआरएनए सबसे पहले नेमाटोड में खोजे गए थे, और लंबे समय तक यह माना जाता था कि ये अणु केवल स्पंज और कोइलेंटरेट्स में दिखाई देते हैं; हालाँकि, बाद में उन्हें एककोशिकीय शैवाल में खोजा गया। दिलचस्प बात यह है कि जैसे-जैसे जीव अधिक जटिल होते जाते हैं, miRNA पूल की संख्या और विविधता भी बढ़ती जाती है। यह अप्रत्यक्ष रूप से इंगित करता है कि इन जीवों की जटिलता, विशेष रूप से, माइक्रोआरएनए के कामकाज द्वारा प्रदान की जाती है। miRNAs का संभावित विकास चित्र 6 में दिखाया गया है।

चित्र 6. विभिन्न जीवों में माइक्रोआरएनए विविधता।जीव का संगठन जितना ऊँचा होता है, उसमें उतने ही अधिक माइक्रोआरएनए पाए जाते हैं (कोष्ठकों में संख्या)। जिन प्रजातियों में वे पाए गए थे उन्हें लाल रंग में हाइलाइट किया गया है। अकेलामाइक्रोआरएनए.

निम्नलिखित तथ्यों के आधार पर siRNA और माइक्रोआरएनए के बीच एक स्पष्ट विकासवादी संबंध बनाया जा सकता है:

• दोनों प्रकार की क्रिया विनिमेय है और समजात प्रोटीन द्वारा मध्यस्थ होती है;
• स्तनधारी कोशिकाओं में विशेष रूप से पेश किए गए siRNAs वांछित जीन को "बंद" कर देते हैं (इंटरफेरॉन सुरक्षा के कुछ सक्रियण के बावजूद);
• अधिक से अधिक प्राचीन जीवों में माइक्रोआरएनए की खोज की जा रही है।

ये और अन्य डेटा एक सामान्य "पूर्वज" से दोनों प्रणालियों की उत्पत्ति का सुझाव देते हैं। यह ध्यान रखना भी दिलचस्प है कि प्रोटीन एंटीबॉडी के एक स्वतंत्र अग्रदूत के रूप में "आरएनए" प्रतिरक्षा आरएनए पर आधारित जीवन के पहले रूपों की उत्पत्ति के सिद्धांत की पुष्टि करती है, न कि प्रोटीन पर (याद रखें कि यह शिक्षाविद ए.एस. स्पिरिन का पसंदीदा सिद्धांत है) .

आप जितना आगे बढ़ते हैं, यह उतना ही अधिक भ्रमित करने वाला होता जाता है। प्लेयर #3 - पीआईआरएनए

जबकि आण्विक जीव विज्ञान के क्षेत्र में केवल दो "खिलाड़ी" थे - siRNA और माइक्रोआरएनए - आरएनए हस्तक्षेप का मुख्य "उद्देश्य" पूरी तरह से स्पष्ट लग रहा था। वास्तव में: विभिन्न जीवों में समजातीय लघु आरएनए और प्रोटीन का एक समूह समान कार्य करता है; जैसे-जैसे जीव अधिक जटिल होते जाते हैं, वैसे-वैसे कार्यक्षमता भी बढ़ती जाती है।

हालाँकि, विकास की प्रक्रिया में, प्रकृति ने आरएनए हस्तक्षेप के उसी सफल सिद्धांत के आधार पर एक और, विकासवादी रूप से नवीनतम और अत्यधिक विशिष्ट प्रणाली बनाई। हम बात कर रहे हैं पीआईआरएनए (piRNA, से) के बारे में पिवी-इंटरैक्शन आरएनए).

जीनोम जितना अधिक जटिल रूप से व्यवस्थित होता है, जीव उतना ही अधिक विकसित और अनुकूलित होता है (या इसके विपरीत? ;-)। हालाँकि, जीनोम जटिलता में वृद्धि का एक नकारात्मक पहलू भी है: एक जटिल आनुवंशिक प्रणाली बन जाती है अस्थिर. इससे जीनोम की अखंडता को बनाए रखने के लिए जिम्मेदार तंत्र की आवश्यकता होती है - अन्यथा डीएनए का सहज "मिश्रण" इसे आसानी से अक्षम कर देगा। मोबाइल आनुवंशिक तत्व ( एमजीई) - जीनोम अस्थिरता के मुख्य कारकों में से एक - छोटे अस्थिर क्षेत्र हैं जिन्हें स्वायत्त रूप से प्रतिलेखित किया जा सकता है और पूरे जीनोम में स्थानांतरित किया जा सकता है। ऐसे ट्रांसपोज़ेबल तत्वों के सक्रिय होने से गुणसूत्रों में कई डीएनए टूट जाते हैं, जिसके घातक परिणाम हो सकते हैं।

एमजीई की संख्या जीनोम आकार के साथ गैर-रैखिक रूप से बढ़ती है, और उनकी गतिविधि को नियंत्रित किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, जानवर, सहसंयोजक से शुरू करके, आरएनए हस्तक्षेप की समान घटना का उपयोग करते हैं। यह कार्य छोटे आरएनए द्वारा भी किया जाता है, लेकिन उन पर नहीं जिनकी चर्चा पहले ही की जा चुकी है, बल्कि उनमें से एक तीसरे प्रकार - पीआईआरएनए द्वारा किया जाता है।

पीआईआरएनए का "पोर्ट्रेट"।

पीआईआरएनए के कार्य

पीआईआरएनए का मुख्य कार्य प्रतिलेखन और अनुवाद के स्तर पर एमजीई गतिविधि को दबाना है। ऐसा माना जाता है कि पीआईआरएनए केवल भ्रूणजनन के दौरान सक्रिय होते हैं, जब अप्रत्याशित जीनोम फेरबदल विशेष रूप से खतरनाक होता है और भ्रूण की मृत्यु हो सकती है। यह तर्कसंगत है - जब प्रतिरक्षा प्रणाली ने अभी तक काम करना शुरू नहीं किया है, तो भ्रूण की कोशिकाओं को कुछ सरल लेकिन प्रभावी सुरक्षा की आवश्यकता होती है। भ्रूण को प्लेसेंटा (या अंडे के छिलके) द्वारा बाहरी रोगजनकों से विश्वसनीय रूप से संरक्षित किया जाता है। लेकिन इसके अलावा, अंतर्जात (आंतरिक) वायरस, मुख्य रूप से एमजीई से बचाव भी आवश्यक है।

पीआईआरएनए की इस भूमिका की पुष्टि अनुभव द्वारा की गई है - "नॉकआउट" या एगो3, पिवी या एयूबी जीन के उत्परिवर्तन से गंभीर विकास संबंधी विकार होते हैं (और ऐसे जीव के जीनोम में उत्परिवर्तन की संख्या में तेज वृद्धि होती है), और इसका कारण भी बनता है। रोगाणु कोशिकाओं के विकास में व्यवधान के कारण बांझपन।

पीआईआरएनए का वितरण और विकास

पहले piRNA पहले से ही समुद्री एनीमोन और स्पंज में पाए जाते हैं। पौधों ने स्पष्ट रूप से एक अलग रास्ता अपनाया - उनमें पिवी प्रोटीन नहीं पाए गए, और ट्रांसपोज़न के लिए "थूथन" की भूमिका एंडोन्यूक्लिज़ एगो 4 और siRNA द्वारा निभाई जाती है।

उच्चतर जानवरों में - मनुष्यों सहित - पीआईआरएनए प्रणाली बहुत अच्छी तरह से विकसित होती है, लेकिन यह केवल भ्रूण कोशिकाओं और एमनियोटिक एंडोथेलियम में पाई जा सकती है। शरीर में पीआईआरएनए का वितरण इतना सीमित क्यों है यह अभी भी देखा जाना बाकी है। यह माना जा सकता है कि, किसी भी शक्तिशाली हथियार की तरह, पीआईआरएनए केवल बहुत विशिष्ट परिस्थितियों (भ्रूण के विकास के दौरान) में फायदेमंद होते हैं, और वयस्क शरीर में उनकी गतिविधि अच्छे से अधिक नुकसान पहुंचाएगी। फिर भी, परिमाण के क्रम में पीआईआरएनए की संख्या ज्ञात प्रोटीन की संख्या से अधिक है, और परिपक्व कोशिकाओं में पीआईआरएनए के गैर-विशिष्ट प्रभावों की भविष्यवाणी करना मुश्किल है।

तालिका 1. लघु आरएनए के सभी तीन वर्गों के गुण

	siRNA	माइक्रो RNA	piRNA
प्रसार	पौधे, ड्रोसोफिला, सी. एलिगेंस. कशेरुकियों में नहीं पाया जाता	यूकैर्योसाइटों	जानवरों की भ्रूण कोशिकाएं (कोइलेंटरेट्स से शुरू होकर)। प्रोटोज़ोआ और पौधों में नहीं
लंबाई	21-22 न्यूक्लियोटाइड	19-25 न्यूक्लियोटाइड	24-30 न्यूक्लियोटाइड
संरचना	डबल-स्ट्रैंडेड, 19 पूरक न्यूक्लियोटाइड और 3′ सिरे पर दो अयुग्मित न्यूक्लियोटाइड	एकल-श्रृंखला जटिल संरचना	एकल-श्रृंखला जटिल संरचना। यू 5′ सिरे पर, 2′ सिरे पर हे-मिथाइलेटेड 3' अंत
प्रसंस्करण	डिसर पर निर्भर	डिसर पर निर्भर	डिसर-स्वतंत्र
एंडोन्यूक्लाइजेस	पहले2	पहले 1, पहले 2	एगो3, पिवी, ऑब
गतिविधि	पूरक एमआरएनए का क्षरण, जीनोमिक डीएनए का एसिटिलेशन	लक्ष्य mRNA के अनुवाद का क्षरण या अवरोध	एमआरएनए एन्कोडिंग एमजीई का क्षरण, एमजीई प्रतिलेखन का विनियमन
जैविक भूमिका	एंटीवायरल प्रतिरक्षा रक्षा, स्वयं के जीन की गतिविधि का दमन	जीन गतिविधि का विनियमन	भ्रूणजनन के दौरान एमजीई गतिविधि का दमन

निष्कर्ष

अंत में, मैं आरएनए हस्तक्षेप में शामिल प्रोटीन तंत्र के विकास को दर्शाने वाली एक तालिका प्रदान करना चाहूंगा (चित्र 9)। यह देखा जा सकता है कि प्रोटोजोआ में siRNA प्रणाली (प्रोटीन परिवार एगो, डिसर) सबसे अधिक विकसित होती है, और जैसे-जैसे जीव अधिक जटिल होते जाते हैं, जोर अधिक विशिष्ट प्रणालियों पर जाता है - माइक्रोआरएनए (ड्रोशा, पाशा) और पीआईआरएनए के लिए प्रोटीन आइसोफॉर्म की संख्या (पिवी, हेन1) बढ़ता है। साथ ही, siRNA की क्रिया में मध्यस्थता करने वाले एंजाइमों की विविधता कम हो जाती है।

चित्र 9. आरएनए हस्तक्षेप में शामिल प्रोटीन की विविधता(संख्याएँ प्रत्येक समूह के प्रोटीन की संख्या दर्शाती हैं)। नीला siRNA और माइक्रोआरएनए की विशेषता वाले तत्वों पर प्रकाश डाला गया है, और लाल- प्रोटीन औरपीआईआरएनए-संबंधी।

आरएनए हस्तक्षेप की घटना का उपयोग सबसे सरल जीवों द्वारा किया जाने लगा। इस तंत्र के आधार पर, प्रकृति ने प्रतिरक्षा प्रणाली का एक प्रोटोटाइप बनाया, और जैसे-जैसे जीव अधिक जटिल होते जाते हैं, आरएनए हस्तक्षेप जीनोम गतिविधि का एक अनिवार्य नियामक बन जाता है। दो अलग-अलग तंत्र और तीन प्रकार के छोटे आरएनए ( सेमी।टैब. 1) - परिणामस्वरूप, हम विभिन्न चयापचय और आनुवंशिक मार्गों के हजारों बेहतरीन नियामक देखते हैं। यह आकर्षक चित्र आणविक जैविक प्रणालियों की बहुमुखी प्रतिभा और विकासवादी अनुकूलन को दर्शाता है। छोटे आरएनए फिर से साबित करते हैं कि कोशिका के अंदर कोई "छोटी चीजें" नहीं हैं - केवल छोटे अणु हैं, जिनकी भूमिका का पूरा महत्व हम अभी समझना शुरू कर रहे हैं।

(सच है, ऐसी शानदार जटिलता यह बताती है कि विकास "अंधा" है और पूर्व-अनुमोदित "मास्टर प्लान" के बिना कार्य करता है;

एंड्रयू ग्रिमसन, मानसी श्रीवास्तव, ब्रायोनी फाहे, बेन जे. वुडक्रॉफ्ट, एच. रोसारिया चियांग, एट। अल.. (2008). जानवरों में माइक्रोआरएनए और पिवी-इंटरैक्टिंग आरएनए की प्रारंभिक उत्पत्ति और विकास। प्रकृति. 455 , 1193-1197;

ए. ए. अरविन, जी. जे. हन्नोन, जे. ब्रेननेके। (2007)। Piwi-piRNA पाथवे ट्रांसपोसॉन आर्म्स रेस में एक अनुकूली रक्षा प्रदान करता है। विज्ञान. 318 , 761-764;

आरएनए हस्तक्षेप घटना के नाम में अंतर्निहित रूपक पेटुनिया के साथ प्रयोग को संदर्भित करता है, जब पौधे में कृत्रिम रूप से पेश किए गए गुलाबी और बैंगनी वर्णक सिंथेटेज़ जीन ने रंग की तीव्रता में वृद्धि नहीं की, बल्कि, इसके विपरीत, इसे कम कर दिया। इसी प्रकार, "सामान्य" हस्तक्षेप में, दो तरंगों के सुपरपोजिशन से पारस्परिक "रद्दीकरण" हो सकता है।

एक जीवित कोशिका में, नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच सूचना का प्रवाह कभी नहीं सूखता है, लेकिन इसके सभी "घुमावों" को समझना और इसमें एन्कोड की गई जानकारी को समझना वास्तव में एक कठिन कार्य है। पिछली शताब्दी के जीव विज्ञान में सबसे महत्वपूर्ण सफलताओं में से एक को सूचना (या मैट्रिक्स) आरएनए (एमआरएनए या एमआरएनए) अणुओं की खोज माना जा सकता है, जो नाभिक (गुणसूत्रों से) से साइटोप्लाज्म तक सूचना "संदेश" ले जाने वाले मध्यस्थ के रूप में कार्य करते हैं। . प्रोटीन संश्लेषण में आरएनए की निर्णायक भूमिका की भविष्यवाणी 1939 में टॉर्बजर्न कैस्पर्सन, जीन ब्रैचेट और जैक शुल्ट्ज़ के काम में की गई थी, और 1971 में जॉर्ज मार्बैक्स ने इस प्रोटीन को एन्कोडिंग करने वाले पहले पृथक खरगोश मैसेंजर आरएनए को इंजेक्ट करके oocytes मेंढकों में हीमोग्लोबिन के संश्लेषण की शुरुआत की थी। .

1956-57 में सोवियत संघ में, ए.एन. बेलोज़ेर्स्की और ए.एस. स्पिरिन ने स्वतंत्र रूप से एमआरएनए के अस्तित्व को साबित किया, और यह भी पता लगाया कि कोशिका में आरएनए का बड़ा हिस्सा टेम्पलेट नहीं है, बल्कि राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) है। राइबोसोमल आरएनए, सेलुलर आरएनए का दूसरा "मुख्य" प्रकार, सभी जीवों में राइबोसोम का "कंकाल" और कार्यात्मक केंद्र बनाता है; यह आरआरएनए (और प्रोटीन नहीं) है जो प्रोटीन संश्लेषण के मुख्य चरणों को नियंत्रित करता है। उसी समय, आरएनए के तीसरे "मुख्य" प्रकार का वर्णन और अध्ययन किया गया - स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए), जो दो अन्य - एमआरएनए और आरआरएनए के साथ मिलकर एक एकल प्रोटीन-संश्लेषण परिसर बनाते हैं। काफी लोकप्रिय "आरएनए विश्व" परिकल्पना के अनुसार, यह न्यूक्लिक एसिड ही था जो पृथ्वी पर जीवन के मूल में था।

इस तथ्य के कारण कि आरएनए डीएनए की तुलना में बहुत अधिक हाइड्रोफिलिक है (राइबोज के साथ डीऑक्सीराइबोज के प्रतिस्थापन के कारण), यह अधिक लचीला है और कोशिका में अपेक्षाकृत स्वतंत्र रूप से घूम सकता है, और इसलिए आनुवंशिक जानकारी (एमआरएनए) की अल्पकालिक प्रतिकृतियां प्रदान करता है। उस स्थान पर जहां यह प्रोटीन संश्लेषण शुरू करता है। हालाँकि, इससे जुड़ी "असुविधा" पर ध्यान देना उचित है - आरएनए बहुत अस्थिर है। यह डीएनए (यहां तक ​​कि एक कोशिका के अंदर भी) की तुलना में बहुत खराब तरीके से संग्रहित होता है और स्थितियों (तापमान, पीएच) में थोड़े से बदलाव पर खराब हो जाता है। "स्वयं" अस्थिरता के अलावा, एक बड़ा योगदान राइबोन्यूक्लिअस (या आरएनएसेस) का है - आरएनए-क्लीविंग एंजाइमों का एक वर्ग जो बहुत स्थिर और "सर्वव्यापी" है - यहां तक ​​कि प्रयोगकर्ता के हाथों की त्वचा में भी इन एंजाइमों को नकारने के लिए पर्याप्त मात्रा में होता है संपूर्ण प्रयोग. इस वजह से, आरएनए के साथ काम करना प्रोटीन या डीएनए की तुलना में बहुत अधिक कठिन है - बाद वाले को आम तौर पर बिना किसी क्षति के सैकड़ों हजारों वर्षों तक संग्रहीत किया जा सकता है।

काम के दौरान शानदार देखभाल, ट्राइडिस्टिलेट, बाँझ दस्ताने, डिस्पोजेबल प्रयोगशाला कांच के बने पदार्थ - यह सब आरएनए क्षरण को रोकने के लिए आवश्यक है, लेकिन ऐसे मानकों को बनाए रखना हमेशा संभव नहीं था। इसलिए, लंबे समय तक, उन्होंने आरएनए के छोटे "टुकड़ों" पर ध्यान नहीं दिया, जो अनिवार्य रूप से समाधानों को दूषित करते थे। हालाँकि, समय के साथ, यह स्पष्ट हो गया कि, कार्य क्षेत्र की बाँझपन को बनाए रखने के सभी प्रयासों के बावजूद, "मलबा" स्वाभाविक रूप से खोजा जाता रहा, और फिर यह पता चला कि हजारों छोटे डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए हमेशा साइटोप्लाज्म में मौजूद होते हैं। , बहुत विशिष्ट कार्य करते हैं, और कोशिकाओं और जीव के सामान्य विकास के लिए बिल्कुल आवश्यक हैं।

आरएनए हस्तक्षेप का सिद्धांत

आज, छोटे नियामक आरएनए का अध्ययन आणविक जीव विज्ञान के सबसे तेजी से विकसित होने वाले क्षेत्रों में से एक है। यह पाया गया कि सभी छोटे आरएनए आरएनए हस्तक्षेप नामक घटना के आधार पर अपना कार्य करते हैं (इस घटना का सार छोटे आरएनए अणुओं की सक्रिय भागीदारी के साथ प्रतिलेखन या अनुवाद के चरण में जीन अभिव्यक्ति का दमन है)। आरएनए हस्तक्षेप का तंत्र चित्र 1 में बहुत योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है:

चावल। 1. आरएनए हस्तक्षेप की मूल बातें
डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए (डीएसआरएनए) अणु सामान्य कोशिकाओं में असामान्य हैं, लेकिन वे कई वायरस के जीवन चक्र में एक आवश्यक कदम हैं। डाइसर नामक एक विशेष प्रोटीन कोशिका में डीएसआरएनए का पता लगाकर उसे छोटे-छोटे टुकड़ों में "काट" देता है। ऐसे टुकड़े का एंटीसेंस स्ट्रैंड, जिसे पहले से ही शॉर्ट इंटरफेरिंग आरएनए (siRNA, siRNA से - छोटा हस्तक्षेप आरएनए) कहा जा सकता है, आरआईएससी (आरएनए-प्रेरित साइलेंसिंग कॉम्प्लेक्स) नामक प्रोटीन के एक कॉम्प्लेक्स से बंधा होता है, जिसका केंद्रीय तत्व है अर्गोनॉट परिवार का एक एंडोन्यूक्लिज़। siRNA से जुड़ने से RISC सक्रिय हो जाता है और कोशिका में DNA और RNA अणुओं की खोज शुरू हो जाती है जो "टेम्पलेट" siRNA के पूरक हैं। ऐसे अणुओं का भाग्य आरआईएससी कॉम्प्लेक्स द्वारा नष्ट या निष्क्रिय करना है।

संक्षेप में कहें तो, विदेशी (जानबूझकर पेश किए गए सहित) डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए के छोटे "कट" पूरक एमआरएनए की बड़े पैमाने पर खोज और विनाश के लिए "टेम्पलेट" के रूप में कार्य करते हैं (और यह संबंधित जीन की अभिव्यक्ति के दमन के बराबर है) , न केवल एक कोशिका में, बल्कि पड़ोसी कोशिकाओं में भी। कई जीवों के लिए - प्रोटोजोआ, मोलस्क, कीड़े, कीड़े, पौधे - यह घटना संक्रमण के खिलाफ प्रतिरक्षा रक्षा के मुख्य तरीकों में से एक है।

2006 में, एंड्रयू फायर और क्रेग मेलो को "आरएनए हस्तक्षेप की घटना की खोज के लिए - डीएसआरएनए की भागीदारी के साथ जीन साइलेंसिंग का तंत्र" के लिए फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार मिला। हालाँकि आरएनए हस्तक्षेप की घटना का वर्णन बहुत पहले (1980 के दशक की शुरुआत में) किया गया था, यह फायर एंड मेलो का काम था जिसने छोटे आरएनए के नियामक तंत्र की रूपरेखा तैयार की और आणविक अनुसंधान के अब तक अज्ञात क्षेत्र की रूपरेखा तैयार की। यहां उनके काम के मुख्य परिणाम हैं:

• आरएनए हस्तक्षेप के दौरान, यह एमआरएनए (और कोई नहीं) है जो विखंडित होता है;
• डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए सिंगल-स्ट्रैंडेड आरएनए की तुलना में अधिक कुशलता से कार्य करता है (विभाजन का कारण बनता है)। इन दो अवलोकनों ने डीएसआरएनए की कार्रवाई में मध्यस्थता करने वाली एक विशेष प्रणाली के अस्तित्व की भविष्यवाणी की;
• डीएसआरएनए, परिपक्व एमआरएनए के एक खंड का पूरक है, जो बाद वाले के दरार का कारण बनता है। इसने प्रक्रिया के साइटोप्लाज्मिक स्थानीयकरण और एक विशिष्ट एंडोन्यूक्लिज़ की उपस्थिति का संकेत दिया;
• डीएसआरएनए की एक छोटी मात्रा (प्रति कोशिका कई अणु) लक्ष्य जीन को पूरी तरह से "बंद" करने के लिए पर्याप्त है, जो उत्प्रेरण और/या प्रवर्धन के कैस्केड तंत्र के अस्तित्व को इंगित करता है।

इन परिणामों ने आधुनिक आणविक जीव विज्ञान के एक पूरे क्षेत्र - आरएनए हस्तक्षेप - की नींव रखी और दशकों तक दुनिया भर के कई शोध समूहों के काम के वेक्टर को निर्धारित किया। आज तक, छोटे आरएनए के तीन बड़े समूहों की खोज की गई है जो आणविक क्षेत्र पर "आरएनए हस्तक्षेप टीम" के रूप में खेलते हैं। आइये इनके बारे में और अधिक विस्तार से जानते हैं।

प्लेयर #1 - लघु हस्तक्षेप करने वाला आरएनए

आरएनए हस्तक्षेप की विशिष्टता लघु हस्तक्षेप आरएनए (siRNA) द्वारा निर्धारित की जाती है - स्पष्ट रूप से परिभाषित संरचना के साथ छोटे डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए अणु (चित्र 2 देखें)।

siRNAs विकास में सबसे प्रारंभिक हैं और पौधों, एकल-कोशिका वाले जीवों और अकशेरुकी जीवों में सबसे अधिक व्यापक हैं। कशेरुकियों में, व्यावहारिक रूप से कोई भी siRNA सामान्यतः नहीं पाया जाता है, क्योंकि उन्हें बाद में छोटे RNA के "मॉडल" द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया था (नीचे देखें)।

siRNA - साइटोप्लाज्म में खोज करने और एमआरएनए अणुओं को नष्ट करने के लिए "टेम्पलेट्स" - 20-25 न्यूक्लियोटाइड की लंबाई और एक "विशेष विशेषता" है: 3' सिरों पर 2 अयुग्मित न्यूक्लियोटाइड और 5' फॉस्फोराइलेटेड न्यूक्लियोटाइड। एंटी-सेंस सीआरएनए एमआरएनए को पहचानने और विशेष रूप से इसके क्षरण का कारण बनने में सक्षम है (निश्चित रूप से अपने आप से नहीं, बल्कि आरआईएससी कॉम्प्लेक्स की मदद से): लक्ष्य एमआरएनए को 10वें और 11वें न्यूक्लियोटाइड के पूरक के रूप में सटीक साइट पर काटा जाता है। एंटी-सेंस siRNA श्रृंखला।

चावल। 2. mRNA और siRNA के बीच "हस्तक्षेप" का तंत्र
"हस्तक्षेप करने वाले" छोटे आरएनए अणु या तो बाहर से कोशिका में प्रवेश कर सकते हैं या लंबे डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए से "काटे" जा सकते हैं। डीएसआरएनए को काटने के लिए आवश्यक मुख्य प्रोटीन डाइसर एंडोन्यूक्लाइज है। हस्तक्षेप तंत्र द्वारा जीन को "स्विच ऑफ" करना RISC प्रोटीन कॉम्प्लेक्स के साथ siRNA द्वारा किया जाता है, जिसमें तीन प्रोटीन होते हैं - एंडोन्यूक्लिज़ एगो 2 और दो सहायक प्रोटीन PACT और TRBP। बाद में यह पता चला कि डिसर और आरआईएससी कॉम्प्लेक्स "बीज" के रूप में न केवल डीएसआरएनए का उपयोग कर सकते हैं, बल्कि सिंगल-स्ट्रैंडेड आरएनए भी कर सकते हैं जो डबल-स्ट्रैंडेड हेयरपिन बनाता है, साथ ही रेडीमेड सीआरएनए (बाद वाला "कटिंग" को बायपास करता है) चरण और तुरंत आरआईएससी से जुड़ जाता है)।

अकशेरुकी कोशिकाओं में siRNAs के कार्य काफी विविध हैं। पहली और मुख्य बात है प्रतिरक्षा सुरक्षा। "पारंपरिक" प्रतिरक्षा प्रणाली (लिम्फोसाइट्स + ल्यूकोसाइट्स + मैक्रोफेज) केवल जटिल बहुकोशिकीय जीवों में मौजूद होती है। एककोशिकीय जीवों, अकशेरुकी जीवों और पौधों (जिनमें या तो ऐसी कोई प्रणाली नहीं है या यह अपनी प्रारंभिक अवस्था में है) में, प्रतिरक्षा रक्षा आरएनए हस्तक्षेप पर आधारित होती है। आरएनए हस्तक्षेप पर आधारित प्रतिरक्षा को प्रतिरक्षा कोशिका अग्रदूतों (प्लीहा, थाइमस) के लिए जटिल "प्रशिक्षण" अंगों की आवश्यकता नहीं होती है; साथ ही, सैद्धांतिक रूप से संभव लघु आरएनए अनुक्रमों (421 वेरिएंट) की विविधता उच्च जानवरों के संभावित प्रोटीन एंटीबॉडी की संख्या के साथ सहसंबद्ध है। इसके अलावा, siRNAs को "शत्रुतापूर्ण" आरएनए के आधार पर संश्लेषित किया जाता है जिसने कोशिका को संक्रमित किया है, जिसका अर्थ है, एंटीबॉडी के विपरीत, वे तुरंत एक विशिष्ट प्रकार के संक्रमण के लिए "अनुरूप" होते हैं। और यद्यपि आरएनए हस्तक्षेप पर आधारित सुरक्षा कोशिका के बाहर काम नहीं करती है (कम से कम, अभी तक ऐसा कोई डेटा नहीं है), यह संतोषजनक से अधिक इंट्रासेल्युलर प्रतिरक्षा प्रदान करता है।

सबसे पहले, siRNA संक्रामक जीवों के mRNA या जीनोमिक RNA को नष्ट करके एंटीवायरल प्रतिरक्षा बनाता है (उदाहरण के लिए, पौधों में siRNA की खोज इसी प्रकार की गई थी)। वायरल आरएनए की शुरूआत प्राइमर अणु - वायरल आरएनए के आधार पर विशिष्ट siRNAs के शक्तिशाली प्रवर्धन का कारण बनती है। इसके अलावा, siRNAs विभिन्न मोबाइल आनुवंशिक तत्वों (एमजीई) की अभिव्यक्ति को दबाते हैं, और इसलिए अंतर्जात "संक्रमण" से सुरक्षा प्रदान करते हैं। आरआईएससी कॉम्प्लेक्स के जीन में उत्परिवर्तन अक्सर उच्च एमजीई गतिविधि के कारण जीनोम अस्थिरता में वृद्धि का कारण बनता है; siRNA अपने स्वयं के जीन की अभिव्यक्ति पर एक अवरोधक के रूप में कार्य कर सकता है, जो उनकी अतिअभिव्यक्ति के जवाब में ट्रिगर होता है। जीन फ़ंक्शन का विनियमन न केवल अनुवाद के स्तर पर हो सकता है, बल्कि प्रतिलेखन के दौरान भी हो सकता है - हिस्टोन एच 3 पर जीन के मिथाइलेशन के माध्यम से।

आधुनिक प्रायोगिक जीव विज्ञान में, आरएनए हस्तक्षेप और लघु आरएनए के महत्व को शायद ही कम करके आंका जा सकता है। इन विट्रो (सेल कल्चर पर) और विवो (भ्रूण पर) में व्यक्तिगत जीन को "बंद" (या नॉकडाउन) करने के लिए एक तकनीक विकसित की गई है, जो किसी भी जीन का अध्ययन करते समय पहले से ही एक वास्तविक मानक बन गया है। कभी-कभी, किसी प्रक्रिया में व्यक्तिगत जीन की भूमिका स्थापित करने के लिए भी, वे बारी-बारी से सभी जीनों को व्यवस्थित रूप से "बंद" कर देते हैं।

फार्मासिस्ट भी siRNA के उपयोग की संभावना में रुचि रखने लगे हैं, क्योंकि व्यक्तिगत जीन के कामकाज को विशेष रूप से विनियमित करने की क्षमता कई बीमारियों के इलाज में अभूतपूर्व संभावनाओं का वादा करती है। छोटे आकार और कार्रवाई की उच्च विशिष्टता siRNA-आधारित दवाओं की उच्च प्रभावकारिता और कम विषाक्तता का वादा करती है; हालाँकि, शरीर में रोगग्रस्त कोशिकाओं तक siRNA पहुंचाने की समस्या को हल करना अभी तक संभव नहीं हो पाया है - यह इन अणुओं की नाजुकता और नाजुकता के कारण है। और यद्यपि दर्जनों टीमें अब इन "जादुई गोलियों" को बिल्कुल लक्ष्य (रोगग्रस्त अंगों के अंदर) तक निर्देशित करने का एक तरीका खोजने की कोशिश कर रही हैं, लेकिन उन्हें अभी तक दृश्यमान सफलता नहीं मिली है। इसके अलावा और भी मुश्किलें हैं. उदाहरण के लिए, एंटीवायरल थेरेपी के मामले में, siRNA की कार्रवाई की उच्च चयनात्मकता नुकसानदेह हो सकती है - चूंकि वायरस तेजी से उत्परिवर्तित होते हैं, इसलिए संशोधित स्ट्रेन थेरेपी की शुरुआत में चयनित siRNA के प्रति संवेदनशीलता बहुत जल्दी खो देगा: यह ज्ञात है कि siRNA में केवल एक न्यूक्लियोटाइड को प्रतिस्थापित करने से हस्तक्षेप प्रभाव में उल्लेखनीय कमी आती है।

इस बिंदु पर यह एक बार फिर याद करने लायक है - siRNAs केवल पौधों, अकशेरुकी और एककोशिकीय जीवों में पाए जाते थे; यद्यपि आरएनए हस्तक्षेप (डाइसर, आरआईएससी कॉम्प्लेक्स) के लिए प्रोटीन के होमोलॉग उच्च जानवरों में भी मौजूद हैं, पारंपरिक तरीकों से siRNAs का पता नहीं लगाया गया था। यह कितना आश्चर्य की बात थी जब कृत्रिम रूप से पेश किए गए सिंथेटिक siRNA एनालॉग्स ने स्तनधारी कोशिका संस्कृतियों में एक मजबूत विशिष्ट खुराक-निर्भर प्रभाव पैदा किया! इसका मतलब यह था कि कशेरुक कोशिकाओं में, आरएनए हस्तक्षेप को अधिक जटिल प्रतिरक्षा प्रणालियों द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया गया था, बल्कि जीवों के साथ विकसित हुआ, कुछ और "उन्नत" में बदल गया। नतीजतन, स्तनधारियों में siRNAs के सटीक एनालॉग्स की नहीं, बल्कि उनके विकासवादी उत्तराधिकारियों की तलाश करना आवश्यक था।

प्लेयर #2 - माइक्रोआरएनए

दरअसल, आरएनए हस्तक्षेप के विकासवादी प्राचीन तंत्र के आधार पर, अधिक विकसित जीवों ने जीन के संचालन को नियंत्रित करने के लिए दो विशेष प्रणालियां विकसित की हैं, प्रत्येक छोटे आरएनए के अपने समूह का उपयोग करते हैं - माइक्रोआरएनए और पीआईआरएनए (पिवी-इंटरैक्टिंग आरएनए)। दोनों प्रणालियाँ स्पंज और कोइलेंटरेट्स में दिखाई दीं और उनके साथ मिलकर विकसित हुईं, siRNA और "नग्न" RNA हस्तक्षेप के तंत्र को विस्थापित किया। प्रतिरक्षा प्रदान करने में उनकी भूमिका कम हो रही है, क्योंकि इस कार्य को सेलुलर प्रतिरक्षा के अधिक उन्नत तंत्र, विशेष रूप से, इंटरफेरॉन प्रणाली द्वारा ले लिया गया है। हालाँकि, यह प्रणाली इतनी संवेदनशील है कि इसे siRNA द्वारा भी ट्रिगर किया जाता है: एक स्तनधारी कोशिका में छोटे डबल-स्ट्रैंडेड RNA की उपस्थिति एक "अलार्म सिग्नल" को ट्रिगर करती है (इंटरफेरॉन के स्राव को सक्रिय करती है और इंटरफेरॉन-निर्भर जीन की अभिव्यक्ति का कारण बनती है, जो सभी अनुवाद प्रक्रियाओं को पूरी तरह से अवरुद्ध कर देता है)। इस संबंध में, उच्च जानवरों में आरएनए हस्तक्षेप का तंत्र मुख्य रूप से माइक्रोआरएनए और पीआईआरएनए द्वारा मध्यस्थ होता है - एक विशिष्ट संरचना वाले एकल-फंसे अणु जो इंटरफेरॉन सिस्टम द्वारा पता नहीं लगाए जाते हैं।

जैसे-जैसे जीनोम अधिक जटिल होता गया, माइक्रोआरएनए और पीआईआरएनए प्रतिलेखन और अनुवाद के नियमन में तेजी से शामिल होते गए। समय के साथ, वे जीनोम विनियमन की एक अतिरिक्त, सटीक और सूक्ष्म प्रणाली में बदल गए। SiRNA के विपरीत, माइक्रोआरएनए और पीआईआरएनए (2001 में खोजे गए, चित्र 3, ए-बी देखें) विदेशी डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए अणुओं से उत्पन्न नहीं होते हैं, लेकिन शुरू में मेजबान जीव के जीनोम में एन्कोड किए जाते हैं।

माइक्रोआरएनए अग्रदूत को आरएनए पोलीमरेज़ II द्वारा जीनोमिक डीएनए के दोनों स्ट्रैंड से स्थानांतरित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक मध्यवर्ती रूप-प्री-माइक्रोआरएनए- नियमित एमआरएनए-एम7जी कैप और पॉलीए टेल की विशेषताओं को ले जाता है। यह अग्रदूत केंद्र में दो एकल-फंसे "पूंछ" और कई अयुग्मित न्यूक्लियोटाइड के साथ एक लूप बनाता है (छवि 3 ए)। इस तरह के लूप को दो-चरण प्रसंस्करण (छवि बी) से गुजरना पड़ता है: सबसे पहले, एंडोन्यूक्लाइज ड्रोसा हेयरपिन से एकल-फंसे आरएनए "पूंछ" को काट देता है, जिसके बाद एक्साइज हेयरपिन (प्री-माइक्रोआरएनए) को साइटोप्लाज्म में निर्यात किया जाता है, जहां यह इसे डिसर द्वारा पहचाना जाता है, जो दो और कटौती करता है (एक डबल-स्ट्रैंडेड अनुभाग काट दिया जाता है, चित्र 3 ए में रंग द्वारा दर्शाया गया है)। इस रूप में, siRNA के समान परिपक्व माइक्रोआरएनए, आरआईएससी कॉम्प्लेक्स में शामिल है।

कई माइक्रोआरएनए की क्रिया का तंत्र siRNAs की क्रिया के समान है: आरआईएससी प्रोटीन कॉम्प्लेक्स के हिस्से के रूप में एक छोटा (21-25 न्यूक्लियोटाइड) एकल-फंसे आरएनए 3'-अअनुवादित क्षेत्र में पूरक साइट के लिए उच्च विशिष्टता के साथ बांधता है। लक्ष्य mRNA. बाइंडिंग से एगो प्रोटीन द्वारा एमआरएनए का विघटन होता है। हालाँकि, माइक्रोआरएनए की गतिविधि (siRNA की तुलना में) पहले से ही अधिक विभेदित है - यदि पूरकता पूर्ण नहीं है, तो लक्ष्य mRNA को अपमानित नहीं किया जा सकता है, लेकिन केवल विपरीत रूप से अवरुद्ध किया जा सकता है (कोई अनुवाद नहीं होगा)। वही आरआईएससी कॉम्प्लेक्स कृत्रिम रूप से पेश किए गए siRNAs का भी उपयोग कर सकता है। यह बताता है कि क्यों प्रोटोजोआ के अनुरूप बने siRNA स्तनधारियों में भी सक्रिय हैं।

इस प्रकार, हम उच्च (द्विपक्षीय रूप से सममित) जीवों में आरएनए हस्तक्षेप की कार्रवाई के तंत्र के चित्रण को एक आंकड़े में माइक्रोआरएनए और जैव-तकनीकी रूप से पेश किए गए siRNAs (छवि 3 बी) के क्रिया आरेख को जोड़कर पूरक कर सकते हैं।

चावल। 3ए: डबल-स्ट्रैंडेड माइक्रोआरएनए अग्रदूत अणु की संरचना
मुख्य विशेषताएं: हेयरपिन बनाने वाले संरक्षित अनुक्रमों की उपस्थिति; 3' सिरे पर दो "अतिरिक्त" न्यूक्लियोटाइड के साथ एक पूरक प्रतिलिपि (माइक्रोआरएनए*) की उपस्थिति; एक विशिष्ट अनुक्रम (2-8 बीपी) जो एंडोन्यूक्लिअस के लिए एक पहचान स्थल बनाता है। माइक्रोआरएनए को स्वयं लाल रंग में हाइलाइट किया गया है - यह वह है जिसे डिसर काटता है।

चावल। 3बी: माइक्रोआरएनए प्रसंस्करण और इसकी गतिविधि के कार्यान्वयन का सामान्य तंत्र

चावल। 3बी: कृत्रिम माइक्रोआरएनए और सीआरएनए की क्रिया की सामान्यीकृत योजना
कृत्रिम siRNAs को विशेष प्लास्मिड (siRNA वेक्टर को लक्षित करके) का उपयोग करके कोशिका में पेश किया जाता है।

माइक्रोआरएनए के कार्य

माइक्रोआरएनए के शारीरिक कार्य बेहद विविध हैं - वास्तव में, वे ओटोजेनेसिस के मुख्य गैर-प्रोटीन नियामकों के रूप में कार्य करते हैं। माइक्रोआरएनए रद्द नहीं करते हैं, बल्कि जीन विनियमन (उत्प्रेरक, दमनकर्ता, क्रोमैटिन संघनन, आदि) की "शास्त्रीय" योजना को पूरक करते हैं। इसके अलावा, माइक्रोआरएनए का संश्लेषण स्वयं जटिल रूप से विनियमित होता है (माइक्रोआरएनए के कुछ पूल इंटरफेरॉन, इंटरल्यूकिन्स, ट्यूमर नेक्रोसिस फैक्टर α (टीएनएफ-α) और कई अन्य साइटोकिन्स द्वारा चालू किए जा सकते हैं)। परिणामस्वरूप, हजारों जीनों के "ऑर्केस्ट्रा" को ट्यून करने का एक बहु-स्तरीय नेटवर्क उभरता है, जो अपनी जटिलता और लचीलेपन में अद्भुत है, लेकिन यह यहीं समाप्त नहीं होता है।

माइक्रोआरएनए siRNAs की तुलना में अधिक "सार्वभौमिक" हैं: "वार्ड" जीन को 100% पूरक होना जरूरी नहीं है - विनियमन भी आंशिक बातचीत के माध्यम से किया जाता है। आज, आणविक जीवविज्ञान में सबसे गर्म विषयों में से एक माइक्रोआरएनए की खोज है जो ज्ञात शारीरिक प्रक्रियाओं के वैकल्पिक नियामकों के रूप में कार्य करता है। उदाहरण के लिए, पौधों, ड्रोसोफिला और नेमाटोड में कोशिका चक्र और एपोप्टोसिस के नियमन में शामिल माइक्रोआरएनए का पहले ही वर्णन किया जा चुका है; मनुष्यों में, माइक्रोआरएनए प्रतिरक्षा प्रणाली और हेमटोपोइएटिक स्टेम कोशिकाओं के विकास को नियंत्रित करते हैं। बायोचिप-आधारित प्रौद्योगिकियों (माइक्रो-एरे स्क्रीनिंग) के उपयोग से पता चला है कि छोटे आरएनए के पूरे पूल कोशिका जीवन के विभिन्न चरणों में चालू और बंद होते हैं। जैविक प्रक्रियाओं के लिए दर्जनों विशिष्ट माइक्रोआरएनए की पहचान की गई है, जिनकी अभिव्यक्ति का स्तर कुछ शर्तों के तहत हजारों बार बदलता है, जो इन प्रक्रियाओं की असाधारण नियंत्रणीयता पर जोर देता है।

हाल तक, यह माना जाता था कि माइक्रोआरएनए केवल जीन के काम को - पूरी तरह या आंशिक रूप से - दबाते हैं। हालाँकि, हाल ही में यह पता चला है कि कोशिका की स्थिति के आधार पर माइक्रोआरएनए की क्रिया मौलिक रूप से भिन्न हो सकती है! सक्रिय रूप से विभाजित होने वाली कोशिका में, माइक्रोआरएनए एमआरएनए के 3' क्षेत्र में एक पूरक अनुक्रम से जुड़ता है और प्रोटीन संश्लेषण (अनुवाद) को रोकता है। हालाँकि, आराम या तनाव की स्थिति में (उदाहरण के लिए, जब खराब वातावरण में बढ़ रहा हो), वही घटना बिल्कुल विपरीत प्रभाव की ओर ले जाती है - लक्ष्य प्रोटीन के संश्लेषण में वृद्धि!

माइक्रोआरएनए का विकास

उच्च जीवों में माइक्रोआरएनए किस्मों की संख्या अभी तक पूरी तरह से स्थापित नहीं हुई है; कुछ आंकड़ों के अनुसार, यह प्रोटीन-कोडिंग जीन की संख्या का 1% से अधिक है (उदाहरण के लिए, मनुष्यों में, वे कहते हैं कि 700 माइक्रोआरएनए हैं, और यह संख्या है) लगातार बढ़ रहा है)। माइक्रोआरएनए सभी जीनों के लगभग 30% की गतिविधि को नियंत्रित करते हैं (उनमें से कई के लक्ष्य अभी तक ज्ञात नहीं हैं), और सर्वव्यापी और ऊतक-विशिष्ट दोनों अणु हैं - उदाहरण के लिए, माइक्रोआरएनए का एक ऐसा महत्वपूर्ण पूल रक्त स्टेम की परिपक्वता को नियंत्रित करता है कोशिकाएं.

विभिन्न जीवों के विभिन्न ऊतकों में व्यापक अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल और माइक्रोआरएनए की जैविक व्यापकता एक विकासवादी प्राचीन उत्पत्ति का संकेत देती है। माइक्रोआरएनए सबसे पहले नेमाटोड में खोजे गए थे, और लंबे समय तक यह माना जाता था कि ये अणु केवल स्पंज और कोइलेंटरेट्स में दिखाई देते हैं; हालाँकि, बाद में उन्हें एककोशिकीय शैवाल में खोजा गया। दिलचस्प बात यह है कि जैसे-जैसे जीव अधिक जटिल होते जाते हैं, miRNA पूल की संख्या और विविधता भी बढ़ती जाती है। यह अप्रत्यक्ष रूप से इंगित करता है कि इन जीवों की जटिलता, विशेष रूप से, माइक्रोआरएनए के कामकाज द्वारा प्रदान की जाती है। miRNAs का संभावित विकास चित्र 4 में दिखाया गया है।

चावल। 4. विभिन्न जीवों में माइक्रोआरएनए की विविधता
जीव का संगठन जितना ऊँचा होता है, उसमें उतने ही अधिक माइक्रोआरएनए पाए जाते हैं (कोष्ठकों में संख्या)। जिन प्रजातियों में एकल माइक्रोआरएनए पाए गए उन्हें लाल रंग में हाइलाइट किया गया है। के अनुसार ।

निम्नलिखित तथ्यों के आधार पर siRNA और माइक्रोआरएनए के बीच एक स्पष्ट विकासवादी संबंध बनाया जा सकता है:

• दोनों प्रकार की क्रिया विनिमेय है और समजात प्रोटीन द्वारा मध्यस्थ होती है;
• स्तनधारी कोशिकाओं में विशेष रूप से पेश किए गए siRNAs वांछित जीन को "बंद" कर देते हैं (इंटरफेरॉन सुरक्षा के कुछ सक्रियण के बावजूद);
• अधिक से अधिक प्राचीन जीवों में माइक्रोआरएनए की खोज की जा रही है।

ये और अन्य डेटा एक सामान्य "पूर्वज" से दोनों प्रणालियों की उत्पत्ति का सुझाव देते हैं। यह ध्यान रखना भी दिलचस्प है कि प्रोटीन एंटीबॉडी के एक स्वतंत्र अग्रदूत के रूप में "आरएनए" प्रतिरक्षा आरएनए पर आधारित जीवन के पहले रूपों की उत्पत्ति के सिद्धांत की पुष्टि करती है, न कि प्रोटीन पर (याद रखें कि यह शिक्षाविद ए.एस. स्पिरिन का पसंदीदा सिद्धांत है) .

जबकि आणविक जीव विज्ञान के क्षेत्र में केवल दो "खिलाड़ी" थे - siRNA और माइक्रोआरएनए - आरएनए हस्तक्षेप का मुख्य "उद्देश्य" पूरी तरह से स्पष्ट था। वास्तव में: विभिन्न जीवों में समजातीय लघु आरएनए और प्रोटीन का एक समूह समान कार्य करता है; जैसे-जैसे जीव अधिक जटिल होते जाते हैं, वैसे-वैसे कार्यक्षमता भी बढ़ती जाती है।

हालाँकि, विकास की प्रक्रिया में, प्रकृति ने आरएनए हस्तक्षेप के उसी सफल सिद्धांत के आधार पर एक और, विकासवादी रूप से नवीनतम और अत्यधिक विशिष्ट प्रणाली बनाई। हम बात कर रहे हैं piRNA (piRNA, Piwi-इंटरैक्शन RNA से) के बारे में।

जीनोम जितना अधिक जटिल रूप से व्यवस्थित होता है, जीव उतना ही अधिक विकसित और अनुकूलित होता है (या इसके विपरीत? ;-)। हालाँकि, बढ़ती जीनोम जटिलता का एक नकारात्मक पहलू भी है: एक जटिल आनुवंशिक प्रणाली अस्थिर हो जाती है। इससे जीनोम की अखंडता को बनाए रखने के लिए जिम्मेदार तंत्र की आवश्यकता होती है - अन्यथा डीएनए का सहज "मिश्रण" इसे आसानी से अक्षम कर देगा। मोबाइल आनुवंशिक तत्व (एमजीई), जीनोम अस्थिरता के मुख्य कारकों में से एक, छोटे अस्थिर क्षेत्र हैं जिन्हें स्वायत्त रूप से प्रतिलेखित किया जा सकता है और पूरे जीनोम में स्थानांतरित किया जा सकता है। ऐसे ट्रांसपोज़ेबल तत्वों के सक्रिय होने से गुणसूत्रों में कई डीएनए टूट जाते हैं, जिसके घातक परिणाम हो सकते हैं।

एमजीई की संख्या जीनोम आकार के साथ गैर-रैखिक रूप से बढ़ती है, और उनकी गतिविधि को नियंत्रित किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, जानवर, सहसंयोजक से शुरू करके, आरएनए हस्तक्षेप की समान घटना का उपयोग करते हैं। यह कार्य छोटे आरएनए द्वारा भी किया जाता है, लेकिन उन पर नहीं जिनकी चर्चा पहले ही की जा चुकी है, बल्कि उनमें से एक तीसरे प्रकार - पीआईआरएनए द्वारा किया जाता है।

पीआईआरएनए का "पोर्ट्रेट"।

पीआईआरएनए 24-30 न्यूक्लियोटाइड लंबे छोटे अणु होते हैं, जो क्रोमोसोम के सेंट्रोमेरिक और टेलोमेरिक क्षेत्रों में एन्कोडेड होते हैं। उनमें से कई के अनुक्रम ज्ञात मोबाइल आनुवंशिक तत्वों के पूरक हैं, लेकिन कई अन्य पीआईआरएनए हैं जो काम करने वाले जीन के क्षेत्रों या जीनोम टुकड़ों के साथ मेल खाते हैं जिनके कार्य अज्ञात हैं।

पीआईआरएनए (साथ ही माइक्रोआरएनए) जीनोमिक डीएनए के दोनों स्ट्रैंड में एन्कोडेड हैं; वे बहुत परिवर्तनशील और विविध हैं (एक जीव में 500,000 (!) प्रजातियाँ तक)। SiRNAs और माइक्रोRNAs के विपरीत, वे एक विशिष्ट विशेषता के साथ एक एकल श्रृंखला द्वारा बनते हैं - 5' सिरे पर यूरैसिल (U) और एक मिथाइलेटेड 3' सिरे पर। अन्य अंतर भी हैं:

• SiRNAs और माइक्रोRNAs के विपरीत, उन्हें डिसर द्वारा प्रसंस्करण की आवश्यकता नहीं होती है;
• पीआईआरएनए जीन केवल रोगाणु कोशिकाओं (भ्रूणजनन के दौरान) और आसपास की एंडोथेलियल कोशिकाओं में सक्रिय होते हैं;
• पीआईआरएनए प्रणाली की प्रोटीन संरचना अलग है - ये पिवी वर्ग (पिवी और औब) के एंडोन्यूक्लाइजेस हैं और अर्गोनॉट की एक अलग किस्म - एगो 3 हैं।

पीआईआरएनए की प्रसंस्करण और गतिविधि को अभी भी कम समझा गया है, लेकिन यह पहले से ही स्पष्ट है कि कार्रवाई का तंत्र अन्य छोटे आरएनए से पूरी तरह से अलग है - आज उनके काम का एक पिंग-पोंग मॉडल प्रस्तावित किया गया है (चित्र 5 ए, बी)।

पीआईआरएनए जैवजनन का पिंग-पोंग तंत्र

चावल। 5ए: पीआईआरएनए प्रसंस्करण का साइटोप्लाज्मिक भाग
पीआईआरएनए की जैवजनन और गतिविधि की मध्यस्थता एंडोन्यूक्लाइजेस के पिवी परिवार (एगो3, एयूबी, पिवी) द्वारा की जाती है। पीआईआरएनए की गतिविधि दोनों एकल-फंसे पीआईआरएनए अणुओं द्वारा प्रदान की जाती है - इंद्रिय और एंटी-सेंस - जिनमें से प्रत्येक एक विशिष्ट पिवी एंडोन्यूक्लिज़ के साथ जुड़ा हुआ है। पीआईआरएनए ट्रांसपोसॉन एमआरएनए (नीला स्ट्रैंड) के पूरक क्षेत्र को पहचानता है और इसे काट देता है। यह न केवल ट्रांसपोसॉन को निष्क्रिय करता है, बल्कि एक नया piRNA भी बनाता है (Hen1 methylase द्वारा 3' सिरे के मिथाइलेशन के माध्यम से Ago3 से जुड़ा होता है)। यह piRNA, बदले में, piRNA अग्रदूत क्लस्टर (लाल स्ट्रैंड) से प्रतिलेखों के साथ mRNA को पहचानता है - इस तरह चक्र बंद हो जाता है और वांछित piRNA फिर से उत्पन्न होता है।

चावल। 5बी: नाभिक में पीआईआरएनए
एयूबी एंडोन्यूक्लिज़ के अलावा, पिवी एंडोन्यूक्लिज़ एंटीसेंस पीआईआरएनए को भी बांध सकता है। बंधन के बाद, कॉम्प्लेक्स नाभिक में स्थानांतरित हो जाता है, जहां यह पूरक प्रतिलेखों के क्षरण और क्रोमैटिन पुनर्व्यवस्था का कारण बनता है, जिससे ट्रांसपोसॉन गतिविधि का दमन होता है।

पीआईआरएनए के कार्य

पीआईआरएनए का मुख्य कार्य प्रतिलेखन और अनुवाद के स्तर पर एमजीई गतिविधि को दबाना है। ऐसा माना जाता है कि पीआईआरएनए केवल भ्रूणजनन के दौरान सक्रिय होते हैं, जब अप्रत्याशित जीनोम फेरबदल विशेष रूप से खतरनाक होता है और भ्रूण की मृत्यु हो सकती है। यह तर्कसंगत है - जब प्रतिरक्षा प्रणाली ने अभी तक काम करना शुरू नहीं किया है, तो भ्रूण की कोशिकाओं को कुछ सरल लेकिन प्रभावी सुरक्षा की आवश्यकता होती है। भ्रूण को प्लेसेंटा (या अंडे के छिलके) द्वारा बाहरी रोगजनकों से विश्वसनीय रूप से संरक्षित किया जाता है। लेकिन इसके अलावा, अंतर्जात (आंतरिक) वायरस, मुख्य रूप से एमजीई से बचाव भी आवश्यक है।

पीआईआरएनए की इस भूमिका की पुष्टि अनुभव द्वारा की गई है - "नॉकआउट" या एगो3, पिवी या एयूबी जीन के उत्परिवर्तन से गंभीर विकास संबंधी विकार होते हैं (और ऐसे जीव के जीनोम में उत्परिवर्तन की संख्या में तेज वृद्धि होती है), और इसका कारण भी बनता है। रोगाणु कोशिकाओं के विकास में व्यवधान के कारण बांझपन।

पीआईआरएनए का वितरण और विकास

पहले piRNA पहले से ही समुद्री एनीमोन और स्पंज में पाए जाते हैं। पौधों ने स्पष्ट रूप से एक अलग रास्ता अपनाया - उनमें पिवी प्रोटीन नहीं पाए गए, और ट्रांसपोज़न के लिए "थूथन" की भूमिका एगो4 एंडोन्यूक्लिज़ और siRNA द्वारा निभाई जाती है।

मनुष्यों सहित उच्चतर जानवरों में, पीआईआरएनए प्रणाली बहुत अच्छी तरह से विकसित होती है, लेकिन यह केवल भ्रूण कोशिकाओं और एमनियोटिक एंडोथेलियम में पाई जा सकती है। शरीर में पीआईआरएनए का वितरण इतना सीमित क्यों है यह अभी भी देखा जाना बाकी है। यह माना जा सकता है कि, किसी भी शक्तिशाली हथियार की तरह, पीआईआरएनए केवल बहुत विशिष्ट परिस्थितियों (भ्रूण के विकास के दौरान) में फायदेमंद होते हैं, और वयस्क शरीर में उनकी गतिविधि अच्छे से अधिक नुकसान पहुंचाएगी। फिर भी, परिमाण के क्रम में पीआईआरएनए की संख्या ज्ञात प्रोटीन की संख्या से अधिक है, और परिपक्व कोशिकाओं में पीआईआरएनए के गैर-विशिष्ट प्रभावों की भविष्यवाणी करना मुश्किल है।

पिवट तालिका। लघु आरएनए के सभी तीन वर्गों के गुण

	siRNA	माइक्रो RNA	piRNA
प्रसार	पौधे, ड्रोसोफिला, सी. एलिगेंस. कशेरुकियों में नहीं पाया जाता	यूकैर्योसाइटों	जानवरों की भ्रूण कोशिकाएं (कोइलेंटरेट्स से शुरू होकर)। प्रोटोज़ोआ और पौधों में नहीं
लंबाई	21-22 न्यूक्लियोटाइड	19-25 न्यूक्लियोटाइड	24-30 न्यूक्लियोटाइड
संरचना	डबल-स्ट्रैंडेड, 19 पूरक न्यूक्लियोटाइड और 3' सिरे पर दो अयुग्मित न्यूक्लियोटाइड	एकल-श्रृंखला जटिल संरचना	एकल-श्रृंखला जटिल संरचना। यू 5'-अंत पर, 2'- हे-मिथाइलेटेड 3' अंत
प्रसंस्करण	डिसर पर निर्भर	डिसर पर निर्भर	डिसर-स्वतंत्र
एंडोन्यूक्लाइजेस	पहले2	पहले 1, पहले 2	एगो3, पिवी, ऑब
गतिविधि	पूरक एमआरएनए का क्षरण, जीनोमिक डीएनए का एसिटिलेशन	लक्ष्य mRNA के अनुवाद का क्षरण या अवरोध	एमआरएनए एन्कोडिंग एमजीई का क्षरण, एमजीई प्रतिलेखन का विनियमन
जैविक भूमिका	एंटीवायरल प्रतिरक्षा रक्षा, स्वयं के जीन की गतिविधि का दमन	जीन गतिविधि का विनियमन	भ्रूणजनन के दौरान एमजीई गतिविधि का दमन

निष्कर्ष

अंत में, मैं आरएनए हस्तक्षेप में शामिल प्रोटीन तंत्र के विकास को दर्शाने वाली एक तालिका प्रदान करना चाहूंगा (चित्र 6)। यह देखा जा सकता है कि प्रोटोजोआ में सबसे विकसित siRNA प्रणाली (प्रोटीन परिवार एगो, डिसर) है, और जैसे-जैसे जीव अधिक जटिल होते जाते हैं, जोर अधिक विशिष्ट प्रणालियों पर जाता है - माइक्रोआरएनए (ड्रोशा, पाशा) और पीआईआरएनए ( पिवी, मुर्गी1) बढ़ जाती है। साथ ही, siRNA की क्रिया में मध्यस्थता करने वाले एंजाइमों की विविधता कम हो जाती है।

चावल। 6. आरएनए हस्तक्षेप में शामिल प्रोटीन की विविधता और
संख्याएँ प्रत्येक समूह में प्रोटीन की संख्या दर्शाती हैं। siRNA और माइक्रोआरएनए की विशेषता वाले तत्वों को नीले रंग में हाइलाइट किया गया है, और piRNA से जुड़े प्रोटीन को लाल रंग में हाइलाइट किया गया है। के अनुसार ।

आरएनए हस्तक्षेप की घटना का उपयोग सबसे सरल जीवों द्वारा किया जाने लगा। इस तंत्र के आधार पर, प्रकृति ने प्रतिरक्षा प्रणाली का एक प्रोटोटाइप बनाया, और जैसे-जैसे जीव अधिक जटिल होते जाते हैं, आरएनए हस्तक्षेप जीनोम गतिविधि का एक अनिवार्य नियामक बन जाता है। दो अलग-अलग तंत्र और तीन प्रकार के छोटे आरएनए (सारांश तालिका देखें) - परिणामस्वरूप, हम विभिन्न चयापचय और आनुवंशिक मार्गों के हजारों अच्छे नियामक देखते हैं। यह आकर्षक चित्र आणविक जैविक प्रणालियों की बहुमुखी प्रतिभा और विकासवादी अनुकूलन को दर्शाता है। छोटे आरएनए फिर से साबित करते हैं कि कोशिका के अंदर कोई "छोटी चीजें" नहीं हैं - केवल छोटे अणु हैं, जिनकी भूमिका का पूरा महत्व हम अभी समझना शुरू कर रहे हैं।

सच है, ऐसी शानदार जटिलता यह बताती है कि विकास "अंधा" है और पूर्व-अनुमोदित "मास्टर प्लान" के बिना कार्य करता है।

साहित्य

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