Патологічна фізіологія / Оториноларингологія / Організація системи охорони здоров'я / Онкологія / Неврологія і нейрохірургія / Спадкові, генні хвороби / Шкірні та венеричні хвороби / Історія медицини / Інфекційні захворювання / Імунологія та алергологія / Гематологія / Валеологія / Інтенсивна терапія, анестезіологія та реанімація, перша допомога / Гігієна і санепідконтроль / Кардіологія / Ветеринарія / Вірусологія / Внутрішні хвороби / Акушерство і гінекологія
ГоловнаМедицинаОнкологія
« Попередня Наступна »
А.І.Рукавішніков. Азбука раку, 2007 - перейти до змісту підручника

«Малі интерферирующие РНК» - «вимикачі» гена і середовищ-ство для інгібування проліферації ракових клітин

У клітці кожного типу організму однаковий набір генів. Але тільки частина з них працює. Причому в одному типі - одні, а в іншому типі клітини - інші гени. Ми ще не знаємо, які гени в клітці різного типу включені, а які ні.

Включення або експресія гена - це синтез копії його кодує ланцюжка - іРНК, а по ній як на матриці синтез білка в рибосоме клітини.

Цей процес відбувається в клітці так:

- два ланцюги ДНК в потрібному місці розділяються, відкриваючи ген, тобто ділянка кодує ланцюга;

- до нуклеотидам його за принципом комплементарності підстав приєднуються нуклеотиди, утворюючи одноцепочечную інформаційну РНК (іРНК). У ній, на відміну від ДНК, підстава Т (тимін) замінюється підставою

- У (урацил).

Цей процес переносу інформації з гена на РНК з утворенням іРНК називається транскрипцією гена. За таким принципом на різних генах в клітині утворюється також транспортна (тРНК) і рибосомная РНК (ріб-РНК).

ІРНК несе в собі всю інформацію гена, крім тієї, що в інтрони гена,

- вона віддаляється при дозріванні іРНК. іРНК передає інформацію на ріб-РНК в рибосоме клітини. тРНК доставляє до рибосоми частини для білків - амінокислоти відповідно до тієї інструкцією, що в іРНК. Так на рибосоме будується поліпептидний ланцюг, але зазвичай ланцюга, що утворюють молекули білків.

Розуміння молекулярних причин «включення» і «виключення» генів дозволить управляти цим процесом і тримати його під контролем, щоб, наприклад, попередити виникнення з нормальної клітини ракової клітини.

У клітці гени, що кодують білки, складають 2%, а поза-генна, тобто не кодують білки інша частина ДНК, становить 98% генома клітини. Тому її назвали - «junk» ДНК, що означає «мотлох, утиль». Але «не кодують» - не означає, що «не використовується».

Виявилося, що під «поза-генної» частини є безліч генів, які «розкидані» всередині звичайних генів і між генами. Але їх продуктом є не білок, а «малі» РНК. У клас «малих» молекул РНК включають молекули, що містять короткої довжини ланцюжка нуклеотидів.

Відмінності «малих» РНК від трьох клітинних РНК:

- вони з двох ланцюгів нуклеотидів, які спаровуються один з одним за принципом комплементарності, що і в ДНК хромосом;

- по 3 кінців кожної з ланцюжків завжди залишається два неспарених нуклеотиду.

У клітці «малі» РНК зайняті іншою справою: регулюють роботу звичайних генів. Вони включають їх експресію або вимикають їх з експресії, коли це потрібно в клітці.

Історія «малих РНК» клітини почалася на початку 90-х років ХХ ст. з експериментів учених на квітці «петуній», а потім на черв'яка C.elegans. На обох живих істотах вчені намагалися посилити вираз певної ознаки. Для цього вони вводили в їхні клітини копії гена, тобто іРНК цієї ознаки. Але замість посилення вираження, тобто
Експресії гена, відбувалося його «замолканія». У біології це позначають терміном - «сайленсінг» від англ. «Silencing»

- мовчання, німота. Причиною цього явища виявилася мала інтерферуюча РНК (siRNA), яку відкрили в 1998 р. вчені з США Ендрю Файр (Andrew Z. Fire) і Крейг Меллоу (Craig C. Mello). Ці РНК мають здатність «вимикати» гени шляхом руйнування їх іРНК. Ефект «гасіння» експресії гена «малими РНК» названо РНК-інтерференцією, а короткі молекули, що викликають його, назвали siРНК (short interfering RNAs, малі интерферирующие РНК). Це найкоротші молекули, що складаються у ссавців всього з 21-23 нуклеотиду.

Спочатку було незрозуміло, як siРНК з'являється в клітці після введення в неї копії гена. Автори відкриття з'ясували, що в клітці є молекулярний механізм для синтезу цієї молекули та накопичення її. Механізм РНК-інтерференції в клітці запускається двухцепочечной РНК (дцРНК) і здійснюється в кілька етапів.

1-й етап. Білок Дайсер нарізає дцРНК на фрагменти, що містять короткі в 21 нуклеотид фрагменти РНК. Це вже siРНК.

2-й етап. Такі фрагменти захоплюється комплексом білків - RISC (RNA induced silencing complex).

3-й етап. У комплексі дуплекс коротких РНК розплітається, і тільки один ланцюг siРНК залишається в ньому. Це фрагмент антисмислової ланцюжка гена.

4-й етап. Комплекс RISC за допомогою антисмислової ланцюга siРНК сканує молекули РНК клітини. siРНК-навідник знаходить комплементарную їй послідовність нуклеотидів у відповідній смисловий іРНК, тобто копії гена і розрізає її. Тепер у клітці вже немає іРНК, а, значить, немає і синтезу бел-ка гена.

Жоден з блокаторів гена, відомих до цих пір, не володіє такою специфічністю до свого гену-мішені. Основна функція siРНК - захист генома клітини. Ці молекули оберігають геном від мутацій, генів ззовні - від вірусів, а також від транспозонов.

Отже, вчені довели, що siРНК в клітці блокує той ген, матрична ланцюг якого комплементарна антисмислової ланцюга всередині siРНК. Мішенню для молекули є не сам ген, а його іРНК. Тобто ген «вимикається» шляхом руйнування його копії - іРНК, після виходу її з ядра в цитоплазму кліть-ки. Кожна siРНК розпізнає і руйнує тільки свою специфічну іРНК і не викликає жодних побічних ефектів. Заміна навіть одного нуклеотиду всередині siРНК різко знижує ефект інтерференції.

Відкриття siРНК в 2002 р. визнано найважливішим відкриттям року в списку десяти відкриттів. Введення в клітку siРНК - це новий метод «вимкнути» гена (Мал. 1).



Рис.1.

Етапи «РНК-інтерференції» в клітці

(рис. і цит. По: Т. оксамит-ва, 2005).

На відміну від антисмислових РНК, siРНК - «інструмент багаторазового використання». Вони зв'язуються все з новими і новими молекулами специфічної іРНК, виводячи кожен раз їх з ладу.


Розкриття генома людини в 2000 р. - це відкриття нуклеотидной карти ДНК людини. Однак, ця карта описує тільки послідовність нуклеотидів в кожному гені, але не функції гена. Чл.-кор. Л. Кисельов (2006) вважає, що тепер стало можливим перейти до створення карти функцій генів. Ця робота, на думку Л. Кисельова, може бути закінчена вже через один-два роки.

Метод «вимкнути» гена дуже необхідний не тільки для з'ясування функцій кожного гена в клітині, але і для «вимикання» гена-причини, що викликає ту чи іншу хворобу, в тому числі виникнення ракової клітини з нормальної клітини тканини. З'ясувавши гени-причини ракової клітини, можна «заглушити» гени, - значить, попередити і виникнення раку.

Для виявлення функцій гена необхідно мати клітини в культурі, і, використовуючи метод Файера і Меллоу, можна по черзі вимикати ген за геном і дивитися, які функції клітини при цьому пропадають або з'являються. Так люди будуть вперше знати, яку функцію або функції виконує кожен ген у клітці (Л. Кисельов, 2006).

За відкриття «РНК-інтерференції» - придушення генів двухцепочечной РНК, американським ученим Ендрю Фаєр і Крейг Меллоу присуджена Нобелівська премія в галузі медицини та фізіології за 2006 р.

Успіх застосування препарату siРНК залежить від доставки його в клітини-мішені і захисту його від впливу ферментів клітини. siРНК повинні знаходитися в клітці досить довго, щоб виконати свою роль - знайти специфічні іРНК і зв'язатися з ними. Препарат являє собою синтезовані in vitro дволанцюжкові РНК довжиною в 21 нуклеотидну пару. Щоб молекула-препарат легше проникала в клітку і не руйнувалася, до молекули приєднують ліпофільную групу (Г. Стікс, 2005). Передбачається, що з часом короткі дволанцюжкові РНК можна буде вводити в кровотік пацієнта і лікувати системні хвороби. Рак з розміру вузлика 2 мм в діаметрі теж стає системною хворобою.

Джон Марганоре (JM Marfganore, 2006) із США пише, що у тварини одинична доза siРНК зберігає активність в організмі протягом 22 діб.

«Якщо те, що зроблено з клітинами ссавців в культурі, вдасться повторити на рівні цілого організму, ми отримаємо унікальний метод створення лікарських препаратів. Здійсниться заповітна мрія, можна буде прицільно виводити з ладу потрібні гени ».

З відкриттям «РНК-інтерференції» з'явилася можливість пригнічувати надлишкову або недостатній синтез певних білків в нормальній клітині, що може перетворити її на ракову клітину. Вчені припускають, що цей метод має бути позбавлений побічних ефектів, якими супроводжуються інші методи лікування раку. Однак треба перш провести відповідні

дослідження на тварин, а потім і на пацієнтах.
« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
Інформація, релевантна " «Малі интерферирующие РНК» - «вимикачі» гена і середовищ-ство для інгібування проліферації ракових клітин "
  1. Апоптоз і шляхи його застосування для знищення ракових клітин
    интерферирующие РНК, для виключення «гена життя» - bcl-2 в ракової клітці; мішенню їх служить його іРНК, яку вони руйнують; - доставка в ракову клітку «гена смерті», наприклад, ген bax, що викличе в ній феноптоз; - придушення в ракової клітці генів з епімутаціямі, що створюють її властивості, і заміна генів-супресорів з мутаціями нормальними генами. Дуже багато патологічні
  2. СТРУКТУРНІ І ФУНКЦІОНАЛЬНІ ОСОБЛИВОСТІ ГЕНОВ У діагностиці та лікуванні раку
    интерферирующие РНК в ефективній індукції апоптозу ракових клітин. Прикладом взаємозв'язку різних структурних характеристиках генома ракових клітин і функції генів сигнальних шляхів служить наступний аналіз. Ми досліджували ефекти придушення функціонального прояви деяких генів за допомогою мaлих інтерферуючих РНК (міРНК) в клітинних лініях РТК: НТ-29 і СаСО2. Суттєвою характеристикою лінії
  3. Розкриття секрету життя - значення для медицини та онкології
    «малі интерферирующие РНК», введення яких в організм специфічно «вимикає» конкретний ген шляхом руйнування його копії - іРНК (див. розділ 8.1.). Ось це і означає - управляти живим, в даному випадку, ракової клітиною, впливаючи на молекулярні причини її властивостей. Відкриття того, що кожне властивість клітини в нормі, а значить, і при хворобі, створюється молекулярної причиною, призвело до
  4. Генітальний ендометріоз
    гена 9р21 [99]. Найбільш прийнятою до теперішнього часу теорією походження зовнішнього ГЕ з ураженням очеревини є теорія ретроградної менструації з подальшою імплантацією елементів менструального вмісту, запропонована ще в 1927 р. [192]. Незважаючи на ряд протиріч, виявилися в ході подальших досліджень, правомочність цієї теорії підтверджується в клінічній практиці
  5. ДОБРОЯКІСНІ ЗАХВОРЮВАННЯ МОЛОЧНИХ ЗАЛОЗ
    генам, які відповідальні за ріст і розвиток проток і сполучної тканини під час вагітності, прогестерон - за зростання і розвиток залозистої тканини, збільшення числа альвеол, зростання часточок. У післяпологовому періоді відбувається інтенсивна секреція молока лактоцитах. У нормі тривалість лактації у більшості жінок коливається від 5 до 24 міс. Рівень максимальної секреції досягається до
  6. онкоген І неопластичними ЗАХВОРЮВАННЯ
    генами. Це припущення пояснює надзвичайний інтерес дослідників-онкологів до онкогенних вірусів. Незважаючи на порівняльну генетичну простоту, вони викликають всі патологічні та клінічні зміни, асоційовані з неопластичним захворюванням, і в деяких випадках вірус здатний вводити в нормальну клітку єдиний ген (онкоген), продукт якого ініціює і підтримує
  7. ХВОРОБА Ходжкіна І Лімфоцитарна ЛІМФОМИ
    генам. Іноді дослідження фенотипической експресії Т-клітин доповнюється вивченням їх функціональних властивостей. При грибоподібному мікозі / синдромі Сезарі, що представляє собою периферичну Т-клітинну лімфому, клітини несуть маркери хелперів. У цих же клітин визначають і відповідні функціональні властивості. Для характеристики Т-клітин отримано велику кількість моноклональних антитіл до їх
  8. ХВОРОБИ ЩИТОВИДНОЇ ЗАЛОЗИ
    колагенази йодтірозінов. У нормі вивільняється таким чином йод в основному реутілізіруется в синтезі гормонів, але невелика його частка все ж втрачається, вступаючи в кровотік («витік йоду»). У патологічних умовах ця частка може зростати. Щитовидна залоза здатна концентрувати й інші одновалентні аніони, такі як пертехнетат, який є у вигляді радіоактивного ізотопу - натрій
  9. ЦУКРОВИЙ ДІАБЕТ
    гена і порушує дію інсуліну на тканини-мішені , внаслідок чого посилюється печінкова продукція глюкози, а здатність елімінувати екзогенну навантаження глюкозою зменшується. Навіть занепокоєння пацієнта з приводу пункції вени може викликати у нього достатня підвищення рівня адреналіну, щоб зумовити порушення тесту. Хибно позитивні результати дослідження можуть бути обумовлені
  10. ПАТОЛОГІЯ МОЛОЧНИХ ЗАЛОЗ ЕНДОКРИННОГО ГЕНЕЗА
    генами і прогестероном, необхідно також вплив спеціального лактогенного гормону і пермісивними дію глюкокортикоїдів, інсуліну, тироксину і у деяких видів - гормону росту. Існує два лактогенних гормону. Плацентарний лактоген людини (ПЛЧ, або хоріонічний соматомаммотропін) секретується в великих кількостях плацентою на пізніх стадіях вагітності і бере участь в
© medbib.in.ua - Медична Бібліотека