تداخل آران‌ای: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
جزبدون خلاصۀ ویرایش |
بازنویسی برچسب: افزودن پیوند بیرونی به جای ویکی‌پیوند |
||
| خط ۱: | خط ۱: | ||
{{short description|فرایند زیستی تنظیم ژن}} |
{{short description|فرایند زیستی تنظیم ژن}} |
||
[[File:ShRNA Lentivirus.svg|thumb|upleft=1.5|نحوه تحویل shRNAها توسط [[لنتی‌ویروس]] و سازوکار تداخل RNA در سلول‌های پستانداران]] |
[[File:ShRNA Lentivirus.svg|thumb|upleft=1.5|نحوه تحویل shRNAها توسط [[لنتی‌ویروس]] و سازوکار تداخل RNA در سلول‌های پستانداران]] |
||
'''تداخل RNA''' {{انگلیسی|RNA Interference}} ('''RNAi''')، فرایند زیست‌شناختی‌ست که طی آن مولکول‌های RNA، بیان ژن یا ترجمه را با خنثی سازی مولکول‌های mRNA هدف، مهار می کنند.<ref>{{Cite web|url=https://www.youtube.com/watch?v=cK-OGB1_ELE|title=RNA interference (RNAi): by Nature Video|last=nature video|first=nature video|date=December 16, 2011|website=YouTube|access-date=March 21, 2020}}</ref> از نظر تاریخی، RNAi با نام‌های دیگری چون این موارد شناخته می شد: ''هم-سرکوبگر'' (co-suppression)، ''خاموش‌سازی پسا-رونویسی ژن'' (post-transcriptional gene silencing) یا (PTGS)، و ''فرونشانی'' (quelling). مطالعه مفصل هرکدام از این فرایندهای به ظاهر متفاوت نشان داد که هویت ذاتی این پدیده‌ها همگی RNAi بوده اند. اندرو فایر و کریگ ملو جایزه 2006 نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را به خاطر کارشان در 1998 میلادی، بر روی تداخل RNA در نماتدی به نام کرم ''Caenorhaditis elegans'' دریافت کردند. از زماان کشف RNAi و پتانسیل تنظیم کنندگی اش، مشخص شده که RNAi پتانسیل زیادی در سرکوب ژن‌های مورد نظر را دارا می باشد. اکنون RNAi را در سرکوب ژنی، نسبت به درمان آنتی-سنس، دقیق‌تر، مؤثرتر، و پایدارتر می دانند.<ref name="Saurabh Satyajit, Vidyarthi AS, Prasad D 2014 543–564">{{cite journal | vauthors = Saurabh S, Vidyarthi AS, Prasad D |title=RNA interference: concept to reality in crop improvement |journal=[[Planta (journal)|Planta]] |volume=239 | issue = 3 | pages = 543–64 | date = March 2014 | pmid = 24402564 | doi = 10.1007/s00425-013-2019-5 | doi-access = free}}</ref> با این حال، RNA آنتی‌سنسی که بوسیله یک ناقل بیانی تولید می گردد را می توان توسعه داد تا به عنوان عوامل درمانی نوین، کاربردهای جدیدی پیدا کند.<ref>{{cite journal | vauthors = Weiss B, Davidkova G, Zhou LW | s2cid = 9448271 | title = Antisense RNA gene therapy for studying and modulating biological processes | journal = Cellular and Molecular Life Sciences | volume = 55 | issue = 3 | pages = 334–58 | date = March 1999 | pmid = 10228554 | doi = 10.1007/s000180050296}}</ref> |
|||
'''آران‌ای سرکوبگر''' یا '''آران‌ای مداخله‌گر''' یا '''آران‌ای خاموش کننده''' (به انگلیسی:RNAiیا RNA interference) توالی‌های [[اولیگونوکلئوتید]]ی هستند که از آن‌ها برای سرکوب [[بیان ژن|بیان]] [[ژن]] استفاده می‌شود. |
|||
آران‌ای سرکوبگر یا آران‌ای مداخله‌گر باعث پدید آمدن فرایندی در [[یاخته]]ها می‌شود که یاخته‌ها از راه آن [[بیان ژن]]های خود را تنظیم می‌کنند. در سال ۲۰۰۶ «آندرو فایر» و «کرایگ سی ملو» به‌طور مشترک [[جایزه نوبل]] [[کاراندام‌شناسی]] یا [[پزشکی]] را به خاطر پژوهش‌هایی که در زمینهٔ آران‌ای سرکوبگر بر روی کرم [[نماتد]]ی به نام «سی الگانس» (به انگلیسی:C. elegans) انجام داده و در سال ۱۹۹۸ منتشر کرده بودند، برنده شدند. |
|||
دو نوع مولکول RNA کوچک، یعنی microRNA (یا miRNA) و RNA کوچک مداخله‌گر (siRNA)، در فرایند تداخل RNA نقش محوری دارند. RNAها محصولات مستقیم ژن‌ها هستند و RNA های کوچکی که ذکرشان رفت، قادرند تا با ایجاد کمپلکس‌های آنزیمی، RNA پیام‌رسان (mRNA) را تجزیه کرده و بدین شکل با جلوگیری از ترجمه آن ها از طریق خاموش سازی ژنی پسا-رونویسی، فعالیتشان را کاهش دهد. به علاوه، رونویسی را از طریق سازوکار خاموش‌سازی که توسط فرایند تداخل RNA صورت می پذیرد، می توان مهار کرد؛ کمپلکس آنزیمی در این فرایند، متیلاسیون DNA را در موقعیت‌های ژنومی که مکمل siRNA یا miRNA کمپلکس شده باشند، کاتالیز می کند. تداخل RNA نقش مهمی را در دفاع از سلول در مقابل توالی‌های نوکلئوتیدی متخاصم (همچون ویروس‌ها یا ترنسپوزون‌ها) ایفا می کند. همچنین این فرایند بر روی تکوین مؤثر است. |
|||
در [[ژنتیک پزشکی]] از آران‌ای مداخله‌گر برای جلوگیری از پیشرفت بیماری‌ها استفاده می‌شود. آران‌ای مداخله‌گر با ورود به یاخته‌ها به بازهای نوکلئوتیدی هدف در آران‌ای می‌چسبند و با فعال کردن یک [[آنزیم]] به نام [[آران‌ای‌آز اچ]] (به انگلیسی:RNAase H) باعث شکسته شدن [[نوکلئوتید]] مورد نظر و جلوگیری از ساخته شدن [[پروتئین]]های نامطلوب یاخته می‌شوند. از اولیگونوکلئوتیدها برای جلوگیری از پیشرفت بیماری‌هایی نظیر [[سرطان]] [[آسم]] و [[ایدز]] استفاده می‌شود. |
|||
مسیر RNAi در بسیاری از یوکاریوت‌ها شامل جانوران یافت می گردد، و توسط آنزیم خردکننده (Dicer) که رشته دوتایی بلند RNA (یا dsRNA) را می شکافد، راه اندازی شده و dsRNA را به قطعاتی کوتاهی که در حدود 21 نوکلئوتید طول دارند و به صورت دو-رشته ای می باشند، تکه تکه می کنند. هر siRNA به دو RNA تک-رشته‌ای باز شده (ssRNA) که یکی را رشته رهرو (passenger strand) و دیگری را رشته راهنما (guide strand) می نامند. رشته رهرو تجزیه شده و رشته راهنما به کمپلکس خاموش‌گر القاء شده توسط RNA (یا RISC) می پیوندد. شناخته شده ترینشان "خاموش‌گری ژنی پسا-رونویسی" است که بیش از همه مورد مطالعه واقع شده، و زمانی رخ می دهد که رشته راهنما با توالی مکملی در یک مولکول mRNA جفت شده و گسست با آرگونوات 2 (Ago2)، که مؤلفه کاتالیزی RISC است را القاء می نماید. در برخی از جانداران، با وجود این که غلظت‌های مولی اولیه siRNA محدود اند، این فرایند به صورت سیستماتیک پخش می گردد. |
|||
آران‌ای مداخله‌گر از مولکول [[آران‌ای]] که باعث خاموش کردن ژن‌ها می‌شود، استفاده می‌کند و با از بین بردن پیام‌های نامناسب که باعث ایجاد و [[ترجمه (زیست‌شناسی)|ترجمهٔ]] [[پروتئین]]های ناقص می‌شود و غیرفعال کردن ژن‌های عامل بیماری‌هایی شامل سرطان، عفونت‌های ویروسی و سایر بیماری‌ها، در پزشکی کاربرد دارد. |
|||
روش‌های خاموش کردن ژن به علت توانایی آن‌ها برای درمان بیماری‌های انسانی بسیار مورد نیازند. آنچه که آران‌ای سرکوبگر را بالاتر از دیگر رقبا قرار می‌دهد کاملاً اختصاصی عمل کردن آن در فقط از بین بردن اطلاعات ژنتیکی نامناسب است و اینکه دیگر ژن‌های سالم از تأثیر آن مصون هستند. |
|||
RNAi، هم در کشت سلولی و هم در جانداران، ابزار تحقیقاتی با ارزشی به شمار می رود، چرا که dsRNA معرفی شده به سلول‌ها قادرند به صورت انتخابی و قدرتمندانه، سرکوب ژن های مد نظر را القاء کنند. RNAi ممکن است جهت غربال‌گری‌های مقیاس بزرگ مورد استفاده واقع شود، که در آن هر ژن درون سلول را به صورت سیستماتیک خاموش کرده و بدین شکل به شناسایی اجزاء لازم جهت فرایند یا رویداد سلولی خاصی چون تقسیم سلولی کمک می کند. از این مسیر به عنوان ابزاری عملی در زیست‌فناوری، پزشکی و حشره‌کش‌ها نیز استفاده می شود.<ref name=s1308>{{Cite journal | doi = 10.1126/science.341.6147.732| pmid = 23950525| title = A Lethal Dose of RNA| year = 2013| last1 = Kupferschmidt | first1 = K.| journal = Science| volume = 341| issue = 6147| pages = 732–3| bibcode = 2013Sci...341..732K}}</ref> |
|||
== درمان به وسیله آران‌ای سرکوبگر == |
|||
امروزه، پس از گذشت چند سال از کشف آران‌ای سرکوبگر، این روش درمانی به تازگی در حال شکل گرفتن است. اگرچه آزمایش‌های کامل هنوز انجام می‌شود، بررسی‌ها در حال استفاده از روش‌هایی است که به تازگی روی بیماران مبتلا به ناهنجاری‌های ناتوانی چشمی صورت گرفته‌است. پزشکان بسیاری از نسخه‌های آران‌ای طراحی‌شده را وارد کره چشم بیماران مبتلا به تحلیل رفتن [[لکه زرد|لکهٔ زرد]] [[شبکیه]] کردند. رشته‌های آران‌ای کوچک مداخله‌کننده عمل یک [[عامل رشد]] ناقص تحریک‌کنندهٔ رشد رگ‌های خونی غیرطبیعی پشت شبکیه را متوقف می‌کند و به این ترتیب آسیب را اصلاح می‌کند. |
|||
موفقیت آران‌ای سرکوبگر همچنین می‌تواند منجر به درمان مورد نیاز بیشتر برای بررسی کردن ناهنجاری‌های مغزی شود. سال گذشته هیجان زیادی در مورد اینکه آران‌ای سرکوبگر می‌تواند بیماری کشنده تحلیل‌برندهٔ مغزی به نام هانتیگتون را متوقف کند، به وجود آمد. |
|||
موش‌های مبتلا به این بیماری مورد تزریق ویروسی قرار گرفتند که به‌طور مخفیانه آران‌ای خاموش‌کننده را وارد یاخته‌های مغزی بیمار می‌کرد. به وسیلهٔ خاموش کردن ژن، سطوح پروتئین‌های سمی کاهش یافته و آسیب عصبی فروکش می‌کرد. هدف دیگر عفونت [[اچ‌آی‌وی]] است چیزی که [[واکسن]] و درمانی برای آن وجود ندارد. برای مبارزه با این بیماری اگرچه پزشکان نیاز دارند تا یاخته‌ها را خارج از بدن درمان کنند، پزشکان ابتدا [[یاخته‌های بنیادی]] را از [[مغز استخوان]] بیمار خارج کرده و آن‌ها را در ظرف آزمایشگاهی درمان می‌کنند. یک ویروس بی خطر می‌تواند آران‌ای کوچک را علیه ژن‌های اچ‌آی‌وی به یاخته‌ها منتقل کند. زمانی که [[پیوند مغز استخوان|پیوند]] به بدن بیماران صورت گرفت، یاخته‌های درمان‌شده به صورت یاخته‌های مقاوم به اچ‌ای‌وی در می‌آیند که با ویروس مبارزه کرده و بیماری را در فرد ریشه‌کن می‌کنند. |
|||
سرطان مغز بیماری دیگری است که می‌تواند با استفاده از این روش درمان شود. اگر راهکار هوشمندانه استفاده از [[آران‌ای کوچک سنجاق‌سری]] موفق باشد، سرطان‌ها می‌توانند بدون استفاده از ویروس‌ها که آران‌ای‌های درمانی را به مغز انتقال می‌دهند، درمان شوند. پژوهشگران در حال تلاش برای استفاده از باکتری برای انتقال این مولکول‌های آران‌ای کوچک سنجاق سری به یاخته‌های مغزی در جایی که دارو می‌تواند جذب شود، هستند. پیش از آنکه آران‌ای سرکوبگر به‌طور موفقیت‌آمیزی در داروها مورد استفاده باشد این باید ثابت شود که این روش مؤثر بوده و مهمتر از آن بی‌خطر است. |
|||
پژوهشگران اطمینان دارند که درمان‌های عمومی براساس آران‌ای سرکوبگر در ده سال آینده به مرحله بالینی خواهند رسید، هر چند که تحلیل رفتن لکهٔ زرد شبکیه چشم ممکن است حتی زودتر از آن درمان شده باشد. |
|||
== منابع == |
== منابع == |
||
{{پانویس}} |
{{پانویس|چپ‌چین=بله|30em}} |
||
| ⚫ | |||
* Antisense and Nucleic Acid Drug Development, 11, pages 129-136, 2001 |
|||
* Biochemical Pharmacology, 7518, pages 1-8, 2002 |
|||
* {{یادکرد-ویکی |
|||
|پیوند = https://en.wikipedia.org/wiki/RNA_interference |
|||
|عنوان = RNA Interference |
|||
|زبان = انگلیسی}} |
|||
==پیوندهای بیرونی== |
|||
| ⚫ | |||
* [http://www.thenakedscientists.com/HTML/articles/article/rna-interference-explained/ Overview of the RNAi process], from ''[[The Naked Scientists|Cambridge University's The Naked Scientists]]'' |
|||
* [http://www.nature.com/focus/rnai/animations/animation/animation.htm Animation of the RNAi process], from ''[[نیچر]]'' |
|||
* [https://www.pbs.org/wgbh/nova/sciencenow/3210/02.html NOVA scienceNOW explains RNAi] – A 15-minute video of the ''[[Nova (American TV series)|Nova]]'' broadcast that aired on [[پی‌بی‌اس]], 26 July 2005 |
|||
* [http://www.silencinggenomes.org/ Silencing Genomes] RNA interference (RNAi) experiments and bioinformatics in C. elegans for education. From the Dolan DNA Learning Center of Cold Spring Harbor Laboratory. |
|||
* [https://web.archive.org/web/20061116000124/http://www.natureprotocols.com/2006/07/19/rnai_screens_in_c_elegans_in_a.php RNAi screens in C. elegans in a 96-well liquid format and their application to the systematic identification of genetic interactions (a protocol)] |
|||
* [https://www.nytimes.com/2006/10/03/science/03nobel.html?ex=1180065600&en=e26ec371cb398ea0&ei=5070 2 American ‘Worm People’ Win Nobel for RNA Work], from [[نیویورک تایمز]]'' |
|||
* [http://www.nature.com/mt/webfocus/rnai/index.html#2008 ''Molecular Therapy'' web focus: "The development of RNAi as a therapeutic strategy"], a collection of free articles about RNAi as a therapeutic strategy. |
|||
* [http://www.genomernai.de/GenomeRNAi/ GenomeRNAi]: a database of phenotypes from RNA interference screening experiments in Drosophila melanogaster and Homo sapians |
|||
* [http://dharmacon.horizondiscovery.com/rnai-and-custom-rna-synthesis/ RNAi tools] Pre-designed and custom RNA Interference tools |
|||
{{پایان چپ‌چین}} |
{{پایان چپ‌چین}} |
||
{{دستیابی به موفقیت در سال}} |
{{دستیابی به موفقیت در سال}} |
||
{{نشان مقاله برگزیده}} |
|||
{{نوکلئیک اسیدها}} |
|||
| ⚫ | |||
[[رده:آران‌ای سرکوبگر]] |
[[رده:آران‌ای سرکوبگر]] |
||
| ⚫ | |||
[[رده:بیان ژن]] |
[[رده:بیان ژن]] |
||
[[رده:زیست‌مولکول‌ها]] |
|||
[[رده:ژنتیک]] |
|||
[[رده:ژنتیک مولکولی]] |
[[رده:ژنتیک مولکولی]] |
||
نسخهٔ ۲۹ مارس ۲۰۲۱، ساعت ۲۲:۲۹
تداخل RNA (به انگلیسی: RNA Interference) (RNAi)، فرایند زیست‌شناختی‌ست که طی آن مولکول‌های RNA، بیان ژن یا ترجمه را با خنثی سازی مولکول‌های mRNA هدف، مهار می کنند.[۱] از نظر تاریخی، RNAi با نام‌های دیگری چون این موارد شناخته می شد: هم-سرکوبگر (co-suppression)، خاموش‌سازی پسا-رونویسی ژن (post-transcriptional gene silencing) یا (PTGS)، و فرونشانی (quelling). مطالعه مفصل هرکدام از این فرایندهای به ظاهر متفاوت نشان داد که هویت ذاتی این پدیده‌ها همگی RNAi بوده اند. اندرو فایر و کریگ ملو جایزه 2006 نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را به خاطر کارشان در 1998 میلادی، بر روی تداخل RNA در نماتدی به نام کرم Caenorhaditis elegans دریافت کردند. از زماان کشف RNAi و پتانسیل تنظیم کنندگی اش، مشخص شده که RNAi پتانسیل زیادی در سرکوب ژن‌های مورد نظر را دارا می باشد. اکنون RNAi را در سرکوب ژنی، نسبت به درمان آنتی-سنس، دقیق‌تر، مؤثرتر، و پایدارتر می دانند.[۲] با این حال، RNA آنتی‌سنسی که بوسیله یک ناقل بیانی تولید می گردد را می توان توسعه داد تا به عنوان عوامل درمانی نوین، کاربردهای جدیدی پیدا کند.[۳]
دو نوع مولکول RNA کوچک، یعنی microRNA (یا miRNA) و RNA کوچک مداخله‌گر (siRNA)، در فرایند تداخل RNA نقش محوری دارند. RNAها محصولات مستقیم ژن‌ها هستند و RNA های کوچکی که ذکرشان رفت، قادرند تا با ایجاد کمپلکس‌های آنزیمی، RNA پیام‌رسان (mRNA) را تجزیه کرده و بدین شکل با جلوگیری از ترجمه آن ها از طریق خاموش سازی ژنی پسا-رونویسی، فعالیتشان را کاهش دهد. به علاوه، رونویسی را از طریق سازوکار خاموش‌سازی که توسط فرایند تداخل RNA صورت می پذیرد، می توان مهار کرد؛ کمپلکس آنزیمی در این فرایند، متیلاسیون DNA را در موقعیت‌های ژنومی که مکمل siRNA یا miRNA کمپلکس شده باشند، کاتالیز می کند. تداخل RNA نقش مهمی را در دفاع از سلول در مقابل توالی‌های نوکلئوتیدی متخاصم (همچون ویروس‌ها یا ترنسپوزون‌ها) ایفا می کند. همچنین این فرایند بر روی تکوین مؤثر است.
مسیر RNAi در بسیاری از یوکاریوت‌ها شامل جانوران یافت می گردد، و توسط آنزیم خردکننده (Dicer) که رشته دوتایی بلند RNA (یا dsRNA) را می شکافد، راه اندازی شده و dsRNA را به قطعاتی کوتاهی که در حدود 21 نوکلئوتید طول دارند و به صورت دو-رشته ای می باشند، تکه تکه می کنند. هر siRNA به دو RNA تک-رشته‌ای باز شده (ssRNA) که یکی را رشته رهرو (passenger strand) و دیگری را رشته راهنما (guide strand) می نامند. رشته رهرو تجزیه شده و رشته راهنما به کمپلکس خاموش‌گر القاء شده توسط RNA (یا RISC) می پیوندد. شناخته شده ترینشان "خاموش‌گری ژنی پسا-رونویسی" است که بیش از همه مورد مطالعه واقع شده، و زمانی رخ می دهد که رشته راهنما با توالی مکملی در یک مولکول mRNA جفت شده و گسست با آرگونوات 2 (Ago2)، که مؤلفه کاتالیزی RISC است را القاء می نماید. در برخی از جانداران، با وجود این که غلظت‌های مولی اولیه siRNA محدود اند، این فرایند به صورت سیستماتیک پخش می گردد.
RNAi، هم در کشت سلولی و هم در جانداران، ابزار تحقیقاتی با ارزشی به شمار می رود، چرا که dsRNA معرفی شده به سلول‌ها قادرند به صورت انتخابی و قدرتمندانه، سرکوب ژن های مد نظر را القاء کنند. RNAi ممکن است جهت غربال‌گری‌های مقیاس بزرگ مورد استفاده واقع شود، که در آن هر ژن درون سلول را به صورت سیستماتیک خاموش کرده و بدین شکل به شناسایی اجزاء لازم جهت فرایند یا رویداد سلولی خاصی چون تقسیم سلولی کمک می کند. از این مسیر به عنوان ابزاری عملی در زیست‌فناوری، پزشکی و حشره‌کش‌ها نیز استفاده می شود.[۴]
منابع
- ↑ nature video, nature video (December 16, 2011). "RNA interference (RNAi): by Nature Video". YouTube. Retrieved March 21, 2020.
- ↑ Saurabh S, Vidyarthi AS, Prasad D (March 2014). "RNA interference: concept to reality in crop improvement". Planta. 239 (3): 543–64. doi:10.1007/s00425-013-2019-5. PMID 24402564.
- ↑ Weiss B, Davidkova G, Zhou LW (March 1999). "Antisense RNA gene therapy for studying and modulating biological processes". Cellular and Molecular Life Sciences. 55 (3): 334–58. doi:10.1007/s000180050296. PMID 10228554. S2CID 9448271.
- ↑ Kupferschmidt, K. (2013). "A Lethal Dose of RNA". Science. 341 (6147): 732–3. Bibcode:2013Sci...341..732K. doi:10.1126/science.341.6147.732. PMID 23950525.
- مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «RNA Interference». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی.
پیوندهای بیرونی
- Overview of the RNAi process, from Cambridge University's The Naked Scientists
- Animation of the RNAi process, from نیچر
- NOVA scienceNOW explains RNAi – A 15-minute video of the Nova broadcast that aired on پی‌بی‌اس, 26 July 2005
- Silencing Genomes RNA interference (RNAi) experiments and bioinformatics in C. elegans for education. From the Dolan DNA Learning Center of Cold Spring Harbor Laboratory.
- RNAi screens in C. elegans in a 96-well liquid format and their application to the systematic identification of genetic interactions (a protocol)
- 2 American ‘Worm People’ Win Nobel for RNA Work, from نیویورک تایمز
- Molecular Therapy web focus: "The development of RNAi as a therapeutic strategy", a collection of free articles about RNAi as a therapeutic strategy.
- GenomeRNAi: a database of phenotypes from RNA interference screening experiments in Drosophila melanogaster and Homo sapians
- RNAi tools Pre-designed and custom RNA Interference tools