2. РНК ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

При опити да създадат петунии с по-интензивен цвят екип от холандски и американски учени добавили допълнителни копия на кодиращата цвят секвенция в генома на растението. След разцъфването на растението било устновено, че повечето петунии били чисто или частично бели, вместо червени, както било очаквано. При направеният анализ било установено, че както нормалните, така и изкуствените ДНК копия били изключени. По късно било установено, че причината за това явление е РНК интерференцията (RNAi). По същество RNAi е механизъм, при който в присъствието на двойноверижна РНК молекула, хомоложна на определена иРНК (от нормален ген), експресията на втората се преустановява. Поради блокирането на даден ген механизмът бил означен като пост транскрипционно генно заглушшаване. Този механизъм се използва доста сполучливо при някои растения, при които се цели намаляване на експресията на даден ген или група от гени. За целта в клетките се интродуцират антисенс РНК, които в последствие се свързват комплементарно с клетъчните сенс РНК. Първоначално се е смятало, че по този начин двойноверижната РНК не може да се транслира, но в наши дни е известно че това се дължи на интерференцията. РНК интерференцията е много специфичен и високоефективен процес извършван от сложен организационен апарат. Установено е, че след като в апарата попадне двойноверижна РНК молекула той я нарязва посредством специфичен ензим наречен Dicer. След това ензима се насочва и започва да унищожава всички едноверижни РНК молекули комплементарни на една от първоначалните две. Двойноверижните РНК спомагат образуването на малки интерфериращи РНК (siRNAs), които са компонент на РНК разграждащи ензимни комплекси (RNA-induced silencing complex)  и от своя страна водят до разрушаването на комплементарните на тях едноверижни РНК. Предполага се, че РНК интерференцията е възникнала като защитен механизъм към някои вируси, които на определен етап от инфектирането са представени под двойноверижна РНК молекула. РНК интерференцията е клетъчен механизъм, чрез който се контролира генната експресия. Установено е, че части от генома се транскрибират в микро РНК молекули (miRNAs), образуващи двойноверижна фуркетна структура. При откриването на такива структури, РНК интерфериращата конструкция се активира и унищожава, както miRNA, така и всички нормални иРНК комплементарни на нея. По този начин клетката осъществява посттранскрипционен контрол на някои гени. Наличие на микро РНК молекули е открито при бактерии, растения и бозайници.

Описаните малки РНК молекули (miRNAs и siRNAs) се различават по своята биогенеза. Микро РНК молекулите произлизат от дълги едноверижни РНК (ssRNA), способни да се навиват около оста си и да формират несъвършенни двойноверижни РНК (dsRNA). Те от своя страна се процесират от РНКаза III ензимите Drosha и Dicer. Малките интерфериращи РНК молекули (siRNAs) са процесирани само от ензими от групата Dicer, като изходните молекули са перфектни (без празни пространства) двойноверижни РНК молекули. Интересен е факта, че miRNAs подтискат експресията на гените на посттранскрипционно ниво, докато siRNAs могат да осъществяват репресия както на транскрипционно, така и на посттранскрипционно ниво. Смята се, че при  животните микро РНКите контролират експресията на приблизително 35% от гените. При растенията броят на miRNAs е по-малък, но там те притежават по-широк спектър на действие.

РНК интерференция и HIV

HIV инфекцията е един от най-големите проблеми на съвременнта медицина. Антивирусната терапия включва използването на множество антивирусни агенти, но при продължителното им използване се установява развитие на резистентни линии на вируса. Наследствената информация на този вирус е базирана на РНК като след инфекцита на клетката РНК геномът се освобождава в цитоплазмата. В последствие провирусът се интегрира в генома на клетката като синтезира кДНК посредством ензима обратна транскриптаза. Така клетката се принуждава да произвежда аминокиселинни последователности специфични за вируса. При експериментални условия е установено, че трансфектирани клетки с наличие на siRNAs целящи HIV-1  секвенциите, блокират развитието на вируса. Проблемът е доставянето на тези siRNAs постоянно в клетките на организма. Една от работните хипотези в момента е базирана на използването на интегриращ се вирусен вектор (лентивирус), който да експресира постоянни нива на малки интерфериращи РНК целящи HIV-1  вируса. Така вирусната репликация би могло да бъде подтисната. Проблем при развитието на тази процедура е изборът на подходящ вектор, както и високата специфичност на РНК интерференцията. Малките интерфериращи РНК молекули са високо специфични към нуклеотидната последователност. Така една единствена точкова мутация във вирусният геном, би направила манипулацията не ефективна.

РНК интерференция и рак

Също както СПИН така и развитието на рак е глобален бич и разгадаването на механизмите за възникването и контролирането му не представлява просто научен интерес, а е въпрос от първостепенно значение за всички раково болни хора. Предполага се, че РНК интерференцията може да бъде впрегната в лечението на онкобоните хора. За целта е създадена малка интерферираща РНК молекула, чиято цел е анти-апоптозният ген BCL 2. Експериментите показват, че при комбинирането на химиотерапия с РНК интерференция се постигат сравнително високи резултати. Важно е да отбележим, че ефективността на РНК интерференцията при борбата с метастазните тумори зависи от откриването на подходящи клетъчни мишени и от методите за доставяне на siRNAs до клетките. Към момента за най-подходящ начин за доставка на siRNAs до клетката се смята включването на двойноверижните малки РНК в липозомни капсули, които се сливат с цитоплазмените мембрани на туморните клетки. Така малките интерфериращи РНКи се пренасят в цитоплазмата на раковата клетка.

РНК интерференция и генетични заболявания

Високата специфичност на RNAi гарантира разграждането на РНК секвенции със строго специфичен нуклеотиден състав. Повечето генетични заполявания се базират на точкови мутации, т.е. замяна само на един нуклеотид с друг. Към момента големи световни лаборатории се опитват да разработят механизми, чрез които да интродуцират в клетките siRNA специфични за увреденият алел. Така РНК интерферентната машина унищожава само засегантите транскрипти и оставя нормалните транскрипти интактни.