Små korte ribonukleinsyrer (RNA) er en ny klasse ikke-kodende RNA-molekyler  med lengde 21-35 nukleotider laget fra dobbelttrådet RNA, og som har en rekke funksjoner i utviklingsprosesser i planter og dyr, og deltar i forsvar mot sykdommer. Det er velkjent at genetisk informasjon fra DNA hos eukaryotene først blir transkribert til enkelttrådet pre-mRNA. Eksoner i pre-MRNA blir kuttet ut, spleiset og skjøtt sammen, mens mellomliggende introner blir fjernet og nedbrutt, og det ferdige mRNA oversettes til protein i et ribonukleinsyreproteinkompleks.  Oppdagelsen av små dobbelttrådet RNA har gitt en revolusjon i forståelsen av hvordan genuttrykk blir regulert i planter og dyr. Små dobbelttrådet RNA nedregulerer og slukker uttrykk av gener, og deltar i immunforsvaret mot sykdomsfremkallende organismer ved å bryte ned invaderende nukleinsyrer fra bakterier, sopp og RNA-virus, samt fra transgener, retrotransposoner og transposoner. Transposoner er små stykker med DNA som kan kopiere seg selv og plassere kopiene i andre deler av genomet. Transposoner gir genetisk utstabilitet og kan gi kromosombrudd, og derfor må siRNA hindre skadelige effekter av transposoner. Spesielt viktig er dette i kjønnscellene som overfører genetisk informasjon til neste generasjon. Dobbelttrådete små RNA identifiserer og styrer nedbrytningen av enkelttrådet RNA. Små RNA er delt i tre hovedtyper, og skiller seg fra lange ikke-kodende RNA som har mer en 200 nukleotider:

1) Små korte interfererende RNA (siRNA) bestående av ca. 21-24 nukleotider laget fra dobbelttrådet RNA. En undergruppe trans-virkende siRNA, tasi-RNA er bare blitt funnet i planter.

2) Mikro-RNA (miRNA) som blir laget fra hårnålsløkker i mRNA, og kodet av mikro-RNA gener (MIR-gener).

3) Piwi interagrende RNA (piRNA) med lengde på 24-32 nukleotider som bare er funnet i dyr, spesielt i utvikling av kjønnsceller som trenger ekstra beskyttelse mot angrep og invasjon av fremmed RNA.

 I tillegg til å beskytte genomet i cellene mot fremmed RNA, deltar små RNA i pakking og stabilisering av genomet. I planter kan små RNA bli fraktet rundt i planten via plasmodesmata og gi systemiske effekter. RNA har også den unike egenskapen  at de kan katalysere sin egen syntese og virke som ribozym. En hypotese er at tidlig under evolusjonen av liv var det en ”RNA-verden”.

Andrew Z Fire og Craig C Mello oppdaget at hvis de injiserte dobbelttrådet ribonukleinsyre (RNA) i nematoden  Caenorhabditis elegans så ble gener i nematoden som hadde likheter med denne RNA-sekvensen avskrudd og slukket. Bare små mengder av dobbelttrådet RNA var nødvendig for å interferere med organismens egen proteinsyntese fra budbringer-RNA (mRNA).  mRNA er i mosetning til små RNA enkelttrådet og består av bare en nukleinsyretråd. De små RNA virker katalyttisk og gir genslukking etter at DNA er transkribert til RNA, post-transkripsjons genslukking  eller transkripsjonsgenslukking. Proteinet DICER og DICER-lignende proteiner er endonukleaser som deler opp dobbelttrådet RNA i mindre små korte RNA. Fire og Mello fikk nobelprisen i fysiologi og medisin i 2006 for  oppdagelsen av RNA interferens og genslukking via dobbelttrådet små RNA, en ny type genregulering.  C.elegens er en modellorganisme hvor man kan lage mutanter som ikke kan lage små RNA, og hos disse kan man identifisere hvilke gener og proteiner som deltar i dannelsen av små RNA.

ARGONAUTE er en proteinfamilie som er en vital del av det RNA-induserte slukningskomplekset (RISC) som gir RNA interferens (RNAi),  og blokkerer transkripsjonen av mRNA til protein. Både siRNA og miRNA kan binde seg til og aktivere RISC som identifiserer og kjenner igjen målsekvensen til RNA som skal brytes ned, og kløyver RNA med enzymet Rnase. siRNA har spesifikt komplementære sekvenser til RNA som skal bli nedbrutt, så er miRNA litt mindre spesifikk.

Fra bakterier kjente man tidligere til at lange sekvenser med RNA kan binde seg til mRNA og blokkere proteinsyntesen. Forsøk med fargemønster og blomsterfarger i genmodifiserte  transgene petunia viste fenomenet kosuppresjon og genslukking via RNA interferens,  hvor et insatt gen likt et som allerede eksisterte i planten gjorde at ingen av disse genene laget protein. Når et gen eller et stykke genetisk materiale blir satt inn i plantens eget genom via transformasjon så blir det kalt transgen. Transgenet kan forekomme enkeltvis, eller som mange kopier i genomet ved ikke-homolog rekombinasjon. Homolog rekombinasjon vil si at et gen i sin helthet blir erstattet av et annet gen. Hvor transgenet blir satt inn avgjør hvordan det blir uttrykt, en posisjonseffekt. Hvis transgenet inneholder en en basesekvens som er  lik et av plantens egne gener, så blir translasjonen av begge redusert, en kosuppresjon.

Litteratur

Fire A, Xu S, Montgomery MK, Kostas  SA, Driver SE, and Mello CC: Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature 391 (1998) 806-811.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.