Tài liệu Sinh học phân tử nhập môn - SiRNA - Gene Silencing pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG
KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC

Bài thuyết trình mơn

SINH HỌC PHÂN TỬ NHẬP
MƠN
Chun đề:


GVHD: Huỳnh Thanh Tùng
Nhóm sinh viên thực hiện
LỚP: 11SH03

HỌ & TÊN
Lê Trung Tâm
Mai Toàn
Nguyễn Anh Hùng
08070630
Phan Thanh Đàn
Trương Thanh Trọng

MSSV
08070697
08070712

08070668
08070719


M ỤC LỤC

A.ĐẶT VẤN ĐỀ
B.NỘI DUNG
I. Giới thiệu
II. Lịch sử nghiên cứu
III. Bộ máy can thiệp
IV. Thành tựu & Ứng dụng

C. KẾT LUẬN


A.

ĐẶT VẤN ĐỀ

• Như chúng ta đã biết trong tế bào có nhiều
RNA khác nhau, mỗi loại đảm nhận một chức
năng sinh học riêng biệt.
• Trong đó siARN thường được tạo ra từ các
phân tử ARN sợi kép
• RNA silencing là một thuật ngữ dùng để chỉ
một hiện tượng gọi là " sự câm lặng” của RNA
• Kể từ khi khám phá ra siRNA việc nghiên cứu
cơ chế và ứng dụng RNA silencing được các
nhà khoa học xem là "bước đột phá” trong
ngành sinh học phân tử.


Một số thuật ngữ :
• dsDNA : double strand DNA ( DNA mạch kép
dài)

• RISC : RNA – incluced silencing complex
( phức hệ tắt gene kích ứng bởi RNA)
• Dicer :
RNase III ( Một loại enzyme
endonuclease )
• siRNA : small interfeing RNA ( RNA can thiệp
kích thước nhỏ )


B. NỘI DUNG
I. GiỚI THIỆU
1. Khái niệm siRNA
“ siRNA ” là một hệ thống bên trong các tế bào
sống , giúp kiểm soát được các gene đang hoạt
động.
“ siRNA ” là những đoạn RNA ngắn có thể ức
chế sự biểu hiện của các gene có trình tự tương
đồng với nó.


2.

Vai trị

• Bảo vệ tế bào chống lại gene ký sinh trùng,
virut và các yếu tố di truyền vận động.
• Giữ gìn NST và tăng cường phiên mã.
• Điều hồ biểu hiện gene.
• Có thể siRNA cịn có nhiều chức năng khác mà
con người chua khám phá ra hết, và sẽ được

khám phá dần dần trong tương lai.


II.

LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU

• Trong lịch sử, sự can thiệp RNA được biết đến
với những tên gọi khác như : RNA silening ,
quelling, RNA inteference . .
• siRNA được (Napoli, Vander và cộng sự ) phát
hiện những năm dầu thâp niên 1990 và được
công bố kết quả nghiên cứu trên các tạp chí khoa
học quốc tế.


• Đến năm 1998, nhóm nghiên cứu Fire đã giải
thích được điều nghịch lý này bằng những thí
nghiệm trên tuyến trùng C. elegans.
• Năm 2000, trên tạp chí khoa học cũng cơng bố
việc phát hiện hiện tượng RNAi trên lồi ruồi
dấm ProSophila do nhóm nghiên cứu của Richard
Cathew tiến hành.


• Năm 2001, lần đầu tiên RNAi được mô tả trong
các tế bào động vật có vú ( Tuschl và cộng sự ).
• Năm 2006 giải thưởng Nobel sinh lý và y học
cho phát hiện cơ chế RNAi của 2 nhà bác học
Mỹ là Andrew Fire (ĐH Stanford) và Craig Mello

(ĐH Massachusetts)


2 nhà bác học Mỹ đạt giải thưởng Nobel Năm
2006

Andrew Z.Fire
(ĐH Stanford)

Craig C.Mello
( ĐH
Massachusetts)


Thí nghiệm nghiên cứu


Quá trình nghiên cứu khám phá ra sự
can thiệp RNA của Z.Fire và C.Mello
• Andrew Fire và Craig Mello đã tiến hành nghiên
cứu về cơ chế điều khiển biểu hiện gien ở giun
trịn Caenorhabditis elegans(C.elegans.).
• Hai ơng đã thực hiện hàng loạt các thí ngiệm
ngoạn mục nhằm kiểm tra kiểu hình ảnh
hưởng của việc tiêm RNA vào bộ phận sinh
dục của C.elegans.


Thí nghiệm nghiên cứu
• Tiêm các phân tử mRNA mã hố một protein cơ bắp

( sợi “ có nghĩa “ ) => khơng làm thay đổi hành vi
của giun trịn.
• Khi tiêm RNA “vô nghĩa” ( antisence RNA) cũng
không tháy hiện tượng gì.

• Tuy nhiên, khi Fire và Mello tiêm cả RNA
“sence" và “antisence" vào cơ thể giun tròn, thấy
giun co giật.
• Các chuyển động tương tự cũng xảy ra ở những
con giun hoàn toàn thiếu một gen chịu trách
nhiêm tạo protein cơ bắp


Những suy luận từ kết quả thí nghiệm
• RNA chuỗi đơi có thể làm các gen ngừng hoạt
động (bất hoạt gen
• Cơ chế can thiệp RNA này mang tính đặc trưng
đối với gen mang mã di truyền giống với mã di
truyền của phân tử RNA được tiêm vào.
• Ngồi ra, cơ chế can thiệp RNA có thể lan giữa
các tế bào và thậm chí được di truyền sang đời
sau.


Ý nghĩa khoa học của cơng trình nghiên cứu
• Cơng trình nghiên cứu này của hai nhà bác học
Z.Fire và C.Mello đã được cơng bố trên tạp chí
khoa học ngày 19/2/1998 .
•

Kết quả của nghiên cứu này vơ cùng quan
trọng :
Cung cấp lời giải thích cho các hiện tượng
nghiên cứu ở thực vật.: Phiên mã bổ nhiệm gen
im lặng => làm sáng tỏ nhiều quan sát thí
nghiệm mâu thuẫn và khó hiểu trong nhiều năm
trước đây.


III.

BỘ MÁY CAN THIỆP

1.

siRNA : các thành phần tham gia :

• dsRNA ( double strand RNA – RNA sợi đơi ) : là
những đoạn RNA dài mạch kép có trình tự bỗ
sung với gene đích ( target RNA ).
• Dicer : là một loại enzyme chịu trách nhiệm hoàn
thiện sợi dsRNA.


• Phức hệ RISC (RNA – incluced silencing
complex) : Phức hệ gắng gene kích ứng bởi RNA
• siRNA (small interfeing RNA ) : là RNA can thiệp
kích thước nhỏ được tạo ra từ dsRNA
2.Con đường hình thành siRNA
• Q trình hình thành siRNA diễn ra ở tế bào ch ất

(cytoplasma )
• Khi dsRNA vao tế bao , nó bị Dicer ( 1 loai
̀
̀
̣
enzyme căt RNA mach kep ) căt thanh những đoan
́
̣
́
́
̀
̣
ngăn goi là siRNA (small interfering RNA).
́
̣


Sự khác nhau giữa siRNA và miRNA
siRNA
Nguồn gốc

Vị trí hình
thành

miRNA

RNA mạch kép
(dsRNA ) có
cấu trúc là
chuỗi

xoắn
kép.

Tiền
miRNA(PremiRNA) có cấu trúc
dạng thân vịng ( steenloop )

Xảy ra ở ngồi Gồm 2 q trình trong
tế bào chất
nhân và ngồi tế bào
chất.


Cơ chế làm tắt gene bởi siRNA
• Cơ chế tắt gene bởi
siRNA có hiệu quả
rất cao, chỉ cần một
lượng nhỏ siRNA
được đưa vào tế bào
cố thể đủ để làm tắt
hoàn tồn sự biểu
hiện của một gene
nào đó ( vốn có rất
nhiều bản sao trong
cơ thể đa bào).


IV. THÀNH TỰU VÀ ỨNG DỤNG

1. Ứng dụng trong nơng nghiệp
Tạo Hoa Hồng Xanh:
• Hình - Sự hình thành màu hoa hồng ở hoa hồng thường


Tạo Hoa Hồng Xanh:
Hình-cơ chế hình thành màu hoa hồng ở hoa hồng
xanh của Florigene


• Có 3 cơ chế khác nhau
hình thành màu sắc của
hoa :
+ Cơ chế tạo sắc tố
cyanidin được kiểm soát
bởi gene cyanidin mã hóa
cho enzyme có vai trị làm
biến đổi DHK. Sắc tố này
được tạo ra làm cho hoa
có gam màu đỏ đậm, tím.
+ Cơ chế tạo sắc tố
pelargonidin được kiểm
sốt bởi gene pelargonidin
mà hóa cho enzyme có vai
trị tham gia hình thành sắc
tố tạo gam màu cam.


Sơ đồ chu trình tổng hợp anthocyanin chỉ ra vai trị của
dihydrokaempferol và ba nhánh chu trình hình thành nên

các màu khác nhau. Khung màu đỏ là chu trình delphinidin
góp phần hình thành màu xanh trên hoa hồng. Nguồn hình
từ
cơng
ty
Florigene
(
/>