Quá trình can thiệp RNA - cơ chế bất hoạt gene bằng RNA sợi đôi pptx

Quá trình can thiệp
RNA - cơ chế bất hoạt
gene bằng RNA sợi đôi



Quá trình khám phá ra sự can
thiệp RNA
Andrew Fire và Craig Mello tiến
hành nghiên cứu về cách thức điều
hòa quá trình biểu hiện gene ở giun
tròn Caenorhabditis elegans (Hình
2). Việc tiêm mRNA mã hóa
protein cơ không gây ra sự thay đổi
nào ở giun. Mã di truyền của
mRNA được mô tả như là một trình
tự “có ý nghĩa” (sense). Việc tiêm
RNA “vô nghĩa” (antisense), một
trình tự bổ sung với mRNA, cũng
không mang lại tác động nào.
Nhưng khi Fire và Mello tiêm RNA
“có ý nghĩa” và “vô nghĩa” cùng
với nhau thì họ quan sát thấy giun
có những biểu hiện co giật đặc
trưng. Những biểu hiện tương tự
cũng được ghi nhận ở các giun bị
khuyết hoàn toàn gene chức năng
mã hoá cho protein cơ. Chuyện gì
đã xảy ra?

4
Hình 2. Thí nghiệm của Andrew
Fire và Craig Mello
Khi phân tử RNA “có ý nghĩa” và
“vô nghĩa” gặp nhau, chúng bổ
sung cho nhau và hình thành nên
RNA sợi đôi. Có phải phân tử RNA
sợi đôi có khả năng gây bất hoạt
gene mang cùng mã di truyền với
nó? Fire và Mello đã kiểm tra giả
thuyết này bằng cách tiêm các phân
tử RNA sợi đôi chứa mã di truyền
mã hóa cho một số protein khác ở
giun tròn. Ở mỗi thí nghiệm, RNA
sợi đôi đã làm bất hoạt gene tương
ứng mang mã di truyền giống nó.
Protein được mã hóa bởi gene đó
không còn được hình thành nữa.
Sau một loạt thí nghiệm tuy đơn
giản nhưng cực kỳ hiệu quả, Fire
và Mello suy luận rằng RNA sợi
đôi có thể bất hoạt gen; sự can
thiệp RNA mang tính đặc trưng cho
gene mang mã di truyền giống với
phân tử RNA được tiêm vào; và sự
can thiệp RNA có thể lan rộng ra
các tế bào và thậm chí có tính di
truyền. Chỉ cần tiêm một lượng nhỏ
RNA sợi đôi cũng đủ để thu được
kết quả mong muốn. Do đó Fire và

Mello đề nghị xem sự can thiệp
RNA (nay thông thường được gọi
tắt là RNAi) là một quá trình xúc
tác.

Bộ máy can thiệp RNA đã được
làm sáng tỏ
Các thành phần của bộ máy can
thiệp RNA đã được nhận diện trong
những năm tiếp theo (Hình 3).
RNA sợi đôi gắn kết với một phức
hợp protein, được gọi là Dicer, và
sau đó bị phân cắt thành nhiều đoạn
nhỏ. Tiếp theo, một phức hợp
protein khác, gọi là RISC, sẽ gắn
vào các đoạn RNA này. Lúc này,
một trong hai sợi RNA đã bị phân
huỷ; sợi còn lại thì gắn liền vào
phức hợp RISC và có vai trò như
mồi phát hiện phân tử mRNA. Khi
mRNA bắt cặp bổ sung với các
đoạn RNA trên RISC, nó sẽ gắn
vào phức hợp RISC, bị phân cắt và
cuối cùng bị phân hủy. Từ đó, gene
tương ứng với phân tử mRNA này
bị bất hoạt.
4
Hình 3. Cơ chế của quá trình can
thiệp RNA.

Quá trình can thiệp RNA - khả
năng chống lại các virus và gene
nhảy.
Sự can thiệp RNA đóng vai trò rất
quan trọng trong việc chống lại sự
xâm nhiễm của các virus, đặc biệt
là các sinh vật bậc thấp hơn, vào cơ
thể vật chủ. Nhiều virus có thông
tin di truyền được chứa trên RNA
sợi đôi. Khi các virus này xâm
nhiễm vào tế bào, chúng bơm thông
tin di truyền (phân tử RNA sợi đôi)
của chúng vào tế bào vật chủ. RNA
sợi