Il nobel per l’interferenza dell’RNA
Andrew Fire e Craig Mello, i due vincitori del Premio
Nobel 2006 per la Medicina e la Fisiologia.
I due biologi molecolari vengono premiati per aver scoperto uno dei
meccanismi fondamentali per il controllo dell’informazione genetica.
RNA interference
• Premio Nobel 2006 per la Medicina
Craig Mello ed Andrew Fire
RNA interference (2)
• dsRNAs are cleaved into 21-23 nt
segments (“small interfering RNAs”, or
siRNAs) by an enzyme called Dicer
RNA interference (3)
• siRNAs are incorporated into RNAinduced silencing complex (RISC)
RNA interference (4)
• Guided by base complementarity of the
siRNA, the RISC targets mRNA for
degradation
micro RNA (miRNA)
• Gene expression regulation
• Created by similar process to siRNA
• Generally prevents binding of ribosome
Cosa sono i miRNA
•
•
•
•
Sono piccoli RNA non codificanti costituiti da circa 22 nucleotidi
La loro scoperta risale al 1993
Il primo mi-RNA fu identificato nel nematode C.elegans
Successivamente furono ritrovati sia nelle piante che negli
animali
• Oggi si ritiene che il numero complessivo di geni codificanti per
mi-RNA rappresenti circa lo 0.5-1% del numero di geni
codificanti per proteine
Funzione
• Agiscono a livello post-trascrizionale
• Inibiscono la traduzione dei propri
bersagli
Biogenesi
• Generalmente i geni codificanti per miRNA sono
trascritti nel nucleo dalla RNA-polimerasi II che
dà vita a lunghi trascritti,i pri-miRNA,che
presentano il cap e la poliadenilazione
• Questi ultimi vengono processati da un’RNasi
III,Drosha,e dal suo cofattore,Pasha
• Si ottengono così trascritti di circa 70
nucleotidi,detti pre-miRNA
• Successivamente le proteine RAN-GTP ed exportin 5
trasportano i pre-miRNA dal nucleo al citoplasma,dove
un’altra RNasi III,Dicer,li processa per generare
molecole di RNA duplex di circa 22 nucleotidi,dette
miRNA:miRNA*
• Queste molecole vengono,poi,caricate nel complesso
miRISC(miRNA-associated multiprotein RNA-induced
silencing complex)
• I miRNA maturi a singolo filamento vengono poi
mantenuti all’interno del complesso
Meccanismo d’azione
• I miRNA possono avere due modi
diversi d’agire a seconda della
complementarietà che vi è tra il
miRNA e il suo target
1.Complementarità imperfetta
• I miRNA bloccano l’espressione dei loro
geni target a livello post-trascrizionale
• Per inibire la traduzione legano
solitamente le regioni non tradotte al
3’(3’ UTR),per le quali presentano
omologia
2.Complementarità perfetta
• I miRNA che legano i loro RNA bersaglio con
complementarietà perfetta inducono il taglio del
bersaglio che,quindi,non può più essere tradotto
• In questo caso i miRNA trovano la loro regione di
omologia o nell’ORF(open reading frame) o nella
sequenza codificante
siRNA e miRNA
• GLI siRNA rappresentano un’altra
classe di piccoli RNA non codificanti
• Gli siRNA e i miRNA,pur presentando
numerose analogie in termini di
struttura e biogenesi,svolgono
funzioni essenzialmente diverse
• Gli siRNA agiscono principalmente determinando la
degradazione del mRNA bersaglio attraverso un
meccanismo definito RNA interference(RNAi)
• Molecole di siRNA si producono a partire da lunghe
molecole di RNA bicatenario prodotte da elementi
genetici normalmente silenti o estranei alla
cellula,quali trasposoni,virus o transgeni.
• RNAi perciò rappresenta un sistema di difesa contro
l’invasione di elementi genetici estranei e di
conservazione della stabilità del genoma
• siRNA agiscono solo per complementarietà perfetta
per cui ogni siRNA può avere un unico mRNA bersaglio
• Diversamente,i miRNA costituiscono una numerosa
classe di geni endogeni filogeneticamente
conservati,la cui funzione è di inibire l’espressione
genica principalmente attraverso l’inibizione della
traduzione
• Ogni miRNA,per il suo caratteristico meccanismo
d’azione può avere più di un mRNA bersaglio
• L’espressione temporale e tessutospecifica di miRNA suggerisce che i
miRNA svolgono un importante ruolo in
svariati processi biologici,quali sviluppo e
differenziamento cellulari.
• Inoltre alcuni possono avere una funzione
oncogena ed altri oncosoppressoria
Quindi i miRNA regolano la trascrizione avvalendosi delle
stesse vie enzimatiche dell’interferenza dell’RNA.
Interferenza dell’RNA:
•RNAi è un processo di silenziamento post-trascrizionale mediato
da RNAds
•Vista la sua conservazione dai funghi all’uomo, è logico pensare
che svolga funzioni biologiche fondamentali
•Funzioni biologiche note:
•Resistenza ai virus (piante, insetti)
•Silenziamento trasposoni
•Regolazione dell’espressione genica: i microRNA
RNA silencing core mechanism
Sense transgenes
Invert-repeat
transgenes
Phytoviruses
Endogenous loci
RdRP
RdRP
Amplification
Dicer
small RNA duplex
19-25bp (si/miRNA)
AGO
✁
PTGS
TGS
n(A)
(A)n
CH3
CH3
eiF4G
(A)n
RNA cleavage
RISC assembly (AGO)
60S
40S
Translational inhibition
CH3
Chromatin modification
Tree of RNA Types
The RNA world
ribosomes
splicing
Messenger RNA
translation
Non-coding RNAs
Proteins
transcription
RNA modification
chromatin
