nc RNA
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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
