2017. november 24. péntek
Emma, Flóra, Virág
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
RNS interferencia, vírusok és emlős sejtek - 2013-11-28 13:56:57 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 0 hozzászólás 
RNS interferencia, vírusok és emlős sejtek

Az ezredforduló előtti évekre úgy tűnt, a molekuláris- és sejtbiológia nagy meglepetéseket már nem tartogat. Nagyjából ismertük az öröklődés mechanizmusát, a sejtben zajló jelátviteli folyamatokat, az egyedfejlődést irányító molekuláris folyamatok alapjait - senki sem feltételezte, hogy a sejtműködés egy sarkalatos elemével még nem sikerült találkoznunk. Ez az RNS interferencia volt.

Az 1990-es évek elején végezték az első kísérleteket, amelyek arra utaltak, hogy valamilyen formában a sejtekbe juttatott örökítőanyag képes elnyomni a homológ gének kifejeződését (koszupresszió). Majd néhány évvel később sikerült leírni a folyamat hátterében álló mechanizmust, az RNS interferenciát.

Ez már önmagában is meglepő, hiszen maga a folyamat gyakorlatilag az összes eukarióta sejtben (egy-két kivételtől eltekintve) létfontosságú, így nehéz elképzelni, hogyan fordulhatott elő, hogy senkinek sem tűnt fel a jelenléte. Kicsit olyan ez, mintha a házban, amiben már nemzedékek óta él egy család, rájönnek, hogy van egy bálterem. A dolog magyarázata egyszerű: a rövidszálú RNS (~21-25 bázispár hosszúságú) molekulák kimutatása és szekvenálása nem egyszerű feladat, így nagyon sokáig detektálhatatlanok voltak ezek a kis RNS gyűjtőnévvel jelzett molekulák. Azután kezdték őket tudatosan keresni, miután egy véletlen felfedezés ráirányította a figyelmet a rövidszálú RNS molekulák szerepére .

A kétezres évek közepén bekövetkezett technológiai fejlődés a nukleinsav szekvenálás területén is tovább segítette az RNS interferencia kutatását. Ezzel lehetővé vált, hogy óriási mennyiségű, rövidszálú RNS molekulát szekvenáljanak meg viszonylag rövid idő alatt. Innentől fogva pusztán lemezterület és a megfelelő bioinformatikai eszközök kellettek a folyamat tanulmányozásához. Mindez forradalmasította a molekuláris biológiát, új eszközöket adva a kutatok kezébe, és mélyítette a sejtműködésről, és génkifejeződésről szóló tudásunkat.

Mi is az  RNS interferencia? A folyamat azzal kezdődik, hogy a mechanizmus egyik kulcsfehérjéje, a Dicer, hosszú, duplaszálú RNS molekulákat rövid, ~21-25 bázispár hosszúságú RNS szakaszokra hasítja. Ezeket használja a sejt arra, hogy felderítse a vele komplementer mRNS szekvenciákat. Ezek a rövid RNS molekulák különféle fehérjékkel komplexet alkotnak (RISC, RNA-induced silencing complex), amelynek a legfontosabb elemet az Argonauta fehérjék (AGO) alkotják. Ezek a fehérjék a felismert szekvenciát hordozó mRNS-t vagy lebontják, vagy annak fehérjére való lefordítását meggátoljak -ezzel egy poszt-transzkripciós szabályozási mechanizmust hozva létre. Ebben az RNS-fehérje komplexben tehát a felismerést az RNS végzi, míg az effektor funkciót a fehérje komponens.

Az eredeti feladata ennek a mechanizmusnak valószínűleg a vírusok és transzpozonok elleni védekezés volt. Vírusok ugyanis gyakran egyszálú vagy duplaszálú RNS-t használnak örökítőanyagul, így a virális életciklus folyamán duplaszálú RNS-el mindenképp találkozik a fertőzött sejt. A Dicer a duplaszálú RNS-hez kötődve azt rövid szakaszokra hasítja, és a sejt a fent leírt módon meggátolja a vírus génjeinek kifejeződését, a vírus replikációját. A sejt tehát a vírus saját örökítőanyagát használja fel a vírus elleni védekezéshez. Ez az alapvető antivirális védekezési mechanizmus megmaradt a növényekben (PTGS), gombákban és alacsonyrendű állatokban.

Ezen felül a sejtek maguk is termelnek olyan RNS-t, amit a Dicer a fent leírtakhoz hasonlóan feldolgoz, és amelyeket a sejt különféle saját mRNS szekvenciák kifejeződésének szabályozására, a fehérjék termelésének finomhangolására használja. Emlősöknél az antivirális mechanizmust a fehérje alapú természetes és adaptív immunválasz váltotta fel, és az RNS interferencia csak a génkifejeződés szabályozására maradt meg. Emlős sejtekben a duplaszálú RNS elsősorban az interferon rendszert aktiválja, amely azután mind lokálisan, mind globálisan segít a szervezetnek egy antivirális alapvédekezés kialakulásban. Ez a folyamat tehát fölöslegessé teszi az RNS interferenciát a vírusok elleni védekezésben, így azt a sejtek inkább génszabályozásra használják fel. (Az evolúció kicsit olyan, mint a minden családban megtalálható ezermester: semmit nem dob ki, hátha jó lesz meg valamire.)

Legalábbis a tudományos világot megosztó vita egyik oldalának képviselői szerint. Mások úgy tartják, hogy maguk az emlős sejtek is felhasználják az RNS interferencia gépezetét a vírusok elleni védelemre -elvégre, mint tudjuk, az immunrendszer nem tud minden vírussal azonnal megbirkózni (gondoljunk csak a telente előjövő nátha és influenza járványokra), így mindent, amit csak tud, fel kell használnia a védekezéshez, kiegészítve az evolúcionálisan újabb természetes és adaptív immunitást.Ez a vita gyakorlatilag azóta dúl, hogy emlősökben is leírtak az RNS interferencia jelenségét. Az "ellentábor" (hívjuk így azokat, akik szerint nincs antivirális szerepe az RNS interferenciának) azzal érvelt, hogy a folyamat teljesen más az emlősökben, mint az ecetmuslicában, vagy növényekben. Az emlősökben nincsenek olyan mechanizmusok, amelyek növelnek a virális eredetű kis RNS-ek mennyiséget RNS-függő RNS-polimerázokkal, a folyamat nem terjed sejtről-sejtre, és csak egyetlen Dicer fehérje van. Dicer-ből pedig minden növényben és alacsonyrendű állatban több is létezik, amelyek között munkamegosztás van: van amelyik antivirális feladatokat lát el, mások a sejt saját kis RNS-eit, a mikroRNS-eket termelik. Egy másik, nagyon lényeges érv az volt, hogy mindeddig nem írtak le emlős sejtekben olyan virális kis RNS-eket, mint amiket növényekben és alacsonyrendű állatokban detektáltak. Nagyon kevesen találtak virális  kis RNS-t emlőssejtekben; 2010-ben jelent meg az első ilyen témájú cikk a Nobel-díjas Andrew Fire professzor által vezetett kutatócsoportok közös munkájából, de ők is csak nagyon kis mennyiségű virális kis RNS-t tudtak csak kimutatni a hat RNS alapú vírust, és negyvenkét sejtvonalat magába foglaló  kísérletsorozatukban. Noha a cikkükben ők azt állítják, valódi kis RNS-eket találtak, ha ezeket az eredményeket a vírusfertőzött növényi sejtekből izolált virális kis RNS-ek mennyiségével és egyéb jellegzetességével összehasonlítjuk, arra a következtetésre kell hogy jussunk, hogy a szomatikus (azaz differenciálódott testi) sejtekben az RNS interferencia nem része a vírusok elleni természetes immunválasznak. Érdekes módon, ha kívülről juttatnak a sejtekbe előre elkészített vírus-specifikus kis RNS szekvenciákat, akkor az emlős sejtek is képesek elnyomni a vírus gének kifejeződését. Ez arra utal, hogy ha nem is aktív, a mechanizmus a helyen maradt. (Ezek a kísérletek kis RNS-alapú vakcinák és antivirális kezelések fele mutatnak, amelyek forradalmasíthatják a gyógyászatot).






Hogy működik az RNS interferencia?

Dicer (dobókocka) felismeri a duplaszálú RNS-t (ami lehet vagy dupla szálú, vagy önmagába felcsavaroott egyszálú molekula), és rövid kis RNS-ekre darabolja fel (siRNA). A RISC fehérjekomplex (kalóz) megköti az egyik szálat ebből a kis RNS molekulából (a másik szálat lebontja). Ezt a szálat arra használja, hogy a vele komplementer szekvenciákat hordozó mRNS-t (kigyó) lebontsa, illetve annak kifejeződését gátolja. Komplementaritás mértékétől függ, mi történik a felismert mRNS szekvenciával. Ha a komplementaritas teljes, az mRNS-t a RISC nukleáz aktivitása felhasítja (SLICER). Ha nem az összes bázispár illik össze (a képen ezt azzal érzékeltettek, hogy a kalóz három foga nem illeszkedik az mRNS-hez), akkor az mRNS nem íródik át fehérjévé. (A fehérje átírásáért felelős fehérje-RNS struktúrát a (varkocsos fej) jelöli a képen, a félig elkészült fehérjével, mint gyöngysorral.)


A multipotens sejtekben, mint amilyenek például az őssejtek is, nincs működőképes interferon válasz Ezekben a sejtekben tehát megvan az elvi lehetősége annak, hogy az RNS interferencia mint antivirális immunválasz működjön, de ezek a sejtek mindeddig ezek elkerülték a kutatók figyelmét. Idén októberben azonban a Science tudományos magazin két olyan cikket is megjelentetett, amelyek egymástól függetlenül kimutatták, hogy a nem-differenciálódott sejtekben valóban aktív szerepet játszik az RNS interferencia a vírus elleni védekezésben.  Maillard és munkatársai azt is kimutatták, hogy ha ezeket a sejteket differenciáltatják kísérleti körülmények között, akkor a kimutatott virális kis RNS-ek mennyisége drámaian csökken. Persze a kép még mindig nem teljesen tiszta. Sikerült ugyanis hasonló vizsgálatokkal újszülött egerekben is kimutatni virális kis RNS-t, tehát nem állíthatjuk azt, hogy kizárólag őssejtekben termelődnek virális kis RNS-ek (ugyanakkor persze azt se felejtsük el, hogy az újszülött egerek immunrendszere meg nem teljesen működőképes, így lehet, hogy egyfajta ideiglenes immunitást tölthet be náluk az RNS interferencia). Az utóbbi évek vizsgálatai arra utalnak, hogy a sejtek nagy részében valóban nincs RNS interferencia alapú immunválasz.

A vita tehát nem végződött egyik oldal győzelmével sem; úgy tűnik, az igazság valahol –ahogy az a tudományos életben lenni szokott- a két álláspont között van. Mindenesetre ez a két cikk úttörő jelentőségű, hiszen kimutatták, hogy bizonyos körülmények között az RNS interferencia valóban antivirális mechanizmusként funkcionál.

Forrás: Kép1, Kép2: Ebbe Sloth Andersen


2013. november 27.


Donászi András

Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 12, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 


Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés