Riboregülatör - Riboregulator

Hedef viral RNA varlığında bir antisens riboregülatörün bir örneği [1]

İçinde moleküler Biyoloji, bir riboregülatör bir ribonükleik asittir (RNA ) bir sinyale yanıt veren nükleik asit molekül yapan Watson-Crick baz eşleştirmesi. Bir riboregülatör, aşağıdakiler dahil olmak üzere herhangi bir sayıda şekilde bir sinyal molekülüne yanıt verebilir: tercüme RNA'nın (veya çevirinin baskılanması) bir protein, aktivasyonu ribozim, susturucu RNA'nın serbest bırakılması (siRNA ), konformasyonel değişiklik ve / veya diğer nükleik asitleri bağlama. Riboregülatörler, iki kanonik alan, bir sensör alanı ve bir efektör alan içerir. Bu alanlar ayrıca şurada bulunur: riboswitchler, ancak riboswitchlerden farklı olarak, sensör alanı yalnızca tamamlayıcı RNA veya DNA tersine teller küçük moleküller. Bağlanma, baz eşleşmesine dayandığından, bir riboregülatör, ayrı ayrı genetik dizileri ve bunların kombinasyonlarını farklılaştırmak ve bunlara yanıt vermek üzere uyarlanabilir.

Riboregülatör türleri

Hedef RNA varlığında bir kök halka riboregülatörünün bir örneği [2]

Translasyonel riboregülatör

Translasyonel riboregülatörler, bir ribozom bir RNA molekülünü taramak, birleştirmek ve / veya bir proteine ​​çevirmek için kompleks. Translasyonel riboregülatörlerde, RNA molekülü baskılanır veya baskılanır. ikincil yapı RNA molekülünün. Sinyale duyarlı yapılar genellikle 5 'çevrilmemiş bölgeye (5 ′ UTR ) standart moleküler biyolojik teknikler kullanılarak RNA molekülleri.

Tarafından keşfedildiği gibi Marilyn Kozak, küçük (40S ) ribozom kompleksi, bir RNA molekülünü 5 'çevrilmemiş bölgeden başlangıç ​​kodonuna tarar. Kompleks ikincil yapıyla karşılaştığında, başlangıç ​​kodonuna ulaşmak için yapıyı eritmesi gerekir, aksi takdirde molekülden düşecektir.[3] Kompleks, tercüme edilmemiş bölge boyunca hareket eder ve ulaşmadan hemen önce durana kadar kodonu başlat çünkü yüksek oranda korunmuş bir sırayla (a Kozak konsensüs dizisi içinde ökaryotlar veya Shine-Dalgarno dizisi içinde prokaryotlar ). Durdurulan kompleks daha sonra büyük ribozom ile birleşir (60S ) RNA'yı proteine ​​çevirmeye başlamak için.

Lechner, 1991 yılında ilk riboregülatörü icat etti.[2] Lechner kendi kendine eşleştirme kullandı gövde halkası çevirisini engelleyen prokaryotik Tamamlayıcı bir RNA dizisi (anti-inhibitör) olmadığı sürece RNA. 1997'de Black ilkini tasarladı ökaryotik riboregulator kullanarak antisense translasyonu önlemek için moleküller (Nucline RNA).[1] Nucline sisteminde, antisens molekülleri, rekabetçi hibridizasyon ve HIV RNA ve onkojen RNA gibi spesifik sinyal RNA sekansları tarafından zincir yer değiştirmesi yoluyla çıkarılmadıkça translasyonu bloke eder.[4] 2003 yılında Black, Nucline RNA'nın Boole ve Aritmetik işlemler (If-then-else, VE kapısı, OR kapısı ve "x'in molar konsantrasyonu> y'nin molar konsantrasyonu" hesaplamaları) HIV enfekte monositler ve meme kanseri hücreler.[5][6]

2004 yılında Isaacs ve ark. her ikisini de göstermek için Lechner’in orijinal sistemini değiştirdi trans ve cis prokaryotik hücrelerde baskı.[7] Bayer & Smolke, 2005 yılında bir hibrit oluşturan küçük moleküllere yanıt verebilen bir translasyonel riboregülatör geliştirdi. riboswitch / riboregulator molekülü, anti-anahtar olarak adlandırılır.[8] Bir anti-anahtarda, küçük bir organik molekülün varlığı bir aptamer RNA molekülündeki sekans, hedef RNA translasyonunu bağlayabilen ve bloke edebilen, aksi takdirde sekestre edilmiş bir antisens sekansı ortaya çıkarır.

Ribozim riboregülatör

Ribozim riboregülatörleri, bir katalitik RNA molekülünün bir hedef nükleik asit dizisini yarma kabiliyetini düzenler. Ribozim riboregülatörlerinde, bir çekiç başlı ribozim RNA molekülü, bir kognat DNA veya RNA dizisi gibi bir sinyal molekülünün hibridize edilmesiyle indüklenen ikincil yapının değişikliğine bağlı olarak aktive edilir veya inaktive edilir. 2008'de Win & Smolke, AND dahil olmak üzere önceki translasyonel riboregülatörlere benzer Boolean işlemleri gerçekleştiren maya hücrelerinde işlev görebilen bir ribozim regülatörü tasarladı. NAND, NOR ve VEYA kapıları.[9]

RNAi tabanlı riboregülatör

RNAi riboregülatörleri, bir DNA veya RNA molekülü ile tamamlayıcı hibridizasyon gibi bir sinyal girişine yanıt veren küçük karışan RNA'lardır. Bir hedef molekülün varlığı veya yokluğu, siRNA'nın gen ekspresyonunu aşağı regüle edip etmediğini belirler. 2007'de Rinaudo ve ark. RNAi tabanlı riboregülatörlerin hücrelerde Boolean işlemleri de gerçekleştirebildiğini gösterdi.[10]

pH riboregülatörü

pH riboregülatörleri düzenler gen ifadesi cevap olarak pH değişiklikler. Bilinen tek pH riboregülatörü, Alx içindeki gen E. coli ne zaman alkali koşullar, özellikle pH 8'in üzerinde.[11] PH riboregülatörünün deney yoluyla, 5 ′ UTR of Alx gen.[12] PH 7 veya altında olduğunda, pH riboregülatör elemanı (PRE) inaktif 'N' durumunda bulunur; alkali koşullarda, RNA polimeraz bu ncRNA'nın "H" aktif formuna katlanmasını kontrol eder. ribozom bağlanma bölgesi of Alx gen şimdi açığa çıkar ve 30s alt biriminin bağlanmasına izin verilir.[12]

Riboregülatörlerin Kullanım Alanları

Şu anda, riboregülatörler alanında kullanım alanı bulmuşlardır. Sentetik biyoloji ve kişiselleştirilmiş ilaç. Sentetik biyolojide, riboregülatörler, bakteriyel tepkileri düzenlemek ve probu düzenlemek için kullanılabilir. gen düzenleyici ağlar. Lisans sistemleri biyolojisi öğrencileri, yıllık biyo-mühendislik yarışmasında rekabet etmek için standartlaştırılmış riboregülatörler kullanır (Uluslararası Genetik Olarak Tasarlanmış Makine yarışması, iGEM ).[13] Ek olarak, çeşitli riboregülatörler karmaşık biyolojik sinyallere yanıt verecek şekilde uyarlanabildiğinden, riboregülatörler, bireysel hücrelerdeki genlere, küçük moleküllere ve proteinlere yanıt veren, bireysel olarak uyarlanmış RNA bazlı ilaçlar vaadini sunar.

Referanslar

  1. ^ a b Siyah CA (1997). ABD Patenti No. 6,323,003, http://www.google.com/patents?vid=USPAT6323003 ABD Patent ve Ticari Marka Ofisi, Erişim tarihi: 11 Şubat 2010
  2. ^ a b Lechner RL (1991). PCT Patent Başvurusu No. WO 92/13070, http://www.wipo.int/pctdb/en/wo.jsp?WO=199213070[kalıcı ölü bağlantı ] Dünya Fikri Mülkiyet Örgütü, Erişim tarihi: 11 Şubat 2010
  3. ^ Kozak M (1989). "Çeviri için tarama modeli: Bir güncelleme". J Cell Biol. 108 (2): 229–241. doi:10.1083 / jcb.108.2.229. PMC  2115416. PMID  2645293.
  4. ^ http://www.sunpillar.com/helpexamples.html Erişim tarihi: 11 Şubat 2010
  5. ^ Siyah CA (2003). "Gen Terapisini Açmak: İlaçları Tasarlamak İçin Gen Profillerini Kullanma". Farmakogenomik (2): 48–53. http://pharmtech.findpharma.com/pharmtech/data/articlestandard//pharmagenomics/232003/59233/article.pdf Arşivlendi 2011-07-11 de Wayback Makinesi
  6. ^ http://www.sunpillar.com/sitebuildercontent/sitebuilderfiles/nuclinetalkjul93_uploadagain.ppt
  7. ^ Isaacs; et al. (2004). "Tasarlanmış riboregülatörler gen ekspresyonunun transkripsiyon sonrası kontrolünü sağlar". Nat Biotechnol. 22 (7): 823–824. doi:10.1038 / nbt986. PMID  15208640.
  8. ^ Bayer ve Smolke; Smolke, CD (2005). "Ökaryotik gen ifadesinin programlanabilir ligand kontrollü riboregülatörleri". Nat Biotechnol. 23 (3): 306–307. doi:10.1038 / nbt1069. PMID  15723047.
  9. ^ Win & Smolke; Smolke, CD (2008). "Sentetik RNA Cihazlarıyla Yüksek Dereceli Hücresel Bilgi İşleme". Bilim. 322 (5900): 456–460. doi:10.1126 / science.1160311. PMC  2805114. PMID  18927397.
  10. ^ Rinaudo; et al. (2008). "Memeli hücrelerinde çalışan evrensel bir RNAi tabanlı mantık değerlendiricisi". Nat Biotechnol. 25 (7): 795–801. doi:10.1038 / nbt1307. PMID  17515909.
  11. ^ Bingham RJ, Hall KS, Slonczewski JL (Nisan 1990). "Escherichia coli'de yeni bir gen lokusu olan alx'in alkalin indüksiyonu". J. Bakteriyol. 172 (4): 2184–2186. doi:10.1128 / jb.172.4.2184-2186.1990. PMC  208722. PMID  2108134. Alındı 2010-07-19.
  12. ^ a b Nechooshtan G, Elgrably-Weiss M, Sheaffer A, Westhof E, Altuvia S (Kasım 2009). "PH'a duyarlı bir riboregülatör". Genes Dev. 23 (22): 2650–2662. doi:10.1101 / gad.552209. PMC  2779765. PMID  19933154. Alındı 2010-07-19.
  13. ^ http://openwetware.org/wiki/IGEM:Caltech/2007/Project/Riboregulator

daha fazla okuma