Словарь : Все про гены!

ВсеАБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ

Аденин

     Аденин — производная пурина, одно из двух пуриновых оснований, которые принимают участие в образовании нуклеотидов — структурных единиц ДНК и РНК. В ДНК, аденин связывается (комплементарный) с тимином через две водородные связи, что помогает стабилизировать структуру нуклеиновой кислоты. В РНК, аденин связывается с урацилом (следует помнить что у эукариотов РНК является одноцепочной структурой).

>>>

Аллели

      Аллели или аллельные гены (от греч. — друг друга, взаимно) — различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака.

>>>

Арахнодактилия

      Арахнодактилия — «пальцы паука» или как еще называют арахномания («руки паука») — это состояние, при котором пальцы аномально длинные и тонкие, по сравнению с размерами ладони. Такое состояние может быть обнаружено при рождении, или возникнуть в дальнейшем.

>>>

Ариаса синдром

     Синдром Ариаса — это редкое заболевание, нарушающее метаболизм билирубина (желчный пигмент, который образуется в организме из гемоглобина крови). Это расстройство характеризуется врожденной, злокачественной гипербилирубинемией, которая в свою очередь возникает вследствие нарушения процесса конъюгации в печени билирубина с глюкуроновой кислотой. 

>>>

Болезнь Ниманна-Пика

      Болезнь Ниманна-Пика — заболевание обусловлено наследственным нарушением обмена липидов (сфингофосфолипидов). Происходит накопление сфингомиелина в печени, головном мозге, селезенке, надпочечниках, почках, лимфатических узлах, коже и мононуклеарных клетках крови. 

>>>

Болезнь Тея-Сакса

    Болезнь Тея — Сакса (амавротична идиотия) относится к группе внутриклеточных липидоза. Это заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследования. Отмечается увеличение в мозге гликолипидов — ганглиозидов, а также повышение уровня ганглиозидов в печени, селезенке, что свидетельствует о генерализованном нарушении обмена ганглиозидов

>>>

Болезнь фон Реклингхаузена

     Болезнь фон Реклингхаузена — (другое название нейрофиброматоза І типа)  является наиболее распространенной формой NF, на которую приходится около 90% случаев. NF 1 встречается в 1 человека на 4000, что делает его более распространенным, чем нейрофиброматоз типа 2, который возникает в 1 человека на 45000.  

>>>

Роль РНК в развитии рака и устойчивости его к лечению

С момента открытия двойной спирали ДНК в 1950-х годах ученые изучали, как мутации в ее цепочках могут приводить к онкологическим заболеваниям. Оказалось, что ДНК не всегда раскрывает полную картину образования раковой клетки. Исследователи обратили внимание на РНК (рибонуклеиновую кислоту) и ее роль в развитии и лечении рака.

Что такое РНК?

Если сравнить клетку с пчелиным ульем, то ДНК — это матка внутри каждой клетки, а различные типы РНК — рабочие пчелы, выполняющие множество процессов, критически важных для функционирования тканей и органов тела. РНК переносит информацию о последовательности нуклеотидов части ДНК из ядра клетки в цитоплазму — жидкое содержимое внутри клетки, в которой находится клеточные компоненты. Там РНК соединяется между собой и аминокислотами для производства различных белков. Исследователи предполагают, что даже в клетках со структурой ДНК без мутаций, РНК может вносить изменения в синтезируемые белки. У онкологических больных эти изменения снижают уровень белков, убивающих раковые клетки, или увеличивают количество белков, которые стимулируют раковые клетки к делению.

«Становится все более очевидным, что уникальные профили РНК в отдельных раковых опухолях могут играть важную роль в определении как биологии рака, так и его реакции на терапию», — говорит Мори Маркман, доктор медицинских наук, президент медицины и науки Cancer Treatment Centers of America.

Понимание различных типов РНК и их разнообразия — важная задача на пути к раскрытию роли РНК в развития рака. Наиболее широко известны три типа РНК:

  • Информационная или матричная РНК (мРНК). Она несет генетическое кодирование ДНК от ядра к месту синтеза белка — на рибосомы. Основная ее функция — кодирование информации с ДНК и передача ее к месту синтеза.
  • Рибосомная РНК (рРНК) — самая широко представленная РНК клетки (примерно 85% всех РНК). Объединяясь с мРНК, рибосомная РНК участвует в формировании активного центра рибосомы, где и происходит процесс биосинтеза белка.
  • Транспортная РНК (тРНК) переносит определенные аминокислоты к месту синтеза белка на рибосоме и связывает мРНК и рРНК для синтеза белка. Для переноса каждого вида аминокислот к рибосоме нужен отдельный вид тРНК, который определяется иРНК, кодирующей аминокислоту.

ДНК и РНК. Какая разница?

ДНК

  • Дезоксирибонуклеиновая кислота. Состоит из дезоксирибозы, остатка фосфорной кислоты и четырех азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин и тимин.
  • Молекула ДНК имеет форму двойной классической спирали. Азотистые основания одной цепи соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями и образуют миллионы пар оснований — нуклеотидов (подобно ступенькам на лестнице).
  • Несет полный генетический код живого существа.
  • ДНК находится в ядре клетки.

РНК

  • Рибонуклеиновая кислота. Состоит из рибозы, остатка фосфорной кислоты и азотистых оснований — три схожих с ДНК — аденин, гуанин, цитозин, и четвертого — урацил.
  • Молекула РНК состоит из одной цепочки несопряженных нуклеотидов. Таких нуклеотидов в одной РНК от сотни до нескольких тысяч.
  • Воспринимает генетическую информацию ДНК и реализует ее в виде биосинтеза белка, доставляя сообщения и инструкции клеткам.
  • РНК находятся в ядре, цитоплазме, рибосомах, митохондриях и пластидах — во всей клетке.

РНК и исследования рака

Нарушения в цепи РНК или комбинации различных видов РНК, могут служить причиной некоторых онкологических заболеваний. Например, нить мРНК может транспортировать усеченную версию правильного кода ДНК, упуская важную информацию, необходимую для создания белков, предотвращающих рост опухоли. Или, возможно, мутация вызывает соединение мРНК и рРНК в неправильном месте нуклеотидной цепи.

В последнее время большой интерес вызывает группа некодирующих РНК (нкРНК), включающих короткие молекулы тРНК, которые не транслируются в белок. Согласно отчету, опубликованному в Journal of Hematology & Oncology, многие из этих нкРНК влияют на то, как клетки реагируют на лечение рака, нарушая эффективность противораковых препаратов.

В докладе говорится, что нкРНК также может способствовать метастазированию рака — перемещению раковых клеток и образование опухоли в других частях тела.

Особо пристальное внимание уделяется разновидности нкРНК — микроРНК (миРНК). Исследователи из Мичиганского университета, Кейсовского университета Западного резервного района, и Пенсильванского университета изучили влияние специфической миРНК, называемой miR-181a. В исследовании было рассмотрено 10000 пациентов с 38 различными типами рака и обнаружено, что пациенты с низким уровнем miR-181a живут на несколько лет дольше, чем пациенты с более высоким уровнем. Исследователи также предполагают, что miR-181a может помочь в изучении и лечении рака яичников — основной причины смерти от гинекологических злокачественных опухолей. Происхождение этого вида рака до сих пор не разгадано.

Действия миРНК «проявляется во всех признаках рака», — говорится в исследовании 2018 года, опубликованном врачами онкологического центра в Румынии. В отчете сообщается, что миРНК:

  • проявляют безграничную способность к воспроизведению;
  • способны активировать раковые клетки роста;
  • делают раковые клетки нечувствительными к химиотерапевтическим процедурам, направленным на замедление их роста;
  • участвуют в ангиогенезе — образовании новых кровеносных сосудов для питания раковой опухоли;
  • способны избегать иммунного разрушения;
  • усиливают генетическую нестабильность клетки.

Одна из проблем в изучении РНК — это ограниченная стабильность молекулы. Рибоза, входящая в ее основу, подвержена гидролизу — ее химические элементы разрушаются в реакции с водой. В отличие от ДНК, которая относительно стабильна, РНК быстро теряет свою структуру, что затрудняет анализ. Однако исследователям все чаще удается преодолевать эту техническую проблему, и вполне вероятно, что в ближайшем будущем в этой области появятся клинически значимые достижения.

Что такое расширенное генетическое исследование ONCOGENOTEST?

Исследование ONCOGENOTEST позволяет определить генетический профиль опухоли и на его основе подобрать персонализированную терапию и оценить прогноз развития заболевания. Включает секвенирование 411 генов, анализ TMB и широкую панель ИГХ.

Такой подход к лечению называется персонализированной медициной, поскольку он основан на вашем уникальном геномном профиле и типе рака. Исследование ONCOGENOTEST может помочь вашему врачу назначить таргетную терапию, иммунотерапию и химиотерапию, которая подходит именно вам.

Подробнее

Список литературы

https://www.cancercenter.com/community/blog/2020/09/cancer-and-rna

рибонуклеиновая кислота/РНК | Learn Science at Scitable

Рибонуклеиновая кислота (РНК) представляет собой линейную молекулу, состоящую из четырех типы более мелких молекул, называемых рибонуклеотидными основаниями: аденин (А), цитозин (C), гуанин (G) и урацил (U). РНК часто сравнивают с копией справочник или шаблон, потому что он несет ту же информацию, что и его ДНК шаблон, но не используется для долговременного хранения.

Каждое рибонуклеотидное основание состоит из сахара рибозы, фосфатная группа и азотистое основание. Соседние нуклеотидные основания рибозы химически связаны друг с другом в цепочке химическими связями, называемыми фосфодиэфирные связи. В отличие от ДНК, РНК обычно одноцепочечная. Кроме того, РНК содержит сахара рибозы, а не сахара дезоксирибозы, что делает РНК более неустойчивы и более склонны к деградации.

РНК синтезируется из ДНК с помощью фермента, известного как РНК-полимераза. во время процесса, называемого транскрипцией. Новые последовательности РНК комплементарны к их шаблону ДНК, а не идентичным копиям шаблона. РНК затем транслируются в белки с помощью структур, называемых рибосомами. Есть три типы РНК, участвующие в процессе трансляции: информационная РНК (мРНК), транспортная РНК (тРНК) и рибосомальная РНК (рРНК).

Хотя некоторые молекулы РНК являются пассивными копиями ДНК, многие из них играют решающую активную роль в клетке. Например, некоторые РНК молекулы участвуют в включении и выключении генов, а другие молекулы РНК составляют критический механизм синтеза белка в рибосомах.

Дальнейшее исследование

Концептуальные ссылки для дальнейшего изучения

ген | мутация со сдвигом рамки | бессмысленная мутация | микрочип | РНК-полимераза | ДНК-полимераза | транскрипция | перевод | генетический код | репликация | интрон | экзон | фактор транскрипции | кодон | хромосома | тРНК | гель-электрофорез | Северное пятно | бактериофаг | транскриптом | фосфатный остов | нуклеиновая кислота | рибосома | поли-А хвост | ядерная пора | грунтовка | примас | вирус | коробка ТАТА | петля-шпилька (мРНК) | ДНК | рибосома | мРНК | рибозим | некодирующая РНК | белок

Связанные понятия (36)

Генетика

Клеточная биология

Научная коммуникация

    Планирование карьеры



      Биохимия, структура РНК — StatPearls

      Введение

      Рибонуклеиновая кислота (РНК) представляет собой молекулу, присутствующую в большинстве живых организмов и вирусов. Он состоит из нуклеотидов, которые представляют собой сахара рибозы, присоединенные к азотистым основаниям и фосфатным группам. Азотистые основания включают аденин, гуанин, урацил и цитозин. РНК в основном существует в одноцепочечной форме, но есть специальные РНК-вирусы, которые являются двухцепочечными. Молекула РНК может иметь различную длину и структуру. РНК-вирус использует РНК вместо ДНК в качестве генетического материала и может вызывать многие заболевания человека. Транскрипция — это процесс образования РНК из ДНК, а трансляция — процесс синтеза белка из РНК. Способы синтеза РНК и то, как она функционирует, различаются у эукариот и прокариот. Специфические молекулы РНК также регулируют экспрессию генов и потенциально могут служить терапевтическими агентами при заболеваниях человека.

      Основы

      Три основных типа РНК участвуют в синтезе белка. Это матричная РНК (мРНК), транспортная РНК (тРНК) и рибосомная РНК (рРНК).

      мРНК

      мРНК транскрибируется с ДНК и содержит генетический план для создания белков. Прокариотическая мРНК не нуждается в процессинге и может немедленно приступить к синтезу белков. У эукариот свежетранскрибированный транскрипт РНК считается пре-мРНК и должен пройти созревание для образования мРНК. Пре-мРНК содержит некодирующие и кодирующие области, известные как интроны и экзоны, соответственно. Во время процессинга пре-мРНК интроны сплайсируются, а экзоны соединяются вместе. 5′-кэп, известный как 7-метилгуанозин, добавляется к 5′-концу транскрипта РНК, а 3′-конец полиаденилируется. Полиаденилирование относится к процессу, при котором к транскрипту добавляется поли(А)-хвост, представляющий собой последовательность адениновых нуклеотидов. 5′-кэп защищает мРНК от деградации, а 3′-поли(А)-хвост способствует стабильности мРНК и помогает ей в транспорте. Исследователи также изучают мРНК как противораковое средство из-за ее способности модифицировать клетки.[1]

      тРНК

      тРНК представляют собой молекулы РНК, которые транслируют мРНК в белки. Они имеют структуру клеверного листа, которая состоит из 3’-акцепторного сайта, 5’-концевого фосфата, D-плеча, T-плеча и плеча антикодона. Основная функция тРНК заключается в переносе аминокислот на ее 3′-акцепторном сайте к рибосомному комплексу с помощью аминоацил-тРНК-синтетазы. Аминоацил-тРНК-синтетазы представляют собой ферменты, которые загружают соответствующую аминокислоту на свободную тРНК для синтеза белков. Когда аминокислота связана с тРНК, тРНК считается аминоацил-тРНК. Тип аминокислоты в тРНК зависит от кодона мРНК, который представляет собой последовательность из трех нуклеотидов, кодирующих аминокислоту. Антикодоновое плечо тРНК представляет собой участок антикодона, который комплементарен кодону мРНК и диктует, какую аминокислоту нести. тРНК также регулируют апоптоз, действуя как поглотитель цитохрома с [2].

      рРНК

      рРНК образует рибосомы, необходимые для синтеза белка. Рибосома состоит из большой и малой рибосомных субъединиц. У прокариот малая 30S и большая 50S рибосомная субъединица составляют 70S рибосому. У эукариот субъединицы 40S и 60S образуют рибосому 80S. Рибосомы содержат выход (E), пептидил (P) и акцепторный (A) сайт для связывания аминоацил-тРНК и связывания аминокислот вместе для создания полипептидов.

      Проблемы, вызывающие озабоченность

      Серьезную озабоченность вызывают мутации РНК, которые могут нарушать нормальное функционирование РНК и вызывать потенциально опасные для жизни заболевания. Ошибки РНК могут быть результатом дефектов в рибонуклеопротеиновом комплексе, самой РНК, РНК-связывающих белках или любых факторах сборки РНК. Миотоническая дистрофия — это нервно-мышечное заболевание, вызванное нуклеотидным повтором CTG в гене DMPK, что приводит к приобретению функции патогенной РНК. Мутация в сплайсинге может привести к мутации гена SMN2 и привести к спинальной мышечной атрофии.[4] Другие опасные заболевания, вызванные мутациями РНК, включают синдром Прадера-Вилли, рак предстательной железы, синдром Fragile X и боковой амиотрофический склероз (БАС).

      Частота мутаций РНК-вирусов, вызывающих различные заболевания у людей, очень высока. Она может быть до 1 миллиона раз выше, чем частота мутаций их хозяев [5]. Это увеличение объясняет их быструю эволюцию и способность производить новые варианты с более высокой инфекционностью или повышенной устойчивостью к антибиотикам. Поскольку такие мутации передаются по наследству, они являются узким местом для разработки лекарств или вакцин для борьбы с вирусными инфекциями. ВИЧ-инфекция является примером появления многих устойчивых к лекарствам штаммов, когда вирусы размножаются и вызывают тяжелые заболевания даже в присутствии лекарств.[6]

      Кроме того, РНК-содержащие вирусы также могут рекомбинировать и рекомбинироваться с ДНК и РНК хозяина или других вирусных штаммов, потенциально создавая новый штамм. Вирусы гриппа обладают очень высокой способностью к рекомбинации; например, штамм гриппа h2N1 рекомбинировал с сегментами РНК вирусов птиц, людей и свиней с образованием штамма h2N1 , вызвавшего пандемию в 2009 году.[7]

      Клеточная

      РНК синтезирует белки из аминокислот. Существует 20 различных типов аминокислот, составляющих первичную структуру белка. Как только рибосома связывается с транскриптом мРНК, она начинает декодировать кодоны мРНК и рекрутирует тРНК с закодированной аминокислотой. Кодоны расшифровываются с помощью генетического кода. В генетическом коде каждый кодон представляет определенную аминокислоту, например, CUU кодирует лейцин, а GGU кодирует глицин. Генетический код дублирует тот факт, что разные кодоны могут кодировать одну и ту же аминокислоту. Например, и UAU, и UAC кодируют триптофан. Как только рибосома закончит чтение мРНК, аминокислотная последовательность свернется и сформирует белок.

      Помимо наиболее важной функции РНК по производству белков, другие важные клеточные функции включают модификацию и реструктуризацию других РНК и регуляцию экспрессии генов во время роста и развития, а также изменение клеточной среды.

      Некоторые РНК также действуют как каталитические РНК для управления биохимическими реакциями; поэтому они называются рибозимами. Рибозимы также иногда соединяются со вспомогательными белками для выполнения их каталитических функций. Биохимические реакции, катализируемые рибозимами, включают синтез белка, сплайсинг РНК и расщепление РНК. Рибозимы складываются в сложную третичную структуру, образуя активный центр, который позволяет проводить реакции нуклеофильного замещения для переноса фосфорила. Этим реакциям способствует кислотно-щелочной катализ с участием рибонуклеозидов и ионов металлов.[8] Рибозимы подразделяются на два типа: маленькие рибозимы (пример — шпилька, головка молотка и вирус гепатита дельта) и большие рибозимы (интроны группы I и II, РНКаза Р, сплайсосомы и рибосомы).

      Молекулярный

      Каков состав РНК?

      Первичная структура РНК состоит из нуклеотидов, соединенных 5′-3′ фосфодиэфирными связями между сахарами рибозы. Рибоза имеет молекулярную формулу C5h20O5 и имеет природную форму D-рибозы и менее распространенную форму L-рибозы. Обозначения D и L относятся к положениям гидроксильной группы. Нуклеотидные основания состоят из аденина, гуанина, цитозина и урацила. Между аденином и урацилом образуются две водородные связи, а между цитозином и гуанином — три связи. Спаривание оснований посредством водородных связей лежит в основе вторичной структуры РНК. Третичная структура РНК является результатом укладки РНК, которая создает трехмерную форму, состоящую из спиралей и борозд. РНК отличается от ДНК тем, что содержит урациловый нуклеотид вместо тимина и несет 2′-гидроксильную группу, а не 2′-водород. Благодаря взаимодействию с растворителем 2’-гидроксильная группа вносит вклад в конформацию РНК.[9]]

      Как это делается?

      РНК-полимеразы синтезируют РНК из ДНК посредством процесса, называемого транскрипцией. У прокариот одна РНК-полимераза катализирует транскрипцию всех типов РНК. У эукариот существуют различные типы РНК-полимераз, каждая из которых отвечает за синтез определенной РНК. РНК-полимераза I синтезирует рРНК. РНК-полимераза II создает мРНК, а РНК-полимераза III — тРНК. Чтобы инициировать транскрипцию, фермент РНК-полимераза связывается с промоторной областью ДНК, и двойная спираль ДНК раскручивается на матричную цепь и некодирующую цепь. Во время транскрипции РНК-полимераза использует 3’-5’-цепь матрицы ДНК для синтеза 5’-3’-цепи РНК с комплементарными нуклеотидами. Вновь синтезированная цепь РНК почти идентична некодирующей цепи ДНК, за исключением замены тимина урацилом. У эукариот каждая РНК-полимераза имеет уникальный механизм терминации транскрипции. Например, РНК, транскрибируемая РНК-полимеразой II, имеет поли(А)-сайт AAUAAA, который привлекает группу факторов для расщепления транскрипта.[10]

      Прокариотическая РНК подвергается Rho-зависимой или Rho-независимой терминации. При Rho-зависимой терминации геликаза фактора Rho связывается с C-богатыми участками РНК, а гидролиз АТФ позволяет Rho раскручивать комплекс ДНК-РНК и высвобождать транскрипт РНК.[11] С другой стороны, Rho-независимая терминация использует петлю шпильки, которая заставляет РНК-полимеразу останавливаться и позволяет высвобождать РНК-транскрипт.

      Функция

      Основной функцией РНК является создание белков посредством трансляции. РНК несет генетическую информацию, которая транслируется рибосомами в различные белки, необходимые для клеточных процессов. мРНК, рРНК и тРНК представляют собой три основных типа РНК, участвующих в синтезе белка. РНК также служит основным генетическим материалом для вирусов. Другие функции включают редактирование РНК, регуляцию генов и интерференцию РНК. Эти процессы осуществляются группой малых регуляторных РНК, к которым относятся малые ядерные РНК, микроРНК и малые интерферирующие РНК.

      Малая ядерная РНК

      Малые ядерные РНК (мяРНК) представляют собой некодирующие РНК, ответственные за сплайсинг интронов. мяРНК соединяются с белками, образуя малые ядерные рибонуклеопротеины (мяРНП), которые чаще всего содержат молекулы мяРНК U1, U2, U4, U5 и U6.[12] Сборка и активность сплайсосомы начинается, как только U1 мяРНП связывает комплементарную последовательность на 5′-сайте сплайсинга транскрипта пре-мРНК. Затем интроны удаляются из транскрипта пре-мРНК сплайсосомным комплексом и формируются зрелые формы мРНК.

      МикроРНК

      МикроРНК (миРНК) представляют собой некодирующие РНК, главным образом участвующие в регуляции генов. Они в основном процессируются из интронов и транскрибируются в первичную микроРНК из гена-хозяина с помощью РНК-полимеразы II. Затем они модифицируются эндонуклеазами, такими как Drosha и Dicer, в зрелую микроРНК. Исследования показали, что микроРНК, которые связываются с нетранслируемой областью (3’UTR) на мРНК, подавляют трансляцию, в то время как связывание микроРНК с промоторными областями может усиливать транскрипцию.[13] miRNAs также могут функционировать подобно гормонам. Они высвобождаются во внеклеточную жидкость и поглощаются клетками-мишенями для регуляции клеточной активности. Кроме того, исследователи изучают эти внеклеточные микроРНК как идеальные биомаркеры различных заболеваний. Исследования уже показали, что циркулирующие микроРНК участвуют в развитии рака благодаря своей роли в контроле онкогенов и опухолевых супрессоров.[14]

      Малая интерферирующая РНК

      Малые интерферирующие РНК (миРНК) представляют собой двухцепочечные некодирующие РНК, которые ингибируют экспрессию генов посредством РНК-интерференции. Они мешают экспрессии генов, разрушая мРНК и предотвращая трансляцию белков. siРНК образуются из длинных двухцепочечных РНК с помощью Dicer. После полного формирования миРНК связывается с РНК-индуцированным комплексом молчания (RISC) и расщепляет мРНК с помощью каталитического белка RISC, Argonaute.[15] Малые интерферирующие РНК потенциально могут быть терапевтическими агентами при заболеваниях из-за их активности и способности сбивать гены. В отличие от миРНК, миРНК могут специфически нацеливаться на выбранный ген, а одна направляющая цепь миРНК может функционировать несколько раз.[16]

      Механизм

      Механизм трансляции РНК в белок осуществляется в три этапа: инициация, элонгация и терминация. Во время инициации к мРНК присоединяются тРНК и рибосома. Стартовый кодон AUG кодирует метионин и всегда будет первой аминокислотой в последовательности. После инициации рибосома движется вдоль мРНК в направлении 5’-3’, считывая кодоны и связывая тРНК, несущие соответствующие аминокислоты, которые кодируют кодоны. Последовательность аминокислот постепенно удлиняется и обрывается при достижении стоп-кодона. Стоп-кодоны: UAG, UAA и UGA. Затем полипептид высвобождается из рибосомного комплекса и модифицируется в активный белок. В эукариотических клетках трансляция происходит после транскрипции, тогда как в прокариотических клетках транскрипция и трансляция происходят одновременно.

      Тестирование

      Тестирование на нуклеиновые кислоты первоначально возникло как метод скрининга донорской крови для снижения инфекций при переливании крови. Позже он превратился в индикатор таких заболеваний, как ВИЧ и рак. Генетическое тестирование РНК оказалось эффективным дополнением к генетическому тестированию ДНК, поскольку оно уточняет инклюзивные результаты и улучшает результаты генетического тестирования наследственных видов рака.[17]

      Секвенирование РНК потенциально может стать эффективным инструментом клинической диагностики благодаря его способности измерять экспрессию генов за пределами физиологического диапазона, аллель-специфическую экспрессию и дефекты альтернативного сплайсинга. [18] Секвенирование РНК включает выделение РНК, подготовку библиотеки РНК и использование технологии секвенирования следующего поколения. Затем транскриптом может быть подвергнут анализу на наличие любых аберрантных генов.

      Патофизиология

      РНК-вирусы могут выживать и нарушать физиологические процессы, реплицируя свой геном внутри клетки-хозяина. Существуют различные виды РНК-вирусов, каждый из которых имеет уникальный механизм репликации. Двухцепочечные РНК-вирусы, такие как ретровирусы, сливаются с мембранами клеток-хозяев и вводят внутрь свое вирусное содержимое для репликации своего генома посредством обратной транскрипции. Для обратной транскрипции требуются рибонуклеаза Н и ДНК-полимераза, способные копировать РНК или матрицу ДНК для синтеза линейной двухцепочечной ДНК из РНК.[19]] РНК-вирусы с положительной цепью имеют положительную РНК вириона, которая уже действует как мРНК и, следовательно, может быть немедленно транслирована РНК-полимеразой. РНК-вирусы с отрицательной цепью имеют отрицательную РНК вириона, которая комплементарна мРНК и перед трансляцией должна быть скопирована в мРНК с положительным смыслом. Затем вирусные белки высвобождаются из клетки-хозяина, чтобы заразить другие клетки, в результате чего нарушаются нормальные биологические процессы.

      Многие неврологические заболевания, такие как спиноцеребеллярная атаксия (SCA), боковой амиотрофический склероз (ALS), миотоническая дистрофия, лобно-височная деменция (FTD), синдром ломкого Х-тремора/атаксия (FXTAS) и синдром Хантингтона типа 2 (HDL-2), и т.д., связаны с экспансией некодирующих повторов РНК. Экспансия повторов приводит к образованию аномальных складок шпилек в цепи РНК, нарушая, таким образом, нормальную функцию РНК. Накопление такой РНК в ядре называется РНК-токсичностью, которая может вызывать дефекты сплайсинга, функциональные нарушения ядрышков, транспорт цитоплазмы и мРНК, а также аутофагию.[20]

      Клиническое значение

      Существует множество РНК-вирусов, таких как коронавирус, риновирус и ретровирус, которые могут вызывать заболевания человека. Эти вирусы могут быть классифицированы как положительные или отрицательные в зависимости от полярности и имеют голую или оболочечную мембрану. Коронавирус наиболее известен тем, что вызывает тяжелый острый респираторный синдром. Его передача происходит воздушно-капельным путем, и исследования показали более высокую вирусную нагрузку в слизистой оболочке носа по сравнению с горлом.[21] Он также связан с повышением уровня воспалительных цитокинов, таких как IL2, IL7, IL10 и TNFa, и сопровождается лихорадкой, кашлем, болью в горле и пневмонией.[22]

      Другим хорошо известным семейством РНК, которое может вызывать смертельное заболевание человека, является ретровирус, оболочечный РНК-вирус положительного толка, состоящий из ВИЧ и HTLV. ВИЧ разрушает наивные CD4+ Т-клетки памяти и память и часто протекает бессимптомно до последней стадии, когда вызывает синдром приобретенного иммунодефицита.[23] При ослабленной иммунной системе существует повышенный риск развития оппортунистических инфекций и рака, вызванного вирусами. Наконец, риновирус является ключевым вирусным агентом при простуде. Они проникают путем эндоцитоза с помощью LDLR и ICAM-1 и вызывают симптомы кашля, боли в горле и заложенности носа. [24] Другие известные заболевания человека, вызываемые РНК-вирусами, включают гепатит, лихорадку Западного Нила, бешенство, полиомиелит и корь.

      Контрольные вопросы

      • Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

      • Комментарий к этой статье.

      Ссылки

      1.

      Ван Линт С., Хейрман С., Тилеманс К., Брекпот К. мРНК: от химической схемы производства белка до готового терапевтического средства. Hum Вакцина Иммунотер. 2013 февраль;9(2):265-74. [Бесплатная статья PMC: PMC3859745] [PubMed: 23291946]

      2.

      Райна М., Ибба М. тРНК как регуляторы биологических процессов. Фронт Жене. 2014;5:171. [Статья бесплатно PMC: PMC4052509] [PubMed: 24966867]

      3.

      Yum K, Wang ET, Kalsotra A. Миотоническая дистрофия: диапазон повторения болезни, пенетрантность, возраст начала и взаимосвязь между размером повтора и фенотипами. Curr Opin Genet Dev. 2017 июнь;44:30-37. [Бесплатная статья PMC: PMC5447468] [PubMed: 28213156]

      4.

      Купер Т.А., Ван Л., Дрейфус Г. РНК и болезни. Клетка. 2009 г.20 февраля; 136 (4): 777-93. [Статья PMC бесплатно: PMC2866189] [PubMed: 19239895]

      5.

      Даффи С. Почему скорость мутаций РНК-вируса так чертовски высока? PLoS биол. 2018 авг;16(8):e3000003. [Бесплатная статья PMC: PMC6107253] [PubMed: 30102691]

      6.

      Rhee SY, Sankaran K, Varghese V, Winters MA, Hurt CB, Eron JJ, Parkin N, Holmes SP, Holodniy M, Shafer RW. Протеаза ВИЧ-1, обратная транскриптаза и вариант интегразы. Дж Вирол. 01 июля 2016 г.; 90 (13): 6058-6070. [Бесплатная статья PMC: PMC4907232] [PubMed: 27099321]

      7.

      Отте А., Марриотт А.С., Драйер С., Дав Б., Мурен К., Клинген Т.Р., Сотер М., Томпсон К.А., Беннетт А., Клингел К., ван Риел Д., Макхарди AC, Carroll MW, Gabriel G. Эволюция вирусов гриппа h2N1 2009 года во время пандемии коррелирует с повышенной вирусной патогенностью и трансмиссивностью в модели хорьков. Научный представитель 2016 г. 24 июня; 6: 28583. [Бесплатная статья PMC: PMC4919623] [PubMed: 27339001]

      8.

      Walter NG, Engelke DR. Рибозимы: каталитические РНК, которые режут вещи, создают вещи и выполняют странную и полезную работу. Биолог (Лондон). 2002 окт; 49(5):199-203. [Бесплатная статья PMC: PMC3770912] [PubMed: 12391409]

      9.

      Denning EJ, MacKerell AD. Внутренний вклад 2′-гидроксила в конформационную гетерогенность РНК. J Am Chem Soc. 2012 08 февраля; 134 (5): 2800-6. [Бесплатная статья PMC: PMC3275647] [PubMed: 22242623]

      10.

      Arimbasseri AG, Rijal K, Maraia RJ. Терминация транскрипции эукариотической РНК-полимеразой III. Биохим Биофиз Акта. 2013 март-апрель; 1829 (3-4): 318-30. [Бесплатная статья PMC: PMC3568203] [PubMed: 23099421]

      11.

      Banerjee S, Chalissery J, Bandey I, Sen R. Rho-зависимая терминация транскрипции: больше вопросов, чем ответов. J микробиол. 2006 г. , февраль; 44(1):11-22. [Бесплатная статья PMC: PMC1838574] [PubMed: 16554712]

      12.

      Валадхан С., Гунавардане Л.С. Роль малых ядерных РНК в экспрессии эукариотических генов. Очерки биохим. 2013;54:79-90. [PubMed: 23829528]

      13.

      O’Brien J, Hayder H, Zayed Y, Peng C. Обзор биогенеза микроРНК, механизмов действия и циркуляции. Фронт Эндокринол (Лозанна). 2018;9:402. [Бесплатная статья PMC: PMC6085463] [PubMed: 30123182]

      14.

      Condrat CE, Thompson DC, Barbu MG, Bugnar OL, Boboc A, Cretoiu D, Suciu N, Cretoiu SM, Voinea SC. миРНК как биомаркеры заболеваний: последние данные об их роли в диагностике и прогнозе. Клетки. 23 января 2020 г.; 9(2) [бесплатная статья PMC: PMC7072450] [PubMed: 31979244]

      15.

      Ф., Мазраэ А., Мармари В., Эбрахими М., Рашно М.М., Абади С.Дж., Гарагузло Э. Молекулярные механизмы и биологические функции миРНК. Int J Biomed Sci. 2017 июнь;13(2):48-57. [Бесплатная статья PMC: PMC5542916] [PubMed: 28824341]

      16.

      Гаврилов К., Зальцман В.М. Терапевтическая миРНК: принципы, проблемы и стратегии. Йель Дж Биол Мед. 2012 г., июнь; 85 (2): 187–200. [Бесплатная статья PMC: PMC3375670] [PubMed: 22737048]

      17.

      Карам Р., Коннер Б., ЛаДука Х., МакГолдрик К., Кремпели К., Ричардсон М.Е., Циммерманн Х., Гутьеррес С., Рейнеке П., Хоанг Л., Аллен К., Юссуф А., Фарбер-Кац С., Рана Х.К., Калвер С., Ли Дж., Нашед С., Топмейер Д., Коллинз Д., Хейнс Г., Песаран Т., Долински Дж.С., Типпин Дэвис Б., Эллиот А., Чао Э. Оценка Диагностические результаты генетического тестирования РНК на наследственный рак. JAMA Сеть открыта. 201902 октября; 2(10):e1913900. [Бесплатная статья PMC: PMC6820040] [PubMed: 31642931]

      18.

      Marco-Puche G, Lois S, Benítez J, Trivino JC. Перспективы RNA-Seq для улучшения клинической диагностики. Фронт Жене. 2019;10:1152. [Бесплатная статья PMC: PMC6861419] [PubMed: 31781178]

      19.

      Hu WS, Hughes SH. Обратная транскрипция ВИЧ-1. Колд Спринг Харб Перспект Мед. 2012 Oct 01;2(10) [бесплатная статья PMC: PMC3475395] [PubMed: 23028129]

      20.

      Swinnen B, Robberecht W, Van Den Bosch L. Токсичность РНК при некодирующих повторных нарушениях. EMBO J. 02 января 2020 г.; 39 (1): e101112. [Бесплатная статья PMC: PMC6939197] [PubMed: 31721251]

      21.

      Цзоу Л., Руан Ф., Хуан М., Лян Л., Хуан Х., Хун З., Ю Дж., Кан М., Сун Ю., Ся Дж., Guo Q, Song T, He J, Yen HL, Peiris M, Wu J. Вирусная нагрузка SARS-CoV-2 в образцах верхних дыхательных путей инфицированных пациентов. N Engl J Med. 2020 19 марта; 382(12):1177-1179. [Бесплатная статья PMC: PMC7121626] [PubMed: 32074444]

      22.

      Сингхал Т. Обзор коронавирусной болезни-2019 (COVID-19). Индийский J Педиатр. 2020 апрель;87(4):281-286. [Бесплатная статья PMC: PMC7090728] [PubMed: 32166607]

      23.

      Саймон В., Хо Д.Д., Абдул Карим К. Эпидемиология, патогенез, профилактика и лечение ВИЧ/СПИДа.