RNK interferencija i terapeutske mogućnosti ovog mehanizma

RNK interferencija je moderni naziv za pojavu da male sekvence RNK sprječavaju translaciju genetičkog koda u protein. Ta inhibicija ekspresije gena se događa djelovanjem na određenu sekvencu informacione RNK (iRNK, eng. messenger RNA, mRNA). U prirodi, ovaj mehanizam najčešće predstavlja mehanizam odbrane od virusa i transposona (transpozona), ali ima i utjecaja u dirigovanju procesa razvoja. Međutim, naučnici su rano shvatili da se ovaj mehanizam može iskoristiti i u biotehnologiji te biomedicini.

Ovaj fenomen je nekada nosio  naziv post-transkripcijsko utišavanja i quelling. Za otkriće RNK interferencije i mehanizama putem kojih se ona događa Andrew Fire i Craig C. Mello su 2006. dobili Nobelovu nagradu za medicinu ili fiziologiju. Oni su proučavali sve ovo na jednom neuglednom, ali za genetiku izuzetno važnom organizmu, nematodi Caenorhabditis elegans.

Caenorabditis elegans, By  Kbradnam at English Wikipedia(Original text: Zeynep F. Altun, Editor of www.wormatlas.org) Transferred from en.wikipedia to Commons.

Kako se događa RNK interferencija?

Postoji nekoliko načina na koje dolazi do RNK interferencije.

Vidite, kada nas uče u školi, redovno nas nauče kako je RNK jednostruki lanac, za razliku od melekule DNK, koja je dvostruki lanac. I to je ok, jer nema potrebe da djecu u osnovnoj podučavamo finesama molekularne biologije. 

Međutim, postoji i dvostruka RNK: nju će naučnici nazvati dsRNA prema engleskom terminu double-stranded RNA. To su virusne RNK - virusi mogu imati samo RNK ili DNK, te one viruse koji imaju samo RNK, koja je ovdje dvostruka, nazivamo RNK virusi. 

Dicer enzim (kod čovjeka) reže ove male dvostruke RNK na još manje komadiće od nekih 20 parova baza. Ti novonastali "komadići", sekvence dvostruke RNK se nazivaju siRNA, prema engleskom terminu small interfering RNA. Sada te siRNA (ovdje sam morala ostaviti RNA umjesto RNK jer je "si" dolazi iz engleskog) postaju jednostruke: naime, jedna strana polulanca se degradira (tu stranu naučnici zovu passenger) dok druga ostaje i naučnici je zovu "guide", "vodič".

Vodič, tj. guide siRNA postaje dijelom RISC kompleksa (engleski RNA-induced silencing complex), koji je, u biti ribonukleoprotein, sačinjen od RNK i više proteina. Sama kratka, mala sekvenca RNK predstavlja vodič RISC do sekvence na informacionoj RNK. Tada se aktivira jedan od proteina RISC kompleksa, Argonaut protein, i "zakači" se za odgovarajuću sekvencu na informacionoj RNK.  Kada se "zakači", ovaj kompleks onemogućava spajanje kodona i antikodona, informacione i transportne RNK te na taj način onemogućava biosintezu proteina na ribosomu.

Suštinski, RISC prepoznaje virusnu sekvencu koja se ugradila u normalnu DNK organizma i sprečavava translaciju virusnog proteina. 

Kako mi to možemo iskoristiti?

Ova metoda, zasnovana na jednoj prirodnoj pojavi, može pomoći u svim onim slučajevima kada je potrebno "utišati" neki gen. Umjesto izrezivanja gena, taj gen bi i dalje bio prisutan, ali ne bi bio aktivan u sintezi proteina. 

RNK interferencija može biti iskorištena u terapeutske svrhe: mogli bismo utišati gen ili dio gena koji uzrokuje nenormalnu proliferaciju stanica kako bi smo liječili rak (međutim, nisu svi kanceri isti), u terapiji virusnih i bakterijskih bolesti i kako bismo smanjili bol. Također, možda bi ova tehnologija bila dobra i u terapiji Parkinsonove bolesti. Već postoje aktivne terapije tumora zasnovane na RNK interferenciji.

Također, ovo se može koristiti i za stvaranje idućih generacija ratarskih i hortikulturnih GMO. Nedavno je GMO Arctic Apple došla na police supermarketa SAD. Ova jabuka, koja ne smeđi na zraku, dobijena je upravo metodom RNK interferencije jer je utišan gen za enzim koji doprinosi oksidaciji tj. smeđenju prerezanog ploda jabuke. 

Izvor: Arctic® apples