Il nobel per l interferenza dell RNA

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1 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.

2 RNA interference Premio Nobel 2006 per la Medicina Craig Mello ed Andrew Fire

3 RNA interference (2) dsrnas are cleaved into nt segments ( small interfering RNAs, or sirnas) by an enzyme called Dicer

4 RNA interference (3) sirnas are incorporated into RNAinduced silencing complex (RISC)

5 RNA interference (4) Guided by base complementarity of the sirna, the RISC targets mrna for degradation

6 micro RNA (mirna) Gene expression regulation Created by similar process to sirna Generally prevents binding of ribosome

7 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

8 Funzione Agiscono a livello post-trascrizionale Inibiscono la traduzione dei propri bersagli

9 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

10 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

11 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

12 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

13 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

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16 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

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18 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

19 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

20 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

21 Quindi i mirna regolano la trascrizione avvalendosi delle stesse vie enzimatiche dell interferenza dell RNA.

22 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

23 RNA silencing core mechanism Sense transgenes Invert-repeat transgenes Phytoviruses Endogenous loci RdRP RdRP Amplification Dicer small RNA duplex ( si/mirna ) 19-25bp PTGS AGO ( AGO ) RISC assembly TGS RNA cleavage (A) n (A) n ( A ) n eif4g 60S 40S Translational inhibition CH 3 CH 3 CH 3 Chromatin modification

24 Tree of RNA Types

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26 The RNA world ribosomes splicing translation Messenger RNA Proteins transcription Non-coding RNAs RNA modification chromatin