 Breve
RNA Interferente
Nelle nostre cellule la presenza di RNA a doppia elica
è spesso indice di un problema. Per la verità, l'RNA transfer
e i ribosomi contengono alcuni tratti a forcina e quindi a doppia elica,
ma la maggior parte del nostro RNA, ed in particolar modo l'RNA messaggero,
è a singola catena. Molti virus, invece, formano lunghi tratti di
RNA a doppia elica quando duplicano il loro genoma. Se le nostre cellule
trovano RNA a doppia elica, interpretano il fatto come un'infezione virale
e producono una forte risposta che spesso porta alla morte dell'intera cellula.
Le piante e gli animali, però, possiedono anche altre difese più
mirate che attaccano direttamente l'RNA virale, chiamate interferenze di
RNA.
Produrre l'interferenza
L'interferenza di RNA inizia quando si presenta una
lunga catena a doppia elica di RNA come quella prodotta dai virus in replicazione.
Un enzima Dicer (che frammenta), mostrato qui in alto a destra in blu
(file PDB 2ffl), taglia la catena di RNA
a doppia elica in piccoli frammenti chiamati breve RNA interferente
(siRNA), uno di questi è mostrato in alto a sinistra (file
PDB 2f8s). I siRNA sono lunghi circa 21
paia di basi, ma le due catene sono tagliate in modo asimmetrico:19 nucleotidi
sono perfettamente accoppiati mentre due nucleotidi sporgono da ognuna
delle due estremità 3'. Queste caratteristiche permettono di riconoscere
facilmente i siRNA. Notate, nell'enzima Dicer, la disposizione dei quattro
ioni manganese, evidenziati in magenta. Si pensa che siano proprio questi
ad operare il taglio asimmetrico nella catena di RNA a doppia elica creando
così le sporgenze.
L'Argonauta
Le molecole di siRNA prodotte dall'enzima Dicer, vengono
raccolte da proteine Argonauta e utilizzate per distruggere ogni
altro RNA virale che si trovi lì intorno. La proteina Argonauta,
mostrata qui a fianco in basso (file PDB 1u04)
lega su di sè una sola delle due catene del siRNA e cerca un RNA
messaggero che si appai con questa. Se lo trova, lo idrolizza, cioè
lo distrugge. In questo modo la cellula rimuove ogni traccia di RNA messaggero
che corrisponda alla sequenza della doppia elica di RNA attaccata all'inizio
dall'enzima Dicer.
Curiosità: la proteina Argonauta è stata scoperta per la
prima volta in una pianta mutante che aveva una forma a spirale simile
a quella della conchiglia di Nautilus, un cefalopode che gli inglesi chiamano
Argonauta.
Un mare di piccoli RNA
Negli anni trascorsi dalla scoperta dell'interferenza
dell'RNA, i ricercatori hanno trovato che questo processo è molto
più comune di quanto ci si aspettasse all'inizio e che i piccoli
frammenti di RNA svolgono molti ruoli funzionali. Una classe di molecole
simili, chiamate microRNA, viene creata nel nucleo a partire dal
normale RNA della cellula. Anche questi microRNA vengono creati da enzimi
Dicer e sono usati per modulare l'attività del nostro normale RNA
messaggero. Cercano un RNA messaggero con una sequenza complementare,
vi si legano e quindi ne bloccano il funzionamento. I microRNA si accoppiano
anche con sequenze complementari del DNA, in questo modo modificano le
proprietà dei cromosomi cambiando il livello di metilazione o di
legame con gli istoni.
L'RNA interferente nella ricerca scientifica
Gli scienziati hanno imparato ad utilizzare la tecnica
dell'RNA interferente per distruggere specifiche sequenze di RNA
nelle cellule animali e vegetali. Oggi è possibile sintetizzare
sequenze artificiali di RNA interferente che, inserite nella cellula,
possono distruggere qualsiasi RNA si voglia disattivare. Questa è
diventata una tecnica veloce ed efficace per determinare la funzione di
un gene: si distrugge la maggior parte dell'RNA messaggero che quel gene
produce usando un RNA interferente opportuno, in questo modo si arresta
quasi completamente la produzione della proteina codificata da quel gene
e si osservano le conseguenze. Alcuni ricercatori stanno provando ad usare
queste piccole molecole di RNA per combattere malattie, per esempio disattivando
alcuni geni legati al cancro.
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