Tài liệu Sinh học phân tử nhập môn - SiRNA - Gene Silencing pdf

TR ƯỜ NG Đ I H C BÌNH D Ạ Ọ ƯƠ NG KHOA CÔNG NGH SINH H C Ệ Ọ

Bài thuy t trình môn ế

MÔN

Chuyên đ : ề

Phan Thanh Đàn 08070668

Tr ươ ng Thanh Tr ng ọ 08070719 Nuy n Th Chi ễ ị 08070982

A Đ T V N Đ Ặ Ấ Ề

• Nh chúng ta đã bi t trong t bào có nhi u ư ế ế ềRNA khác nhau, m i lo i đ m nh n m t ch c ỗ ạ ả ậ ộ ứnăng sinh h c riêng bi t.ọ ệ

• Trong đó siARN thường được t o ra t các ạ ừphân t ARN s i kép ử ợ

• RNA silencing là m t thu t ng dùng đ ch ộ ậ ữ ể ỉ

m t hi n tộ ệ ượng g i là " s câm l ng” c a RNAọ ự ặ ủ

• K t khi khám phá ra siRNA vi c nghiên c u ể ừ ệ ứ

c ch và ng d ng RNA silencing đơ ế ứ ụ ược các nhà khoa h c xem là "bọ ước đ t phá” trong ộngành sinh h c phân t ọ ử

B N I DUNG Ộ

I Gi I THI U Ớ Ệ

1 Khái ni m siRNA ệ

“ siRNA ” là m t h th ng bên trong các t bào ộ ệ ố ế

s ng , giúp ki m soát đố ể ược các gene đang ho t ạ

đ ng.ộ

“ siRNA ” là nh ng đo n RNA ng n có th c ữ ạ ắ ể ứ

ch s bi u hi n c a các gene có trình t tế ự ể ệ ủ ự ương

đ ng v i nó ồ ớ

2 Vai trò

• B o v t bào ch ng l i gene ký sinh trùng, ả ệ ế ố ạvirut và các y u t di truy n v n đ ng.ế ố ề ậ ộ

• Gi gìn NST và tăng cữ ường phiên mã

• Đi u hoà bi u hi n gene.ề ể ệ

• Có th siRNA còn có nhi u ch c năng khác mà ể ề ứcon người chua khám phá ra h t, vế à s đẽ ược khám phá d n d n trong tầ ầ ương lai

II L CH S NGHIÊN C U Ị Ử Ứ

• Trong l ch s , s can thi p RNA đị ử ự ệ ược bi t đ n ế ế

v i nh ng tên g i khác nh : RNA silening , ớ ữ ọ ưquelling, RNA inteference

• siRNA được (Napoli, Vander và c ng s ) phát ộ ự

hi n nh ng năm d u thâp niên 1990 và đệ ữ ầ ược công b k t qu nghiên c u trên các t p chí khoa ố ế ả ứ ạ

h c qu c t ọ ố ế

• Đ n năm 1998, nhóm nghiên c u Fire đã gi i ế ứ ảthích được đi u ngh ch lý này b ng nh ng thí ề ị ằ ữnghi m trên tuy n trùng C elegans ệ ế

• Năm 2000, trên t p chí khoa h c cũng công b ạ ọ ố

vi c phát hi n hi n tệ ệ ệ ượng RNAi trên loài ru i ồ

d m ProSophila do nhóm nghiên c u c a Richard ấ ứ ủCathew ti n hành.ế

• Năm 2001, l n đ u tiên RNAi đầ ầ ược mô t trong ảcác t bào đ ng v t có vú ( Tuschl và c ng s ).ế ộ ậ ộ ự

• Năm 2006 gi i thả ưởng Nobel sinh lý và y h c ọcho phát hi n c ch RNAi c a 2 nhà bác h c ệ ơ ế ủ ọ

M là Andrew Fire (ĐH Stanford) và Craig Mello ỹ(ĐH Massachusetts)

2 nhà bác h c M đ t gi i thọ ỹ ạ ả ưởng Nobel Năm 2006

Andrew Z.Fire (ĐH Stanford)

Craig C.Mello

( ĐH Massachusetts)

Thí nghi m nghiên c u ệ ứ

Quá trình nghiên c u khám phá ra s ứ ự can thi p RNA c a ệ ủ Z.Fire và C.Mello

• Andrew Fire và Craig Mello đã ti n hành nghiên ế

c u v c ch đi u khi n bi u hi n gien giun ứ ề ơ ế ề ể ể ệ ởtròn Caenorhabditis elegans(C.elegans.)

• Hai ông đã th c hi n hàng lo t các thí ngi m ự ệ ạ ệngo n m c nh m ki m tra ki u hình nh ạ ụ ằ ể ể ả

hưởng c a vi c tiêm RNA vào b ph n sinh ủ ệ ộ ậ

d c c a ụ ủ C.elegans

• Tuy nhiên, khi Fire và Mello tiêm c RNA ả

“sence" và “antisence" vào c th giun tròn, th y ơ ể ấgiun co gi t ậ

• Các chuy n đ ng tể ộ ương t cũng x y ra nh ng ự ả ở ữcon giun hoàn toàn thi u m t gen ch u trách ế ộ ịnhiêm t o protein c b pạ ơ ắ

Nh ng suy lu n t k t qu thí nghi m ữ ậ ừ ế ả ệ

• RNA chu i đôi có th làm các gen ng ng ho t ỗ ể ừ ạ

đ ng (b t ho t gen ộ ấ ạ

• C ch can thi p RNA này mang tính đ c tr ng ơ ế ệ ặ ư

đ i v i gen mang mã di truy n gi ng v i mã di ố ớ ề ố ớtruy n c a phân t RNA đề ủ ử ược tiêm vào

• Ngoài ra, c ch can thi p RNA có th lan gi a ơ ế ệ ể ữcác t bào và th m chí đế ậ ược di truy n sang đ i ề ờsau

Ý nghĩa khoa họ c c a công trình nghiên c u ủ ứ

• Công trình nghiên c u này c a hai nhà bác h c ứ ủ ọZ.Fire và C.Mello đã được công b trên t p chí ố ạkhoa h c ngày 19/2/1998 ọ

• K t qu c a nghiên c u này vô cùng quan ế ả ủ ứ

tr ng : ọ

Cung c p l i gi i thích cho các hi n tấ ờ ả ệ ượng nghiên c u th c v t.: Phiên mã b nhi m gen ứ ở ự ậ ổ ệ

im l ng => làm sáng t nhi u quan sát thí ặ ỏ ềnghi m mâu thu n và khó hi u trong nhi u năm ệ ẫ ể ề

trước đây

III B MÁY CAN THI PỘ Ệ

1 siRNA : các thành ph n tham gia : ầ

• dsRNA ( double strand RNA – RNA s i đôi ) : là ợ

nh ng đo n RNA dài m ch kép có trình t b ữ ạ ạ ự ỗ

sung v i gene đích ( target RNA ).ớ

• Dicer : là m t lo i enzyme ch u trách nhi m hoàn ộ ạ ị ệthi n s i dsRNA.ệ ợ

• Ph c h RISC (RNA – incluced silencing ứ ệcomplex) : Ph c h g ng gene kích ng b i RNAứ ệ ắ ứ ở

• siRNA (small interfeing RNA ) : là RNA can thi p ệkích thước nh đỏ ượ ạc t o ra t dsRNA ừ

2.Con đ ườ ng hình thành siRNA

• Quá trình hình thành siRNA di n ra t bào ch t ễ ở ế ấ(cytoplasma )

• Khi dsRNA vao tê bao , no bi Dicer ( 1 loai ̀ ́ ̀ ́ ̣ ̣enzyme căt RNA mach kep ) căt thanh nh ng đoan ́ ̣ ́ ́ ̀ ữ ̣ngăn goi la siRNA (small interfering RNA).́ ̣ ̀

S khác nhau gi a siRNA và miRNA ự ữ

siRNA miRNA

Ngu n g c ồ ố

RNA m ch kép ạ (dsRNA ) có

c u trúc là ấ chu i ỗ xo n ắ kép

Ti n ề miRNA(Pre- miRNA) có c u trúc ấ

d ng thân vòng ( steen- ạ loop )

V trí hình ị

thành X y ra ngoài ả ở

t bào ch t ế ấ G m 2 quá trình trong nhân và ngoài t bào ồ ế

ch t ấ

IV THÀNH T U VÀ NG D NG Ự Ứ Ụ

1 ng d ng trong nông nghi p Ứ ụ ệ

T o Hoa H ng Xanh: ạ ồ

• Hình - S hình thành màu hoa h ng hoa h ng th ự ồ ở ồ ườ ng

T o Hoa H ng Xanh: ạ ồ

Hình-c ch hình thành màu hoa h ng hoa h ng ơ ế ồ ở ồ xanh c a Florigene ủ

• Có 3 c ch khác nhau ơ ế hình thành màu s c c a ắ ủ hoa :

+ C ch t o s c t ơ ế ạ ắ ố cyanidin đ ượ c ki m soát ể

b i gene ở cyanidin mã hóa

cho enzyme có vai trò làm

bi n đ i DHK S c t này ế ổ ắ ố

đ ượ c t o ra làm cho hoa ạ

có gam màu đ đ m, tím ỏ ậ + C ch t o s c t ơ ế ạ ắ ố

pelargonidin đ ượ c ki m ể soát b i gene ở pelargonidin

mà hóa cho enzyme có vai trò tham gia hình thành s c ắ

t t o gam màu cam ố ạ

S đ chu trình t ng h p anthocyanin ch ra vai trò c a ơ ồ ổ ợ ỉ ủ dihydrokaempferol và ba nhánh chu trình hình thành nên các màu khác nhau Khung màu đ là chu trình delphinidin ỏ góp ph n hình thành màu xanh trên hoa h ng Ngu n hình ầ ồ ồ

t ừ công ty Florigene (

http://www.florigene.com/research/research.php )

+ C ch t o s c t ơ ế ạ ắ ố delphinidin đ ượ c ki m ể soát b i gene ở delphinidin

mã hóa cho enzyme flavonoid-3',5'-hydroxylase

có vai trò làm bi n đ i ế ổ

tr c ti p phân t DHK ự ế ử (anthocyanin

dihydrokaempferol) thành

s c t t o gam màu xanh ắ ố ạ

Vì loài hoa h ng không có ồ gene delphinidin này nên

s c t xanh không đ ắ ố ượ c

t o ra vì v y mà ta th ạ ậ ườ ng không b t g p hoa h ng ắ ặ ồ

có màu xanh

• K thu t gene silencing đã đỹ ậ ượ ử ục s d ng nhi u ềtrong các nghiên c u ng d ng đ xác đ nh ch c ứ ứ ụ ể ị ứnăng c a geneủ

2 Ứ ng d ng trong y khoa ụ

• Thu c sát trùng nh m ngăn c n s lây lan ố ằ ả ự

HSV-2

+ Ngăn ch n quá trình lây nhi m HIV và các b nh ặ ễ ệlây nhi m khác.ễ

+ K t qu cho th y là các siRNAs đã dung n p ế ả ấ ạkhá t t, không kích h at các gene ph n ng ố ọ ả ứinterferon ho c gây ra các ch ng viêm nhi m ặ ứ ễ

SiRNA tr kh i u di căn ị ố

+ Fumitaka Takeshita và c ng s báo cáo s đàn ộ ự ự

áp c a s tăng trủ ự ưởng c a các kh i u tuy n ti n ủ ố ế ề

li t b ng cách s d ng bonemetastatic ệ ằ ử ụatelocollagen đ cung c p can thi p RNA nh ể ấ ệ ỏ(siRNAs)

+ Takeshita và c ng s tiêm m t tuy n ti n li t ộ ự ộ ế ề ệ bioluminescent dòng t bào ung th bi u mô c a con ế ư ể ủ

ng ườ i vào chu t mi n d ch, gây t n th ộ ễ ị ổ ươ ng di căn trong

ng c, hàm, và chân ự

2 Tri n v ng c a vi c nghiên c u ể ọ ủ ệ ứ

ng d ng RNAi

Vi c nghiên c u ng d ng c ch can ệ ứ ứ ụ ơ ế thi p RNA có nhi u tri n v ng to l n mà ệ ề ể ọ ớ con ng ườ i có th không ng t i đ ể ờ ớ ượ c.M t ộ

s h ố ướ ng nghiên c u chính ứ

1 Can thi p RNA ch ng l i s nhi m virus ệ ố ạ ự ễ

2 Can thi p RNA b o đ m n đ nh h gen b ng ệ ả ả ổ ị ệ ằ

cách ch ng l i các y u t di truy n v n ố ạ ế ố ề ậ

đ ng(transposon)ộ

3 Can thi p RNA c ng hi n m t công c thí ệ ố ế ộ ụ

nghi m m i đ ki m ch gene chuyên bi t.ệ ớ ể ề ế ệ

4 Can thi p RNA ph i là m t gi i quy t h u ệ ả ộ ả ế ữ

ích trong đi u tr b nh di truy n trong tề ị ệ ề ương lai:

C K T LU N Ế Ậ

• S khám ra t bào có m t c ch đ c bi t – c ự ế ộ ơ ế ặ ệ ơ

ch can thi p RNA RNAsilencing đã giúp chúng ế ệ

ta v c ch ki m soát gene trong c th sinh ề ơ ế ể ơ ể

v t.ậ

• thí nghi m m nh m m i đ nghiên c u ch c ệ ạ ẽ ớ ể ứ ứnăng c a các gene mà còn nuôi dủ ưỡng nh ng ữmong đ i c a chúng ta v nh ng ng d ng ợ ủ ề ữ ứ ụ

tương lai c a can thi p RNA silencinng trong y ủ ệ

h c,nông nghi p.ọ ệ

• Đ c bi t là Y h c nghiên c u ng d ng RNA ặ ệ ọ ứ ứ ụsilencing đ ch a nh ng căn b nh v tim m ch, ể ữ ữ ệ ề ạung th , các b nh vius: cúm, AIDS… gi i quy t ư ệ ả ế

t t các v n đ nhân lo i.ố ấ ề ạ