Bài thuyết trình môn SINH HỌC PHÂN TỬ NHẬP MÔN ppsx

• Trong đó siARN thường được tạo ra từ các phân tử ARN sợi kép • RNA silencing là một thuật ngữ dùng để chỉ một hiện tượng gọi là " sự câm lặng” của RNA • Kể từ khi khám phá ra siRNA việ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Bài thuyết trình môn

SINH HỌC PHÂN TỬ NHẬP MÔN

Chuyên đề:

MỤC LỤC

A.ĐẶT VẤN ĐỀ

B.NỘI DUNG

I Giới thiệu

II Lịch sử nghiên cứu

III Bộ máy can thiệp

IV Thành tựu & Ứng dụng

C KẾT LUẬN

A ĐẶT VẤN ĐỀ

• Như chúng ta đã biết trong tế bào có nhiều RNA khác nhau, mỗi loại đảm nhận một chức năng sinh học riêng biệt

• Trong đó siARN thường được tạo ra từ các phân

tử ARN sợi kép

• RNA silencing là một thuật ngữ dùng để chỉ một hiện tượng gọi là " sự câm lặng” của RNA

• Kể từ khi khám phá ra siRNA việc nghiên cứu

cơ chế và ứng dụng RNA silencing được các nhà khoa học xem là "bước đột phá” trong ngành sinh học phân tử

Một số thuật ngữ :

• dsDNA : double strand DNA ( DNA mạch kép dài)

• RISC : RNA – incluced silencing complex

( phức hệ tắt gene kích ứng bởi RNA)

• Dicer : RNase III ( Một loại enzyme endonuclease )

• siRNA : small interfeing RNA ( RNA can thiệp kích thước nhỏ )

B NỘI DUNG

I GiỚI THIỆU

1 Khái niệm siRNA

“ siRNA ” là một hệ thống bên trong các tế bào sống , giúp kiểm soát được các gene đang hoạt động

“ siRNA ” là những đoạn RNA ngắn có thể ức chế sự biểu hiện của các gene có trình tự tương đồng với nó

2 Vai trò

• Bảo vệ tế bào chống lại gene ký sinh trùng, virut

và các yếu tố di truyền vận động

• Giữ gìn NST và tăng cường phiên mã

• Điều hoà biểu hiện gene

• Có thể siRNA còn có nhiều chức năng khác mà con người chua khám phá ra hết, và sẽ được khám phá dần dần trong tương lai

II LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU

• Trong lịch sử, sự can thiệp RNA được biết đến với những tên gọi khác như : RNA silening , quelling, RNA inteference

• siRNA được (Napoli, Vander và cộng sự ) phát hiện những năm dầu thâp niên 1990 và được công

bố kết quả nghiên cứu trên các tạp chí khoa học quốc tế

• Đến năm 1998, nhóm nghiên cứu Fire đã giải thích được điều nghịch lý này bằng những thí nghiệm trên tuyến trùng C elegans

• Năm 2000, trên tạp chí khoa học cũng công bố việc phát hiện hiện tượng RNAi trên loài ruồi dấm ProSophila do nhóm nghiên cứu của Richard Cathew tiến hành

• Năm 2001, lần đầu tiên RNAi được mô tả trong các tế bào động vật có vú ( Tuschl và cộng sự ).

• Năm 2006 giải thưởng Nobel sinh lý và y học cho phát hiện cơ chế RNAi của 2 nhà bác học Mỹ là Andrew Fire (ĐH Stanford) và Craig Mello (ĐH Massachusetts)

2 nhà bác học Mỹ đạt giải thưởng Nobel Năm 2006

Andrew Z.Fire (ĐH Stanford)

Craig C.Mello

( ĐH Massachusetts)

Thí nghiệm nghiên cứu

Quá trình nghiên cứu khám phá ra sự can thiệp RNA của Z.Fire và C.Mello

• Andrew Fire và Craig Mello đã tiến hành nghiên cứu về cơ chế điều khiển biểu hiện gien ở giun tròn Caenorhabditis elegans(C.elegans.)

• Hai ông đã thực hiện hàng loạt các thí ngiệm ngoạn mục nhằm kiểm tra kiểu hình ảnh hưởng của việc tiêm RNA vào bộ phận sinh dục của C.elegans

Thí nghiệm nghiên cứu

• Tiêm các phân tử mRNA mã hoá một protein cơ bắp ( sợi “ có nghĩa “ ) => không làm thay đổi hành vi của giun tròn.

• Khi tiêm RNA “vô nghĩa” ( antisence RNA) cũng không tháy hiện tượng gì.

• Tuy nhiên, khi Fire và Mello tiêm cả RNA “sence"

và “antisence" vào cơ thể giun tròn, thấy giun co giật

• Các chuyển động tương tự cũng xảy ra ở những con giun hoàn toàn thiếu một gen chịu trách nhiêm tạo protein cơ bắp

Những suy luận từ kết quả thí nghiệm

• RNA chuỗi đôi có thể làm các gen ngừng hoạt động (bất hoạt gen

• Cơ chế can thiệp RNA này mang tính đặc trưng đối với gen mang mã di truyền giống với mã di truyền của phân tử RNA được tiêm vào

• Ngoài ra, cơ chế can thiệp RNA có thể lan giữa các tế bào và thậm chí được di truyền sang đời sau

Ý nghĩa khoa học của công trình nghiên cứu

• Công trình nghiên cứu này của hai nhà bác học Z.Fire và C.Mello đã được công bố trên tạp chí khoa học ngày 19/2/1998

• Kết quả của nghiên cứu này vô cùng quan trọng :

Cung cấp lời giải thích cho các hiện tượng nghiên cứu ở thực vật.: Phiên mã bổ nhiệm gen im lặng

=> làm sáng tỏ nhiều quan sát thí nghiệm mâu thuẫn và khó hiểu trong nhiều năm trước đây

III BỘ MÁY CAN THIỆP

1 siRNA : các thành phần tham gia :

• dsRNA ( double strand RNA – RNA sợi đôi ) : là những đoạn RNA dài mạch kép có trình tự bỗ

sung với gene đích ( target RNA )

• Dicer : là một loại enzyme chịu trách nhiệm hoàn thiện sợi dsRNA

• Phức hệ RISC (RNA – incluced silencing complex) : Phức hệ gắng gene kích ứng bởi RNA

• siRNA (small interfeing RNA ) : là RNA can thiệp kích thước nhỏ được tạo ra từ dsRNA

2.Con đường hình thành siRNA

• Quá trình hình thành siRNA diễn ra ở tế bào chất (cytoplasma )

• Khi dsRNA vào tế bào , nó bị Dicer ( 1 lọai enzyme cắt RNA mạch kép ) cắt thành những đọan ngắn gọi là siRNA (small interfering RNA)

Sự khác nhau giữa siRNA và miRNA

Nguồn gốc

RNA mạch kép (dsRNA ) có cấu trúc là chuỗi xoắn kép

Tiền miRNA(Pre- miRNA) có cấu trúc dạng thân vòng ( steen- loop )

Cơ chế làm tắt gene bởi siRNA

• Cơ chế tắt gene bởi

siRNA có hiệu quả rất

rất nhiều bản sao trong

cơ thể đa bào)

IV THÀNH TỰU VÀ ỨNG DỤNG

1 Ứng dụng trong nông nghiệp

Tạo Hoa Hồng Xanh:

• Hình - Sự hình thành màu hoa hồng ở hoa hồng thường

Tạo Hoa Hồng Xanh:

Hình-cơ chế hình thành màu hoa hồng ở hoa hồng xanh của Florigene

• Có 3 cơ chế khác nhau hình thành màu sắc của hoa :

+ Cơ chế tạo sắc tố cyanidin được kiểm soát bởi gene

cyanidin mã hóa cho

enzyme có vai trò làm biến đổi DHK Sắc tố này được tạo ra làm cho hoa có gam màu đỏ đậm, tím

+ Cơ chế tạo sắc tố pelargonidin được kiểm

soát bởi gene pelargonidin

mà hóa cho enzyme có vai trò tham gia hình thành sắc tố tạo gam màu cam

Sơ đồ chu trình tổng hợp anthocyanin chỉ ra vai trò của dihydrokaempferol và ba nhánh chu trình hình thành nên các màu khác nhau Khung màu đỏ là chu trình delphinidin góp phần hình thành màu xanh trên hoa hồng Nguồn hình

từ công ty Florigene (

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

+ Cơ chế tạo sắc tố delphinidin được kiểm soát

bởi gene delphinidin mã

hóa cho enzyme 3',5'-hydroxylase có vai trò làm biến đổi trực tiếp phân

flavonoid-tử DHK (anthocyanin dihydrokaempferol) thành sắc tố tạo gam màu xanh

Vì loài hoa hồng không có gene delphinidin này nên sắc tố xanh không được tạo

ra vì vậy mà ta thường không bắt gặp hoa hồng có màu xanh

• Kỹ thuật gene silencing đã được sử dụng nhiều trong các nghiên cứu ứng dụng để xác định chức năng của gene

2 Ứng dụng trong y khoa

• Thuốc sát trùng nhằm ngăn cản sự lây lan HSV-2

+ Ngăn chặn quá trình lây nhiễm HIV và các bệnh lây nhiễm khác.

+ Kết quả cho thấy là các siRNAs đã dung nạp khá tốt, không kích họat các gene phản ứng interferon hoặc gây

ra các chứng viêm nhiễm phụ; hơn nữa nó còn bảo vệ chuột khỏi cái chết từ sự xâm nhiễm HSV-2.

+ Kết quả này cho thấy siRNA là một ứng viên hấp dẫn như là một thành phần thiết yếu trong việc thiết kế các thuốc sát trùng nhằm ngăn cản các bệnh lây nhiễm hay xâm nhiễm.

SiRNA trị khối u di căn

+ Fumitaka Takeshita và cộng sự báo cáo sự đàn áp của sự tăng trưởng của các khối u tuyến tiền liệt bằng cách sử dụng bonemetastatic atelocollagen

để cung cấp can thiệp RNA nhỏ (siRNAs)

+ Takeshita và cộng sự tiêm một tuyến tiền liệt bioluminescent dòng tế bào ung thư biểu mô của con người vào chuột miễn dịch, gây tổn thương di căn trong ngực, hàm, và chân

2 Triển vọng của việc nghiên cứu

ứng dụng RNAi

Việc nghiên cứu ứng dụng cơ chế can thiệp RNA có nhiều triển vọng to lớn mà con người có thể không ngờ tới được.Một số hướng nghiên cứu chính.

1 Can thiệp RNA chống lại sự nhiễm virus

2 Can thiệp RNA bảo đảm ổn định hệ gen bằng

cách chống lại các yếu tố di truyền vận động(transposon)

3 Can thiệp RNA cống hiến một công cụ thí

nghiệm mới để kiềm chế gene chuyên biệt

4 Can thiệp RNA phải là một giải quyết hữu ích

trong điều trị bệnh di truyền trong tương lai:

C KẾT LUẬN

• Sự khám ra tế bào có một cơ chế đặc biệt – cơ chế can thiệp RNA RNAsilencing đã giúp chúng ta

về cơ chế kiểm soát gene trong cơ thể sinh vật

• thí nghiệm mạnh mẽ mới để nghiên cứu chức năng của các gene mà còn nuôi dưỡng những mong đợi của chúng ta về những ứng dụng tương lai của can thiệp RNA silencinng trong y học,nông nghiệp

• Đặc biệt là Y học nghiên cứu ứng dụng RNA silencing để chữa những căn bệnh về tim mạch, ung thư, các bệnh vius: cúm, AIDS… giải quyết tốt các vấn đề nhân loại

Tài liệu tham khảo