RNAi

RNAi (ראשי תיבות של RNA interference, באנגלית: "הפרעה ל-RNA") היא תהליך המאופיין בהקטנה משמעותית בתרגום גן ספציפי לחלבון שאליו הוא מקודד, כתוצאה מנוכחותו של RNA המכיל את הגדיל המשלים ל-mRNA של הגן, ויוצר עמו מבנה דו-גדילי. לתופעה תפקיד חשוב בוויסות מחזור התא ובוויסות תגובה למצבי עקה שונים, בכללם מחסור בחומרי מזון והתקפה ויראלית.

האנזים dicer מבקע RNA דו גדילי ונוצרים siRNA ו-miRNA. אלו מגיעים לקומפלקס RISC שמונע תרגום

RNAi היא תופעה שאופיינה לראשונה ב-1998 כאשר RNA דו-גדילי ארוך שהוכנס לתאים של התולעת הנימית Caenorhabditis elegans, הפריע לביטוי של גנים בעלי רצף ספציפי. מאז אופיינה התופעה כמעט בכל היצורים האאוקריוטים, ומכאן שהיא שמורה מבחינה אבולוציונית. מנגנון ה-RNAi אופיין לראשונה על ידי אנדרו פייר (Andrew Fire) וקרייג מלו (Craig Mello) בשנת 1998. תגלית זאת זיכתה את המדענים בפרס נובל לפיזיולוגיה ולרפואה לשנת 2006.

סקירה

בתהליך ה-RNAi מפורקים מקטעי mRNA, ובכך נמנע תרגומם וביטוי הגן שקודד להם.

נראה ש-RNAi התפתח כדי להגן על התא מפני רטרו-וירוסים (דוגמה לרטרו-וירוס: HIV, הנגיף הגורם למחלת האיידס), כנגד טרנספוזונים שמקורם בגנום המארח, וכנגד התבטאות עודפת של גנים שעלולה לגרום למחלות. כיום נתגלתה התופעה ברוב היצורים החיים בעלי הגרעין (אאוקריוטים).

מנגנון הפעולה

חלבון dicer של Giardia intestinalis, אשר מזרז ביקוע של dsRNA ל-siRNA.

המנגנון ידוע רק בחלקו, והוא תלוי במידת ההתאמה לרצף המטרה ובמקור ה-RNA.

siRNA נוצרים על ידי חיתוך של גדילי RNA כפולים וארוכים (dsRNA), שמקורם הוא בדרך כלל מחוץ לתא ושהם בעלי התאמה מלאה לרצף המטרה. siRNA יחבור לחלבון ויגרום לשבירת הגדיל. miRNA בעל התאמה חלקית (ושמקורם פנימי) יתלבשו על הגדיל וימנעו בכך את תרגומו לחלבון בריבוזום.

כאשר RNA דו-גדילי ארוך נכנס לתא הוא מזוהה ועובר ביקוע על ידי האנזים Dicer, סוג של רנ"אז. חיתוך על ידי ה-Dicer יוצר RNA דו-גדיליים קצרים שמאופיינים בקצוות דביקים. אלה הם ה-siRNA.

ה-siRNA יוצר קומפלקס עם החלבון RISC. בשלב זה הקומפלקס משחרר את הגדיל הלא-משלים ונשאר קשור לגדיל המשלים. בשלב הבא, מזהה הקומפלקס גדיל RNA בעל רצף משלים. הקומפלקס נקשר למולקולה זו ומבקע אותה. הוא אף חוזר על התהליך מספר פעמים עם מספר מולקולות שונות. את שברי ה-RNA מפרקים אנזימי רנ"אז, ובכך נגרמת השתקה של הגן.

נראה שתהליך זה מוגבר בתוך התא. הרנ"א הפגום עשוי לשמש כעותק לייצור RNA חדש באמצעות RNA פולימראז תלוי רנ"א. תהליך זה מסתמך על סינתזת RNA ללא תחל (פריימר) שבה ה-RNA הפגום משמש כתבנית. ה-RNA הדו-גדילי שנוצר הוא הסובסטרט ל-Dicer שמייצר עוד siRNA.

בפטריות, בצמחים, בתולעים וביונקים ישנו צעד הגברה נוסף: siRNA חד-גדיליים שאינם קשורים ב-RISC נקשרים ל-RNA; המטרה שלהם בדרך כלשהי ספציפית לרצף. הם מהווים תחל ל-RNA פולימראז שמתחיל מהם את האנטיסנס של גדיל ה-RNA. הדו-גדיל שנוצר מהווה סובסטרט ל-Dicer שחותך אותו ל-siRNA .siRNA אלה בתורם יכולים לחבור ל-RISC לביקוע או להוות תחלים של פולימריזציית RNA מתווכת RNA.

מנגנון זה אף אחראי בדרך לא ידועה להתפשטות RNAi ברקמה.

miRNA הם קטעי RNA קטנים שלא מתורגמים לחלבונים. הם מקודדים על ידי הגנום של האורגניזם, ונוצרים על ידי עיבוד של RNA קצרים בצורת סיכות ראש (RNA hairpins). תפקידם לעכב את תרגום ה-mRNA באמצעות התאמה חלקית לרצף המטרה.

RNAi ברפואה ובמחקר

באופן פוטנציאלי לשיטה אפליקציות רפואיות: על ידי דיכוי ביטויים של גנים פגועים או כאלה שמקורם בנגיפים, ניתן לעכב את התפרצותן של מחלות: ריפוי גני, החשיבות הרבה המיוחסת לריפוי גנטי נובעת מהעובדה שלמחלות גנטיות רבות כמו מחלת הנטינגטון אין תרופה.

ישנן מספר שיטות לריפוי גנטי בעזרת RNAi: כדי להשיג אפקט טיפולי מתמשך יש להחדיר פלסמיד או וירוס מהונדס המקודד ל-RNAi שיטה זאת הוכיחה את עצמה במספר מודלים של מחלות וירליות וגנטיות בבעלי חיים, בכללם בצהבת B. שיטה שנייה לריפוי גנטי היא החדרה ישירה של RNAi לגוף על ידי הזרקה מקומית, הזרקה לוריד או החדרה לראות בשאיפה, ה-RNA חודר לתאי הגוף בזכות פולימרים המאפשרים את חדירתו דרך ממברנת התא. שיטה זאת הוכחה בבעלי חיים בהשתקת הגן apoB המעורב ביצירת כולסטרול.

עד כה לא הגיעה אף אחת מן הטכנולוגיות של ריפוי גנטי לאישור סופי של רשות המזון והתרופות האמריקנית לשימוש בבני אדם, זאת בגלל היעילות הנמוכה של השיטות, ההפעלה הלא מבוקרת של התגובה החיסונית והסכנה שבחדירת פלסמיד ל-DNA הגנום.

נכון לזמן זה RNAi משמש רק ככלי מחקר בסיסי בביולוגיה מולקולרית כאמצעי להשתקת התבטאותם של גנים (Knockdown) במחקרים שמטרתם לבחון את התפקיד שממלאים גנים אלו.

התפרצות האבולה במערב אפריקה (2014)

כארבע שנים טרם התפרצות האבולה במערב אפריקה (2014), חברת התרופות טקמירה פארמה ביצעה ניסוי על שבעה קופי מעבדה שהודבקו בנגיף. מתן התרופה הניסיונית, TKM-Ebola המבוססת RNAi, תוך 48 שעות מההדבקות העלתה סיכויי החלמת הקופים מהנגיף ל 83%. במועד ההתפרצות באפריקה נדבקו שני עובדי הצלה אמריקאים, ד"ר קנט ברנטלי ועמיתתו ננסי ריטבול, שטופלו כצעד חריג בתרופה הניסיונית ותרופה ניסיונית נוספת בשם ZMapp התאוששו מהמחלה. ה FDA האמריקאי סירב להתיר ניסויים בבני אדם מחשש לתגובת המערכת החיסונית של הגוף לתרופות שהמחקרים בהן עדיין לא הושלמו, אולם בלחץ דעת קהל והמשך התפרצות הנגיף באפריקה, שינה את עמדתו.

ראו גם

• DNA אנוכיי

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא RNAi בוויקישיתוף

• אנימציה המציגה RNAi
• RNAi, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)