Antisense RNAs kan klassificeras på olika sätt. När det gäller regleringsmekanismer, någon författargrupp asRNAs i RNA-DNA-interaktioner, rna-rna-interaktioner antingen i kärna eller cytoplasma och RNA-protein interaktioner (epigenetisk). Antisense RNAs kan kategoriseras efter typ av initiativtagare som initierar uttryck för asRNAs: oberoende initiativtagare, delade Dubbelriktade initiativtagare eller kryptiska initiativtagare. När det gäller längd, även om asRNA i allmänhet klassificeras under lncRNAs, det finns korta asRNAs med längd på mindre än 200 baspar., Eftersom regleringsmekanismen för asRNAs befunnits vara artspecifik, kan asRNAs också klassificeras efter art. Ett av de vanligaste sätten att klassificera asRNAs är att där asRNAs transkriberas relativt till deras målgener: cis-verkande och trans-verkande.
Cis-actingEdit
Cis-verkande asRNAs transkriberas från den motsatta delen av målgenen vid målgenen locus. De visar ofta hög grad eller fullständig komplementaritet med målgenen., Om cis-agerar asRNA reglerar genuttryck genom att rikta mRNA, det kan bara rikta enskilda mRNA. Vid interaktioner med de riktade mRNAs kan cis-verkande asRNAs antingen blockera ribosombindning eller rekrytera RNAase för att försämra målinriktningen mRNAs. Följaktligen är dessa tis-verkande asRNAs uppgift att undertrycka översättningen av de riktade mRNAs. Förutom cis-verkande asRNAs som riktar mRNAs, det finns cis-verkande epigenetiska ljuddämpare och aktivatorer. Antisense RNA har visat sig undertrycka översättningen av LINE1-ORF2-domänen av Entamoeba histolytica., Det är dock ännu inte bekräftat om dess cis-verkande eller trans.
När det gäller epigenetisk modifiering hänvisar cis-verkande till arten av dessa asRNAs som reglerar epigenetiska förändringar runt loci där de transkriberas. I stället för att rikta enskilda mRNAs kan dessa cis-verkande epigenetiska regulatorer rekrytera kromatinmodifierande enzymer som kan utöva effekter på både transkriptionslokaliseringen och de närliggande generna.
trans-actingEdit
trans-verkande asRNAs transkriberas från loci som är distala från inriktningsgenerna., I motsats till cis-verkande asRNAs uppvisar de låg grad av komplementaritet med målgenen men kan vara längre än cis-verkande asRNAs. De kan också rikta flera loci. På grund av dessa egenskaper hos trans-verkande asRNAs bildar de mindre stabila komplex med sina riktade transkript och kräver ibland hjälpmedel från RNA-chaperonprotein som HFQ för att utöva sina funktioner. På grund av de trans-verkande asRNAs komplexitet betraktas de för närvarande som mindre drogbara mål.,
FunctionEdit
’epigenetisk reglering:’ a) AsRNAs kan inducera DNA-metylering genom att rekrytera ett DNA-metyltransferas (DNMT). b) AsRNAs kan inducera histonmetylation genom rekrytering av ett histonmetyltransferas (HMT). ”Co-transcriptional regulation:” C) AsRNAs kan orsaka RNA-polymeras (Pol) kollision och stoppa transkriptionen. d) AsRNAs kan föredra översättning av en specifik skarvsvariant (mRNA V1) genom att blockera den andra skarvsvarianten (mRNA V2)., ”Post-transcriptional regulation:” e) Asrna-mRNA duplex kan antingen blockera ribosom från bindning till mRNA eller rekrytera RNase H för att försämra mRNA. Genom denna mekanism hämmar asRNAs direkt översättningen av mRNAs.
epigenetisk regulationEdit
många exempel på asRNAs visar den hämmande effekten på transkriptionsinitiering via epigenetiska modifieringar.
DNA-metylationedit
DNA-metylering kan resultera i långsiktig nedreglering av specifika gener., Repression av funktionella proteiner via Asrna-inducerad DNA-metylering har påträffats i flera humana sjukdomar. I en klass av alfa-thalassemi, en typ av blodsjukdom som har lägre nivå av hemoglobin som leder till tillräckligt med syre i vävnaderna, hemoglobin alpha1-genen (HBA1) är downregulated av en onormal avskrift av förmodade RNA-bindande protein Luc7-liknande (LUC71) som fungerar som en asRNA att HBA1 och inducerar metylering av HBA1 är projektansvarig. Ett annat exempel är ljuddämpning av en tumörsuppressorgen p15ink4b, även kallad CDKN2B, vid akut lymfoblastisk leukemi och akut myeloisk leukemi., AsRNA som ansvarar för denna ljuddämpande effekt är antisense non-coding RNA i INK locus (ANRIL), som uttrycks i samma locus som kodar för p15INK4b.
Histone modificationEdit
i eukaryota celler är DNA tätt packad av histoner. Modifiering av histoner kan förändra interaktioner med DNA som ytterligare kan inducera förändringar i genuttryck. De biologiska konsekvenserna av histonmetylation är kontextberoende., I allmänhet leder histonmetylering till genförtryck, men genaktivering kan också uppnås. Bevis har visat att histonmetylering kan induceras av asRNAs. Till exempel, ANRIL, utöver förmåga att inducera DNA-metylering, kan också förtränga den närliggande gen av CDKN2B, CDKN2A, genom att rekrytera polycomb repressiva komplex 2 (PRC2) vilket leder till histon-metylering (H3K27me). Ett annat klassiskt exempel är X-kromosominaktivering av XIST.
anril inducerad epigenetisk modifiering är ett exempel på cis-verkande epigenetisk reglering., Dessutom kan Antisense RNA-inducerad kromatin modifiering vara både trans-verkande. Till exempel, i däggdjur, asRNA HOTAIR transkriberas från homeobox C (HOXC) locus, men det rekryterar PRC2 att HOXD som inlåning H3K27 och tystnader HOXD. HOTAIR uttrycks starkt i primära brösttumörer.
Co-transkriptional regulationEdit
epigenetiska föreskrifter såsom DNA-metylering och histonmetylering kan undertrycka genuttryck genom att hämma initiering av transkription., Ibland kan emellertid genförtryck uppnås genom att för tidigt avsluta eller sakta ner transkriptionsprocessen. AsRNAs kan vara involverad i denna nivå av genreglering. Till exempel, i bakteriella eller eukaryota celler där komplexa RNA-polymeraser är närvarande, kan dubbelriktad transkription vid samma locus leda till polymeraskollision och resultera i uppsägning av transkription. Även när polymeras kollision är osannolikt under svag transkription, polymeras pausa kan också uppstå som blockerar töjning och leder till Gen förtryck., Ett av exemplen är förtryck av IME4 gen av sin asRNA RME2. Ett annat sätt att påverka transkription Co-transcriptionally är genom att blockera Splitsning. Ett klassiskt exempel på mänskliga är zink-finger E-box bindande homeobox 2 gen (ZEB2) som kodar E-cadherin, en transkriptionell repressor. Effektiv översättning av ZEB2 mRNA kräver närvaro av en intern ribosominträdesplats (IRES)i mRNA i slutet av 5′. Med Asrna av ZEB2 uttrycks kan den maskera skarvplatsen och behålla IRESNA i mRNA vilket resulterar i en effektiv syntes av E-cadherin., Slutligen, beroende på graden av Asrna-uttryck, kan olika isoformer av sense-transkriptet produceras. Därför är Asrna beroende reglering inte begränsad till ON / off mekanism; snarare, det presenterar en fin ton kontrollsystem.
post-transcriptional regulationEdit
den direkta post transcriptional modulering av asRNAs hänvisar till mRNAs som riktas direkt av asRNAs; således är översättningen påverkas. Vissa egenskaper hos denna typ av asRNAs beskrivs i cis – och trans-agerar asRNAs., Denna mekanism är relativt snabb eftersom både målinriktningen mRNA och dess asRNA måste vara närvarande samtidigt i samma cell. Såsom beskrivs i cis-verkande asRNAs kan mRNA-asRNA-parningen resultera i blockering av ribosominträde och RNase H-beroende nedbrytning. Sammantaget kan mRNA-targeting asRNAs antingen aktivera eller hämma översättning av den känsla mRNAs med hämmande effekt är den mest rikliga.
terapeutisk potentialEdit
som ett reglerande element har asRNAs många fördelar att betraktas som ett läkemedelsmål., Först och främst reglerar asRNAs genuttryck på flera nivåer inklusive transkription, post-transkription och epigenetisk modifiering. För det andra är cis-verkande asRNAs sekvensspecifika och uppvisar hög grad av komplementaritet med riktade gener. För det tredje är uttrycksnivån för asRNAs mycket liten jämfört med målinriktningen för mRNAs.därför krävs endast en liten mängd asRNAs för att åstadkomma en effekt. När det gäller läkemedelsmål utgör detta en stor fördel eftersom endast en låg dos krävs för effektivitet.,
de senaste åren har tanken på att rikta asRNAs för att öka genuttrycket på ett lokalt specifikt sätt dragit stor uppmärksamhet. På grund av arten av läkemedelsutveckling är det alltid lättare att få droger som fungerar som nedregulatorer eller hämmare. Det finns dock ett behov av att utveckla läkemedel som kan aktivera eller uppregulera genuttryck som tumörsuppressorgener, neuroprotektiva tillväxtfaktorer och gener som finns tystade i vissa Mendeliska störningar., För närvarande innefattar tillvägagångssättet för att återställa bristfälligt genuttryck eller proteinfunktion enzymersättningsterapier, microRNA-terapier och leverans av funktionell cDNA. Men varje bär några nackdelar. Till exempel kan det syntetiserade proteinet som används i enzymersättningsterapierna ofta inte efterlikna hela funktionen hos det endogena proteinet. Dessutom är enzymersättningsterapi livslångt engagemang och bär en stor ekonomisk börda för patienten., På grund av den lokus specifika karaktären av asRNAs och bevis på förändringar i Asrna uttryck i många sjukdomar, det har varit försök att utforma enstaka strandsatta oligonukleotider, kallad antagonister, för att hämma asRNAs och slutligen för att öka specifika genuttryck.
trots asRNAs löften som narkotikamål eller narkotikakandidater återstår vissa utmaningar att ta itu med. Först och främst kan asRNAs och antagoniter lätt försämras av RNAs eller andra nedbrytande enzymer. För att förhindra nedbrytning av de terapeutiska oliogoneukleotider krävs vanligtvis kemisk modifiering., Den vanligaste kemiska modifieringen på oligonukleotiderna lägger till en fosforotioatbindning till ryggbenen. Fosfrotioatmodifieringen kan emellertid vara proinflammatorisk. Biverkningar inklusive feber, frossa eller illamående har observerats efter lokal injektion av fosfrotioatmodifierade oligonukleotider. För det andra utgör off target-toxicitet också ett stort problem. Trots den lokala specifika karaktären hos de endogena asrnasna visade endast 10-50% syntetiserade oligonukleotider förväntad målinriktningseffekt., En möjlig orsak till detta problem är det höga kravet på asRNAs struktur som ska erkännas av målsekvensen och RNase H. en enda missmatchning kan leda till snedvridning i sekundärstrukturen och leda till av målverkningar. Slutligen har artificiella asRNAs visat sig ha begränsat intracellulärt upptag. Även om neuroner och glia har visat sig ha förmågan att fritt uppta nakna antisense oligonukleotider, skulle en spårbar bärare som virus och lipidblåsor fortfarande vara idealisk för att kontrollera och övervaka den intracellulära koncentrationen och metabolismen.