Quá trình can thiệp RNA - cơ chế bất hoạt gene bằng RNA sợi đôi Quá trình khám phá ra sự can thiệp RNA Andrew Fire và Craig Mello tiến hành nghiên cứu về cách thức điều hòa quá trình biểu hiện gene ở giun tròn Caenorhabditis elegans (Hình 2). Việc tiêm mRNA mã hóa protein cơ không gây ra sự thay đổi nào ở giun. Mã di truyền của mRNA được mô tả như là một trình tự “có ý nghĩa” (sense). Việc tiêm RNA “vô nghĩa” (antisense), một trình tự bổ sung với mRNA, cũng không mang lại tác động nào. Nhưng khi Fire và Mello tiêm RNA “có ý nghĩa” và “vô nghĩa” cùng với nhau thì họ quan sát thấy giun có những biểu hiện co giật đặc trưng. Những biểu hiện tương tự cũng được ghi nhận ở các giun bị khuyết hoàn toàn gene chức năng mã hoá cho protein cơ. Chuyện gì đã xảy ra? 4 Hình 2. Thí nghiệm của Andrew Fire và Craig Mello Khi phân tử RNA “có ý nghĩa” và “vô nghĩa” gặp nhau, chúng bổ sung cho nhau và hình thành nên RNA sợi đôi. Có phải phân tử RNA sợi đôi có khả năng gây bất hoạt gene mang cùng mã di truyền với nó? Fire và Mello đã kiểm tra giả thuyết này bằng cách tiêm các phân tử RNA sợi đôi chứa mã di truyền mã hóa cho một số protein khác ở giun tròn. Ở mỗi thí nghiệm, RNA sợi đôi đã làm bất hoạt gene tương ứng mang mã di truyền giống nó. Protein được mã hóa bởi gene đó không còn được hình thành nữa. Sau một loạt thí nghiệm tuy đơn giản nhưng cực kỳ hiệu quả, Fire và Mello suy luận rằng RNA sợi đôi có thể bất hoạt gen; sự can thiệp RNA mang tính đặc trưng cho gene mang mã di truyền giống với phân tử RNA được tiêm vào; và sự can thiệp RNA có thể lan rộng ra các tế bào và thậm chí có tính di truyền. Chỉ cần tiêm một lượng nhỏ RNA sợi đôi cũng đủ để thu được kết quả mong muốn. Do đó Fire và Mello đề nghị xem sự can thiệp RNA (nay thông thường được gọi tắt là RNAi) là một quá trình xúc tác. Bộ máy can thiệp RNA đã được làm sáng tỏ Các thành phần của bộ máy can thiệp RNA đã được nhận diện trong những năm tiếp theo (Hình 3). RNA sợi đôi gắn kết với một phức hợp protein, được gọi là Dicer, và sau đó bị phân cắt thành nhiều đoạn nhỏ. Tiếp theo, một phức hợp protein khác, gọi là RISC, sẽ gắn vào các đoạn RNA này. Lúc này, một trong hai sợi RNA đã bị phân huỷ; sợi còn lại thì gắn liền vào phức hợp RISC và có vai trò như mồi phát hiện phân tử mRNA. Khi mRNA bắt cặp bổ sung với các đoạn RNA trên RISC, nó sẽ gắn vào phức hợp RISC, bị phân cắt và cuối cùng bị phân hủy. Từ đó, gene tương ứng với phân tử mRNA này bị bất hoạt. 4 Hình 3. Cơ chế của quá trình can thiệp RNA. Quá trình can thiệp RNA - khả năng chống lại các virus và gene nhảy. Sự can thiệp RNA đóng vai trò rất quan trọng trong việc chống lại sự xâm nhiễm của các virus, đặc biệt là các sinh vật bậc thấp hơn, vào cơ thể vật chủ. Nhiều virus có thông tin di truyền được chứa trên RNA sợi đôi. Khi các virus này xâm nhiễm vào tế bào, chúng bơm thông tin di truyền (phân tử RNA sợi đôi) của chúng vào tế bào vật chủ. RNA sợi . Quá trình can thiệp RNA - cơ chế bất hoạt gene bằng RNA sợi đôi Quá trình khám phá ra sự can thiệp RNA Andrew Fire và Craig Mello tiến hành nghiên cứu về cách thức điều hòa quá trình. đó, gene tương ứng với phân tử mRNA này bị bất hoạt. 4 Hình 3. Cơ chế của quá trình can thiệp RNA. Quá trình can thiệp RNA - khả năng chống lại các virus và gene nhảy. Sự can thiệp RNA. Mello suy luận rằng RNA sợi đôi có thể bất hoạt gen; sự can thiệp RNA mang tính đặc trưng cho gene mang mã di truyền giống với phân tử RNA được tiêm vào; và sự can thiệp RNA có thể lan rộng