Short interfering RNA

Uno small interfering RNA (o short interfering RNA, traducibile come breve RNA interferente), comunemente conosciuto come siRNA, è una molecola di RNA lunga tra i 20 ed i 25 nucleotidi in grado di svolgere numerosi ruoli biologici.

Più precisamente, gli siRNA sono coinvolti anzitutto nel pathway della RNA interference, che conduce alla inibizione dell'espressione di singoli geni. Hanno un ruolo importante anche in altri processi legati alla RNAi, come alcuni meccanismi antivirali o nel modellamento della struttura della cromatina.

Il meccanismo esatto di tutti questi processi sta avendo solo in questi ultimi anni una caratterizzazione completa ed esaustiva. Gli siRNA furono inizialmente individuati dal gruppo di ricerca di David Baulcombe a Norwich, come attori principali nel cosiddetto silenziamento genico post-trascrizionale nelle piante ^[1]. Successivamente, nel 2001, siRNA sintetici sono stati utilizzati per indurre RNAi in cellule di mammifero da parte del gruppo di ricerca di Thomas Tuschl^[2]. Queste scoperte hanno portato ad un interesse crescente per la RNAi e le sue possibili applicazioni in ricerca ed in clinica.

Struttura

In una tipica molecola di siRNA i 19 nucleotidi centrali sono appaiati, mentre i due posti all'estremità sono sporgenti

Gli siRNA hanno una struttura ben definita, che consiste in un breve RNA a doppio filamento (RNAds), composto solitamente di 21 nucleotidi, con due nucleotidi sporgenti ad ognuna delle due estremità 3'. Questa struttura è il risultato del processamento dell'enzima Dicer, che converte lunghe molecole di RNAds o shRNA (molecole di RNA che formano una forcina) in siRNA ^[3]. Gli siRNA possono essere introdotti artificialmente dall'esterno attraverso specifici metodi di trasfezione, per indurre il silenziamento di geni specifici. In linea teorica, qualsiasi gene la cui sequenza sia nota può essere scelta come bersaglio di un siRNA. Questo ha reso gli siRNA uno strumento importante per studi sulla funzione genica e sullo sviluppo di nuovi farmaci.

Induzione di RNAi attraverso siRNA o suoi precursori

L'enzima Dicer

La trasfezione di un siRNA esogeno può essere problematico, dal momento che il silenziamento genico è solo transiente, soprattutto in cellule a rapida crescita. Una modalità per superare questo problema consiste nell'introduzione nella cellula bersaglio di un vettore (come un plasmide) in grado di esprimere la molecola di siRNA desiderata. Ciò è possibile attraverso il design di vettori in grado di produrre molecole di RNAds contenenti una forcina (chiamati shRNA, small hairpin RNA): tali molecole hanno il vantaggio di essere trascritte esattamente come ogni altro RNA. Questi vettori sono infatti in grado di trascrivere gli shRNA attraverso promotori eucariotici specifici per la RNA polimerasi III (come U6 o H1), che solitamente inducono la trascrizione dei piccoli RNA nucleari (o snRNA, dall'inglese small nuclear RNA) coinvolti nello splicing. H1 is the RNase component of human RNase P). Gli shRNA risultanti dalla trascrizione vengono processate a siRNA dalla RNAsi Dicer, anche il reale coinvolgimento di Dicer in questo passaggio non è ancora confermato dall'intera comunità scientifica.

Specificità degli siRNA

La RNAi si interseca con diversi altri processi cellulari. Non è dunque sorprendente che l'introduzione di siRNA nella cellula possa indurre alcuni effetti non specifici. Una cellula di mammifero, ad esempio, può interpretare una molecola di RNAds come un composto di origine virale, avviando una risposta immunitaria. Inoltre, dal momento che i microRNA (molecole prodotte dalla cellula per regolare l'espressione genica) sono estremamente simili come struttura ai siRNA, sono possibili indesiderate interferenze anche con questo pathway.

Prospettive future

Bibliografia

Collegamenti esterni

[1] (EN) Hamilton AJ, Baulcombe DC, A species of small antisense RNA in posttranscriptional gene silencing in plants, Science. 1999 Oct 29;286(5441):950-2

[2] (EN) Elbashir SM et al, Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells, Nature. 2001 May 24;411(6836):494-8

[3] (EN) Emily Bernstein et al, Role for a bidentate ribonuclease in the initiation step of RNA interference, Nature 409, 363-366 (18 January 2001)

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