Interferensi RNA (RNAi, dari RNA
interference) merupakan salah satu mekanisme pada sel hidup untuk mengendalikan
aktivitas gen. Pertama kali ia diketahui
sebagai suatu proses untuk mementahkan hasil transkripsi sehingga translasi tidak dapat
berlangsung. Dalam RNAi terlibat dua jenis RNA berukuran kecil miRNA dan siRNA yang berperan penting. Kedua RNA berukuran kecil ini
dapat berikatan dengan RNA lain (yang komplementer dengan urutan basanya)
sehingga mengganggu (meng-interferensi) proses yang melibatkan RNA tersebut,
misalnya dengan mencegah terbentuknya protein/enzim. Peran penting interferensi RNA mencakup sistem
pertahanan terhadap informasi genetik asing (dari virus dan transposon), mengatur
proses perkembangan,
dan dalam sejumlah aspek ekspresi gen lainnya.
Studi
awal menunjukkan bahwa siRNA merupakan dupleks 21-26 nukleotida RNA dengan
2-nukleotida 3’ yang menggantung dan 5’ fosfat dan 3’ hidroksi sebagai
terminal. 21-22 nt terlibat dalam degradasi mRNA dan memiliki ukuran yang lebih
panjang, 24-26 nt mengarahkan metilasi DNA dan penghentian sistemik. Sebuah
komponen RISC, domain PAZ dari Argonaute, memfasilitasi pengenalan siRNA dengan
untai tunggal 3’ yang menggantung dengan bantuan enzim Dicer. Telah dikemukakan
bahwa dupleks bergabung di prekursor RISC dan kemudian siRNA yang melepaskan
ATP-dependent mengubah prekursor RISC menjadi RISC aktif. Rasio RISC mengandung
untai antisense atau sense dari RNA yang ditentukan dengan kestabilan termodinamika
dari pasangan basa 5’ terminal dari dupleks siRNA. Basa-basa di dekat ujung 5’ menyumbangkan
energi pada pelekatan RNA, sedangkan pasangan basa yang dibentuk oleh pusat dan
daerah 3’ dari siRNA menyediakan geometri berbentuk spiral yang dibutuhkan untuk
katalisis. Domain PIWI pada Argonaute di RISC mempunyai kemiripan dengan
ribonuklease H dengan sebuah motif aspartat-aspartat-glutamat yang dilindungi.
Fosfat di antara nukleotida 11 dan 12 dari ujung 5’ mRNA jatuh mendekati pusat
pembelahan RISC yang aktif.
miRNA
yang matang merupakan endogen 22 nt RNA yang penting untuk mengarahkan mRNA
dalam pembelahan atau represi translasi pada hewan dan tumbuhan. Molekul RNA
yang pendek ini dihasilkan di sitoplasma Rnase III Dicer dari pre-miRNA yang
berbentuk jepit rambut yang diproses oleh nuklir Rnase III Drosha. Residu 2-8
dari miRNA yang pertama berpasangan tepat dengan elemen daerah 3’
taktertranslasi (UTR) dari RNA target.
Endogen dari si RNA dan miRNA mempunyai kemiripan sehingga dua kelas dari RNA
ini tidak dapat dibedakan dari komposisi kimia atau mekanisme kerjanya. Pada
mamalia, siRNA dapat berfungsi seperti miRNA melalui represi ekspresi mRNA
target dengan komplementer sebagian sampai kelipatan dari 3’ UTR. Daerah 5’
dari siRNA dan miRNA semuanya memainkan peran analogi dalam pengenalan target
dan penggabungan RISC ke target RNA. Akan tetapi, perbedaan asal keduanya,
perlindungan evolusioner, dan tipe gen yang dihentikan oleh keduanya telah
diuraikan dengan jelas.
Pembentukan siRNA dimulai
disitoplasma yang membelah menjadi dsRNA yang panjang oleh Dicer (multidomain
enzim dari family RNase III). Sedangkan pembentukan miRNA dimulai di nucleus
dimana secara endogenous dikode primer transkripsi awal miRNA (pre-miRNA) yang
kemudian ditransport ke sitoplasma dan dipecah oleh Dicer. Pada tahap efektor,
siRNA atau miRNA akan dirakit menjadi RNA-inducing silencing complexes (RICS).
Aktivasi RICS mengandung satu single-standed (antisense) siRNA atau miRNA, yang
memacu RISC ke mRNA target yang komplemen dengannya dan menginduksi pembelahan
pada sisi spesifik pada mRNA. Sedangkan miRNA tidak menyebabkan degradasi pada
gene komplemennya namun menyebabkan translation repression. Namun baik siRNA
mauapun miRNA menghambat sintesis protein (Tang, 2005; Aiger, 2007; Lu dan
Woodle, 2008)
Strategi untuk aplikasi RNAi
Terdapat beberapa cara
untuk aplikasi RNAi yaitu (1) tranfeksi RNAi ke sel, dan
RNAi yang ditranfeksi diharapkan akan menjadi RISC yang dapat mendegradasi mRNA
target, (2) melalui vektor plasmid, pada nukleus
diharapkan terjadi trankripsi shRNA atau pre-miRNA dan akan diproses dan
diekpor ke sitoplasma menjadi RISC, (3) dengan vektor viral DNA
(Davidson dan Paulson, 2004).
Dalam sistem aplikasi RNAi baik
melalui siRNA maupun miRNA terdapat faktor-faktor yang harus diperhatikan yaitu
dari ukuran RNAi, ukuran vektor, vektor yang digunakan, cara aplikasi, sistem
proteksi agar siRNA yang dibawa tidak di degradasi, eliminasi, distribusi yang
tidak spesifik, serta internalisasi (David et al., 2010).
Daftar Pustaka Tambahan
Aigner A. 2007. Applications Of Rna
Interference: Current State And Prospects For Sirna-Based Strategies In
Vivo. Appl Microbiol Biotechnol, 76:9–21.
Davidson, B.L., dan Paulson, H.L.,
2004. Molecular Medicine For The Brain: Silencing Of Disease Genes With
Rna Interference. Lancet Neurol , 3: 145–149
David, S., Pitard, B.,
Benoît, J-P., Passirani, C., 2010. Non-Viral Nanosystems For
Systemic Sirna Delivery. Pharmacological Research. 62: 100–114
Lee, S-K., Dan Kumar, P., 2009.
Conditional Rnai: Towards A Silent Gene Therapy. Advanced Drug
Delivery Reviews. 61:650–664
Love, T.M., Moffett, H.F., Dan
Novine, C.D., 2008. Not Mir-Ly Small Rnas: Big Potential For Micrornas In
Therapy. J Allergy Clin Immunol. 121( 2 ): 309-319
Lu, PY., dan Woodle, MC.,
2008. Delivering Small Interfering Rna For Novel Therapeutics. Methods
Mol Biol. 437:93–107.
Pekarik, V, 2005. Design Of Shrnas
For Rnai—A Lesson From Pre-Mirna Processing: Possible Clinical
Applications. Brain Research Bulletin 68:115–120
Tang G. Sirna dan Mirna, 2005,
An Insight Into RICSs. Trends Biochem Sci. 30:106–14.
0 comments:
Post a Comment