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Petit ARN interférent
Une molécule d'ARNsi (A) et le processus moléculaire L'interférence ARN que la molécule est capable de démarrer

un petits ARN interférents (ou ARN interférant court, traduit par Petit ARN interférent), Communément connu sous le nom siRNA, Il est une classe de molécules ARN double brin, longue entre 19-21 nucléotides capable d'effectuer de nombreux rôles biologiques.

Plus précisément, le siRNA sont impliqués principalement dans chemin de L'interférence ARN, conduisant à des interférences de 'expression spécifique gènes avec des séquences de nucléotides complémentaires, dégradant l'ARNm après la transcription, afin de ne pas être la traduction. Ils ont un rôle important dans d'autres processus liés à l'ARNi, comme un mécanisme antiviral ou dans l'élaboration de la structure du chromatine.

Le mécanisme exact de tous ces processus est d'avoir seulement ces dernières années une caractérisation complète et exhaustive. Ont été découverts siRNA par le groupe de recherche de David Baulcombe Norwich, comme des acteurs clés dans la soi-disant silençage génique post-transcriptionnelle dans les plantes[1]. Plus tard, en 2001, siARN synthétiques ont été utilisés pour induire ARNi dans les cellules de mammifères par le groupe de recherche de Thomas Tuschl[2]. Ces découvertes ont conduit à un intérêt croissant pour l'ARNi et ses applications possibles dans la recherche et dans la clinique.

structure

Petit ARN interférent
Dans une molécule d'ARNsi typique des 19 nucleotides centraux sont appariés, tandis que les deux sont placés au niveau des extrémités saillantes

SiRNA ont une structure bien définie, qui se compose d'un ARN double brin court (RNAds), généralement composée de 21 nucléotides, avec deux nucleotides en saillie sur chacune des deux extrémités 3 » de. Cette structure est le résultat du traitement 'enzyme joueur aux dés, qui convertit les molécules longues de RNAds ou shRNA (molécules d'ARN qui forment une épingle à cheveux) dans siRNA[3]. Le siRNA peut être introduite artificiellement de l'extérieur grâce à des méthodes particulières de transfection, pour induire le silençage de gènes spécifiques. En théorie, tout gène dont la séquence est connue peut être choisie comme une cible de siRNA. Cela fait un ARNsi outil important pour les études de la fonction des gènes et le développement de nouveaux médicaments.

L'induction de l'ARNi par siRNA ou ses précurseurs

Petit ARN interférent
L'enzyme Dicer

peut être problématique Transfection d'un siRNA exogène, puisque le silençage génique est seulement transitoire, en particulier dans les cellules à croissance rapide. Une façon de surmonter ce problème consiste à introduire dans la cellule cible d'un vecteur (En tant que plasmide) Capable d'exprimer la molécule d'ARNsi souhaitée. Ceci est possible grâce à la conception des vecteurs capables de produire des molécules RNAds contenant une épingle à cheveux (shRNA appelé, un petit ARN en épingle à cheveux): Ces molécules ont l'avantage d'être transcrit comme tout autre ARN. Ces transporteurs sont en fait capables de retranscrire shRNA par promoteurs eucaryote spécifique pour l'ARN polymérase III (Tel que le promoteur du gène H1 humain, qui code pour un ARN catalytique, ou le promoteur du snoRNA U6), qui induisent généralement la transcription de petit ARN nucléaire (snRNA ou, de l'anglais petit ARN nucléaire) Impliqué dans épissage. Le shRNA résultant de la transcription à ARNsi sont traitées par RNase joueur aux dés, bien que l'implication réelle des joueur aux dés dans cette étape, il n'a pas encore été confirmée par l'ensemble de la communauté scientifique[4].

activation de l'ARN

Il a été récemment découvert que l'ARNdb peut également activer l'expression du gène par un mécanisme qui a été appelé « activation génique induite par petits ARN » ou RNAa. Il a été démontré que les ARNdb ciblant les promoteurs de gènes induisent une activation de la transcription de gènes associés puissant. RNAa ont été découverts dans les cellules humaines en utilisant ARNdb synthétiques, appelés « petits ARN activation » (saRNAs). On ignore encore si RNAa est conservée dans d'autres organismes.[5]

Spécificité de siRNA

L'ARNi recoupe plusieurs autres processus cellulaires. Il est donc pas surprenant que l'introduction de siRNA dans la cellule peut induire des effets non spécifiques. Une cellule mammifère, par exemple, peut interpréter RNAds une molécule telle qu'un composé d'origine viral, initier une réponse immunitaire[6]. De plus, étant donné que la microRNA (Molécules produites par la cellule pour régler l 'l'expression du gène) Sont extrêmement similaires à la structure siRNA, sont possibles interférences indésirables même avec cette chemin.

l'immunité innée

L'introduction de trop siRNA peut générer plusieurs réponses cellulaires non spécifiques qui peuvent déclencher une réponse immunitaire innée. La plupart des études scientifiques semblent indiquer que cela est dû à la présence de PKR[7], un capteur cellule pour RNAds, et il semble probable que la participation également du gène RIG-I (abréviation de l'acide rétinoïque gène inductible I). Une méthode prometteuse pour réduire l'effet non spécifique est d'adapter le siRNA jusqu'à les faire supposer la structure d'un microARN. Comme la présence de microARN est absolument cytosolique naturel et implique l'un des plus puissants mécanismes de silencing cellulaire, une telle approche promet d'être très efficace, ce qui permet d'incorporer des concentrations de siARN inférieures à un silençage beaucoup plus efficace et sélective.

mauvaises cibles

Il a été constaté que certains ne sont pas parfaitement mARN complémentaire à la molécule siRNA administrée peut encore fonctionner dans la dégradation[8]. Cela implique la non-spécificité d'action supplémentaire de siRNA. Ce problème, en tout cas, peut être passé à travers un judicieux conception siRNA. La construction de siRNA optimisé pour obtenir une spécificité maximale, il est généralement réalisée avec le soutien de algorithmes en mesure de choisir la meilleure composition. Les nombreuses études en cours sur 'l'expression du gène et des caractéristiques de transcriptome Ils sont maintenant ce qui vous permet d'affiner ces algorithmes.

les perspectives d'avenir

La capacité de faire taire tout gène dans la théorie par l'ARNi induite par siARN suscite un grand intérêt dans la communauté scientifique, ainsi que les industries pharmaceutiques et biotechnologiques.

siRNA dans la recherche fondamentale

L'utilisation de siRNA et shRNA relatifs à des gènes spécifiques silence devient un outil utile silençage génique pour la recherche fondamentale. Cependant, il reste plusieurs problèmes qui restent à surmonter. L'un des plus grands défis pour les siRNA et thérapeutiques à base RNAi est intracellulaire « de livraison ».[9] La « livraison » de siRNA par des nanoparticules a montré des résultats prometteurs.[9][10] L'oligo siRNA in vivo sont vulnérables à la dégradation par des nucleases dans le plasma et les tissus[10] et a montré qu'un léger effet dans la cible localisée, comme l'œil humain.[11] Utilisez l'ADN pur est difficile, en raison de leur grande taille et parce que la structure qui les empêche de se propager facilement à travers les membranes.[9]Le siRNA semble fonctionner oligo- contourner ce problème en raison de leur petite taille, 21-23 oligo-. Permettre à leur arrivée à leur destination par les transporteurs, appelés nanocarriers.[11] Un bon nanovettore pour le ciblage par siRNA devrait protéger les siRNA de la dégradation, l'augmentation de la présence de l'organe cible siRNA et de faciliter l'absorption cellulaire. Les trois principaux groupes de nanocarriers de siRNA sont: un lipide ou d'un lipide, une base organique et inorganique. Les nanocarriers à base de lipides sont excellents pour le ciblage par siRNA pour les tumeurs solides, mais d'autres cancers peuvent nécessiter des nanocarriers organiques à base non-lipides, tels que des nanoparticules à base de cyclodextrines.[10] Le siRNA distribué par des nanoparticules à base de lipides ont un potentiel thérapeutique pour les troubles du système nerveux central (SNC), mais la barrière hémato-encéphalique (BBB), souvent bloque l'accès à des agents thérapeutiques potentiels pour le cerveau. Les nanoparticules siARN distribués par base de lipides sont capables de traverser la BHE complètement[12]. Un autre problème dans la livraison de siRNA est la question du hors-ciblage. Étant donné que les gènes sont lues dans les deux sens, il est possible que, en plus d'interférer avec l'ARNm cible, sur l'autre brin siRNA interfère avec une autre protéine impliquée dans une autre fonction. En outre, siRNA montrent un effet différent dans différents types de cellules, apparemment sans discrimination (il est impossible de déterminer avec précision si un type de cellule est sensible à siRNA ou non). Il reste en tout cas le problème des réponses cellulaires non spécifiques, encore mal compris. Tant que ces deux questions seront aucunement compris et résolu, la production ne sera pas possible médicaments à des acides nucléiques totalement fiables.

siRNA dans la recherche pharmaceutique

Compte tenu du potentiel d'intervention pharmacologique sur l'ARNm, ils ont commencé à plusieurs dépistage transcriptome, ainsi que des tests approfondis de nombreuses fonctionnalités siRNA. Étant donné que les processus pathologique dépendent généralement de l'expression non régulée de plusieurs gènes, en fait, il est prévu que l'administration de siRNA est capable de éteindre cette expression (par ARNi); cela pourrait se traduire par une amélioration significative des thérapies palliatif actuellement utilisé. la phase I de essais cliniques deux médicaments d'ARN (En particulier pour le traitement de la la dégénérescence maculaire) Il est en effet démontrer que les ARNsi sont bien tolérées et présentent une bonne efficacité. Dans un autre essai clinique, la phase 1, 41 patients atteints d'un cancer avancé métastasé au foie conjugués ARNi ont été administrés avec des nanoparticules lipidiques. L'ARNi ciblent deux gènes codant pour des protéines clés dans la croissance des cellules cancéreuses, le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF), et la protéine KSP (kinésine spindel de protéine). Les résultats ont montré un bénéfice clinique, avec la stabilisation du cancer au bout de six mois ou la régression des métastases chez certains patients. L'analyse pharmacodynamique de biopsies de patients a révélé la présence de l'ARNi dans les échantillons, indiquant que les molécules atteignent la cible désignée.[13]Les tests ont indiqué que le siRNA ciblé Ebola peut être efficace comme prophylaxie post-exposition chez l'homme, avec 100% des primates a survécu à une dose létale de virus Ebola Zaïre, la souche la plus mortelle.[14] Alors siARN et induction ARNi connexes, par conséquent, promettent de donner vie à une nouvelle classe importante de médicaments.

bibliographie

  1. ^ (FR) Hamilton AJ, Baulcombe DC, une espèce de petit ARN anti-sens dans le silençage génique post-transcriptionnelle dans des plantes, Science. 29 octobre 1999; 286 (5441): 950-2
  2. ^ (FR) Elbashir SM et al, Duplexes d'ARN de 21 nucléotides médient l'interférence ARN dans des cellules de mammifères en culture, Nature. 2001 Mai 24; 411 (6836): 494-8
  3. ^ (FR) Emily Bernstein et al, Rôle pour une ribonucléase bidenté dans l'étape d'initiation de l'interférence ARN, Nature 409, 363-366 (18 Janvier 2001)
  4. ^ (FR) Kim DH et al substrats synthétiques ARNdb Dicer améliorer la puissance et l'efficacité d'ARNi. Nature Biotechnology 23, 222-226 (2004)
  5. ^ LC Li, Petit ARN médié par activation génique. ARN et régulation de l'expression génique: une couche cachée de la complexité, Caister Academic Press, 2008 ISBN 978-1-904455-25-7.
  6. ^ (FR) Sledz CA et al L'interférence ARN et les voies activées ARN double brin. Biochem. Soc. Trans .. (2004) 32, (952-956)
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  8. ^ (FR) Birmingham et al 3 « UTR matchs de graines, mais pas l'identité globale, sont associés à l'ARNi hors cibles Nature Methods 3, 199-204 (2006)
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  14. ^ Thomas W. Geisbert, Amy C. H. Lee et Marjorie Robbins, la protection post-exposition des primates non humains contre un problème de virus Ebola mortel avec l'interférence ARN: une étude de preuve de concept, en Lancet (Londres, Angleterre), vol. 375, nº 9729, le 29 mai 2010, p. 1896-1905, DOI:10.1016 / S0140-6736 (10) 60357-1. Récupéré le 11 Juillet, 2016.

notes

Articles connexes

  • L'interférence ARN
  • miRNA
  • shRNA
  • Gene Silencing

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