Verschil tussen miRNA en siRNA

Belangrijkste verschil - miRNA vs siRNA

miRNA en siRNA zijn twee soorten niet-coderend RNA die betrokken zijn bij de genregulatie. Ze dienen ook als een nieuwe klasse van therapeutische middelen bij de behandeling van kankers en infecties. Zowel miRNA als siRNA zijn korte duplex-RNA-moleculen die gen-uitschakelingseffecten teweegbrengen door boodschapper-RNA (mRNA) op het posttranscriptionele niveau te richten. Hoewel hun functie vergelijkbaar is bij gene silencing, verschillen de werkingsmechanismen en klinische toepassingen van elkaar. De grootste verschil tussen miRNA en siRNA is dat miRNA kan op meerdere mRNA-doelen inwerken, maar siRNA werkt alleen in op een enkel mRNA-doelwit, dat zeer specifiek is voor het type siRNA. De therapeutische benaderingen van miRNA en siRNA zijn dus ook verschillend van elkaar.

Key Areas Covered

1. Wat is miRNA
      - Definitie, functies, functie
2. Wat is siRNA
      - Definitie, functies, functie
3. Wat zijn de overeenkomsten tussen miRNA en siRNA
      - Overzicht van gemeenschappelijke functies
4. Wat is het verschil tussen miRNA en siRNA
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: AGO2, Dicer, Gen Silencing, MicroRNA (miRNA), pri-miRNA, RISC, RNA Interference (RNAi), Small Interfering RNA (siRNA)

Wat is miRNA

De microRNA (miRNA) is een kort, enkelstrengig RNA-molecuul, bestaande uit 19-25 nucleotiden. De eerste miRNA werd ontdekt in C. Elegans in 1993. miRNA is een klasse van klein interfererend RNA, dat de genexpressie remt op het post-transcriptionele niveau. De transcriptie van miRNA-genen gebeurt door RNA-polymerase om primair miRNA (pri-miRNA) te produceren. De pri-miRNA heeft een 5'-dop, gepolyadenyleerd aan zijn 3'-uiteinde, en het vormt een dubbelstrengige steellusstructuur. Deze pri-miRNA-moleculen worden gespleten door een microprocessorcomplex en vormen de voorloper miRNA (pre-miRNA). De duplexmoleculen van pre-miRNA omvatten 70-100 nucleotiden. Exportine 5-eiwit transporteert de pre-miRNA-moleculen vanuit de kern naar het cytoplasma voor verdere verwerking tot miRNA door Dicer-eiwitten. Vandaar dat miRNA een RNA-duplex is, die 18-25 nucleotiden omvat. Dicer-eiwitten zijn een gespecialiseerd type RNase III-achtig enzym.

Figuur 1: De vorming en functie van miRNA

De associatie van miRNA met het RNA-geïnduceerde silencing-complex (RISC) -eiwit vormt een complex dat miRISC wordt genoemd. De sense-streng van de miRNA wordt vrijgegeven in het miRISC-complex. Vervolgens worden mRNA's met de complementaire sequenties voor de antisense RNA-streng in het miRISC-complex geselecteerd door gedeeltelijke complementaire basenparing. Deze binding van miRISC-complex met het doel-mRNA kan de translatie onderdrukken, het mRNA-molecuul afbreken of het mRNA-molecuul splitsen.

Wat is siRNA

De klein interfererend RNA (siRNA) is het andere type kort, duplex RNA, dat de genexpressie tot zwijgen brengt door het mRNA te splitsen. Het siRNA werd ook voor het eerst ontdekt in C. Elegans in een proces genaamd RNA-interferentie (RNAi) van effectieve geninhibitie door exogeen RNA. Dubbelstrengige RNA (dsRNA) moleculen kunnen in de cel worden gegenereerd door transcriptie van cellulaire genen, het infecteren van pathogenen of kunstmatige introductie. Dit dsRNA wordt gesplitst door Dicer-eiwitten in kleine dsRNA's die bekend staan als siRNA. Deze siRNA's zijn 21-23 nucleotiden lang met twee nucleotiden overhangen aan het 3'-uiteinde. Het siRNA in het cytoplasma is geassocieerd met RISC-eiwitten en de sense-streng van het siRNA-molecuul wordt gesplitst door een endonuclease die argonaute 2 (AGO2) -component van de RISC wordt genoemd. Het relevante mRNA-molecuul wordt herkend door de antisense RNA-streng van het siRNA, die nog steeds aan het RISC-eiwit is gebonden. De splitsing van het doel-mRNA-molecuul wordt uitgevoerd door de AGO2-component.

Figuur 2: Gen-silencing door siRNA

Omdat siRNA zich alleen op een specifiek mRNA-molecuul kan richten, kan een specifieke silencing van genexpressie door het siRNA worden bereikt. Bovendien, aangezien siRNA van nature afwezig is in zoogdieren, kan het worden gebruikt als een specifiek therapeutisch middel.

Overeenkomsten Tussen miRNA en siRNA

Zowel miRNA als siRNA zijn korte duplex-RNA-moleculen.
Zowel miRNA als siRNA zijn soorten niet-coderend RNA die betrokken zijn bij de genregulatie
Beide typen RNA oefenen gen silencing-effecten uit door boodschapper-RNA op het posttranscriptionele niveau te richten.
Beide dienen als een nieuwe klasse van therapeutische middelen bij de behandeling van kankers en infecties.

Verschil tussen miRNA en siRNA

Definitie

miRNA: Het miRNA is een kort segment van RNA dat de genexpressie onderdrukt door te binden aan de complementaire segmenten van boodschapper-RNA.

siRNA: Het siRNA is een kort segment van RNA dat in de RNA-interferentie (RNAi) -route werkt.

voorval

miRNA: Het miRNA wordt gevonden in dieren en planten.

siRNA: Het siRNA wordt gevonden in lagere dieren en planten, maar niet in zoogdieren.

Structuur

miRNA: miRNA is een 18-25 nucleotiden lang enkelstrengig molecuul met twee nucleotiden overhangend aan het 3'-uiteinde.

siRNA: siRNA is een 21-23 nucleotiden lang duplexmolecuul met twee nucleotiden die overhangen aan het 3'-uiteinde.

Voorafgaand aan Dicer Processing

miRNA: Voorafgaand aan de verwerking van de dicer bevindt miRNA zich in de miRNA-vorm van zijn voorloper, die 70-100 nucleotiden met verspreide mismatches bevat. Het pre-miRNA bestaat in een haarspeldlusstructuur.

siRNA: Voorafgaand aan het verwerken van dicer is siRNA een dubbelstrengs RNA-molecuul dat 30-100 nucleotiden bevat.

complementariteit

miRNA: Het miRNA is gedeeltelijk complementair aan het mRNA. Het richt zich voornamelijk op de onvertaalde regio's van de miRNA.

siRNA: Het siRNA is volledig complementair aan het doel-mRNA.

Aantal mRNA-doelen

miRNA: Het miRNA kan tegelijkertijd meer dan 100 mRNA-typen targeten.

siRNA: Het siRNA is in staat slechts één mRNA-type te targeten.

Mechanisme van genregulatie

miRNA: Het miRNA onderdrukt de vertaling door afbraak van mRNA. De endonucleolytische splitsing komt zelden voor in miRNA wanneer een hoge mate van complementariteit wordt gevonden in het doelwit..

siRNA: Het siRNA reguleert genexpressie door endonucleolytische splitsing.

Regulatie

miRNA: Het miRNA reguleert dezelfde genen waarvan het miRNA wordt getranscribeerd als vele andere genen.

siRNA: Het siRNA reguleert alleen de genen waarvan het siRNA wordt getranscribeerd.

Klinische toepassingen

miRNA: Het miRNA dient als een medicijndoelwit, therapeutisch middel of diagnostische en biomarker-tool.

siRNA: Het siRNA dient als een therapeutisch middel.

Conclusie

Het miRNA en siRNA zijn de twee soorten niet-coderend RNA, die betrokken zijn bij de regulatie van genexpressie. Zowel miRNA als siRNA zijn dubbelstrengs RNA-moleulen. Beide soorten RNA ondergaan vergelijkbare mechanismen van gen-silencing door een proces dat bekend staat als RNA-interferentie. Echter, miRNA is in staat om vele soorten RNA te richten aangezien de sequentie van miRNA complementair is aan de niet-getranslateerde gebieden van een mRNA. Aan de andere kant kan siRNA alleen een geselecteerd type mRNA targeten. Daarom is het belangrijkste verschil tussen miRNA en siRNA de specificiteit van elk RNA-type bij RNA-interferentie.

Referentie:

1. "MiRNA (microRNA) Introductie." Sigma-Aldrich. N.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 24 juli 2017.
2. "SiRNA-toepassingen." Toepassingen - siRNA | GE Dharmacon. N.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 24 juli 2017.
3. "SiRNA versus miRNA als therapeutica voor gen-uitschakeling." ScienceDirect. N.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 24 juli 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "MiRNA" By Kelvinsong - Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
2. "SiRNA-mechanisme.2" door Singh135 - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia

Wetenschap