유전자 녹다운

Gene knockdown

유전자 녹다운은 유기체의 유전자 중 하나 이상의 발현을 감소시키는 실험 기술이다.이러한 감소는 유전자 수정이나 유전자 또는 mRNA [1]전사물에 상보적인 배열을 가진 짧은 DNA 또는 RNA 올리고뉴클레오티드와 같은 시약으로 치료함으로써 발생할 수 있다.

일시적인 녹다운과 비교

만약 유기체의 DNA가 유전적으로 변형된다면, 그 결과 생기는 유기체는 "녹다운 유기체"라고 불립니다.유전자 발현 변화가 mRNA에 대한 올리고뉴클레오티드 결합 또는 유전자에 일시적으로 결합하는 것에 기인하는 경우, 이는 염색체 DNA를 수정하지 않는 유전자 발현에 일시적인 변화를 가져오며, 그 결과를 "과도적 녹다운"[1]이라고 한다.

일시적인 녹다운에서 이 올리고뉴클레오티드가 활성유전자 또는 그 전사물에 결합함으로써 다양한 과정을 통해 발현 감소를 일으킨다.결합은 전사 차단(유전자 결합의 경우), mRNA 전사 분해(예: 작은 간섭 RNA(siRNA) 또는 RNase-H 의존 안티센스 차단) 또는 mRNA 번역, 사전 mRNA싱 스플라이싱 부위 또는 nuclease 부위의 절단을 통해 발생할 수 있다.miRNA를 포함한 RNA(예를 들어 모르포리노올리고스 또는 기타 RNase-H 독립 [1][2]안티센스에 의한 것.

일시적인 녹다운의 가장 직접적인 사용은 배열은 되었지만 알려지지 않았거나 불완전하게 알려진 기능을 가진 유전자에 대해 배우는 것이다.이 실험적인 접근법은 역유전학으로 알려져 있다.연구자들은 관심 유전자가 작동하는 개인과 녹다운이 어떻게 다른지 추론한다.일시적 녹다운은 단세포 접합자에 주입될 수 있고 배아 [3]발달을 통해 주입된 세포의 딸 세포에 존재할 것이기 때문에 발달 생물학에서 종종 사용된다.유전자 녹다운이라는 용어는 1994년[4] 문헌에 처음 등장했다.

RNA 간섭

RNA 간섭(RNAi)은 mRNA [5]분해를 통해 유전자를 침묵시키는 수단이다.이 방법에 의한 유전자 녹다운은 세포질에 작은 이중사슬 간섭 RNA(siRNA)를 도입함으로써 달성된다.작은 간섭 RNA는 세포 내부에서 발생하거나 세포에 외부로 유입될 수 있습니다.일단 세포에 도입되면, 외인성 siRNA는 RNA 유도 사일런싱 복합체(RISC)[6]에 의해 처리된다.siRNA는 무음화 대상 mRNA에 상보적이며, RISC는 대상 mRNA를 특정하기 위한 템플릿으로 siRNA를 사용한다.RISC가 대상 mRNA에 국재화한 후 리보핵산가수분해효소에 의해 RNA를 절단한다.

RNAi는 유전자 기능 [7]분석을 위한 실험실 기술로 널리 사용되고 있다.C. elegans와 Drosophila melanogaster와 같은 유기체의 RNAi는 유전자 기능을 조사하는 빠르고 저렴한 수단을 제공합니다.C. elegans 연구에서, Ahringer RNAi Library와 같은 도구의 가용성은 실험실에서 다양한 실험 배경에서 많은 유전자를 테스트할 수 있는 방법을 제공합니다.실험적인 RNAi 사용을 통해 얻은 통찰력은 잠재적 치료 대상, 약물 개발 또는 기타 [8]응용 분야를 식별하는 데 유용할 수 있습니다.RNA 간섭은 연구자들이 특정 경로, 약물 또는 [9][10]표현형과 관련된 추가 연구의 대상을 식별하기 위해 큰 유전자 검사를 수행할 수 있도록 하는 매우 유용한 연구 도구입니다.

크리스퍼

원핵생물에서 발견된 외인성 DNA를 침묵시키는 또 다른 방법은 '클러스터드 정규 인터스페이스 짧은 회문 반복' 또는 CRISPRs라고 [11]불리는 위치를 포함하는 메커니즘이다. CRISPR 관련 유전자는 외인성 DNA를 작은 조각으로 잘라 CRISPR 반복 위치에 삽입하는 세포 기계를 암호화한다.DNA의 이 CRISPR 영역이 세포에 의해 발현될 때, 외인성 DNA 삽입물에서 생성된 작은 RNA는 다른 Cas 단백질이 이 같은 외인성 염기서열을 침묵시키기 위해 사용하는 템플릿 염기서열 역할을 한다.짧은 외생 배열의 전사물은 세포에 존재할 때 이 외래 DNA를 침묵시키기 위한 지침으로 사용됩니다.이것은 일종의 후천성 면역으로 작용하며, 이 과정은 원핵생물 RNA 간섭 메커니즘과 같습니다.CRISPR 반복은 많은 종들 사이에서 보존되며 인간 세포,[12] 박테리아,[13] C. 엘레건,[14] 제브라피쉬,[15] 그리고 다른 유기체들에서 효과적인 게놈 조작을 위해 사용할 수 있는 것으로 입증되었습니다.다용도 연구 도구로서의 CRISPR의 사용은 게놈 변형이 있는 유기체를 생성하기 위해 그것을 사용하는 많은 연구들에 의해[16] 설명될 수 있다.

탈렌

원핵생물 게놈 조작에 의해 가능해진 또 다른 기술은 특정 [17]유전자를 목표로 하는 전사 활성제 유사 이펙터 핵효소(TALENs)를 사용하는 것이다.TALEN은 DNA 결합 도메인과 DNA 분해 도메인이라는 두 가지 중요한 기능적 구성요소를 가진 핵산 분해효소이다.DNA 결합 도메인은 배열 특이적 전사 활성제 유사 이펙터 배열인 반면, DNA 분해 도메인은 세균성 핵산가수분해효소로부터 유래하고 비특이적이다.TALEN은 구조의 전사 활성제 유사 이펙터 부분의 시퀀스로 지정된 시퀀스를 절단하도록 설계할 수 있습니다.설계되면 TALEN은 플라스미드 또는 mRNA로 세포에 도입됩니다.TALEN이 발현되어 타겟시퀀스에 현지화되어 특정 부위가 절단됩니다.TALEN에 의해 표적 DNA 배열을 분할한 후, 세포는 DNA 수복 기구로서 비호몰로지 말단 접합을 사용하여 분할을 보정한다.이 복구 메커니즘은 복구된 부위에 삽입 또는 삭제 오류를 발생시키기 때문에 분해된 염기서열을 복구하려는 세포의 시도는 암호화된 단백질을 기능하지 못하게 할 수 있습니다.

상용화

지금까지 DNA에 영구적인 변화가 있는 녹다운 유기체는 주로 연구 목적으로 만들어졌다.간단히 녹다운이라고도 알려진 이러한 유기체는 특히 일시적인 녹다운 기술이 쉽게 적용될 [3][18]수 없는 생쥐나 쥐와 같은 종에서 역유전학에 가장 일반적으로 사용된다.

유전자 녹다운 치료와 관련된 상업적인 서비스를 제공하는 몇몇 회사들이 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Summerton JE (2007). "Morpholino, siRNA, and S-DNA compared: impact of structure and mechanism of action on off-target effects and sequence specificity". Current Topics in Medicinal Chemistry. 7 (7): 651–60. doi:10.2174/156802607780487740. PMID 17430206. S2CID 12241724.
  2. ^ Summerton J (December 1999). "Morpholino antisense oligomers: the case for an RNase H-independent structural type". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Structure and Expression. 1489 (1): 141–58. doi:10.1016/S0167-4781(99)00150-5. PMID 10807004.
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  18. ^ "Adenoviral Gene Knockdown Cells". Sirion Biotech. Archived from the original on 9 July 2013. Retrieved 17 April 2013.

외부 링크