Unterschied zwischen miRNA und siRNA

Hauptunterschied - miRNA vs siRNA

miRNA und siRNA sind zwei Arten von nicht kodierender RNA, die an der Genregulation beteiligt sind. Sie dienen auch als neuartige Klasse von Therapeutika bei der Behandlung von Krebs und Infektionen. Sowohl miRNAs als auch siRNAs sind kurze Duplex-RNA-Moleküle, die durch Ansprechen auf die Messenger-RNA (mRNA) auf posttranskriptioneller Ebene Gen-Stummschaltungseffekte ausüben. Obwohl ihre Funktion bei der Stummschaltung von Genen ähnlich ist, unterscheiden sich die Wirkmechanismen und klinischen Anwendungen voneinander. Das Hauptunterschied zwischen miRNA und siRNA ist das miRNA kann auf mehrere mRNA-Ziele einwirken, aber siRNA wirkt nur auf ein einzelnes mRNA-Ziel, das für den Typ der siRNA sehr spezifisch ist. Somit unterscheiden sich auch die therapeutischen Ansätze von miRNA und siRNA.

Wichtige Bereiche

1. Was ist miRNA?
      - Definition, Merkmale, Funktion
2. Was ist siRNA?
      - Definition, Merkmale, Funktion
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen miRNA und siRNA
      - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen miRNA und siRNA?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: AGO2, Dicer, Gen-Silencing, MicroRNA (miRNA), Pri-miRNA, RISC, RNA-Interferenz (RNAi), Kleine interferierende RNA (siRNA)

Was ist miRNA?

Das microRNA (miRNA) ist ein kurzes einzelsträngiges RNA-Molekül, das 19-25 Nukleotide umfasst. Die erste miRNA wurde 1993 in C. Elegans entdeckt. MiRNA ist eine Klasse kleiner interferierender RNA, die die Genexpression auf posttranskriptioneller Ebene hemmt. Die Transkription von miRNA-Genen erfolgt durch RNA-Polymerase, um primäre miRNA (Pri-miRNA) herzustellen. Das pri-miRNA ist 5'-gekappt, an seinem 3'-Ende polyadenyliert und bildet eine doppelsträngige Stammschlaufenstruktur. Diese pri-miRNA-Moleküle werden durch einen Mikroprozessorkomplex gespalten und bilden die Vorläufer-miRNA (pre-miRNA). Die Duplexmoleküle von prä-miRNA umfassen 70-100 Nukleotide. Das Exportin-5-Protein transportiert die prä-miRNA-Moleküle aus dem Zellkern in das Zytoplasma, um sie durch Dicer-Proteine in miRNA weiterzuverarbeiten. Daher ist miRNA ein RNA-Duplex mit 18-25 Nukleotiden. Dicer-Proteine sind ein spezieller Typ von RNase III-ähnlichen Enzymen.

Abbildung 1: Bildung und Funktion von miRNA

Die Assoziation von miRNA mit dem RNA-induzierten Silencing-Komplex (RISC) -Protein bildet einen Komplex namens miRISC. Der Sense-Strang der miRNA wird am miRISC-Komplex freigesetzt. Dann werden mRNAs mit den komplementären Sequenzen zum Antisense-RNA-Strang im miRISC-Komplex durch partielle komplementäre Basenpaarung ausgewählt. Diese Bindung des miRISC-Komplexes an die Ziel-mRNA kann die Translation unterdrücken, das mRNA-Molekül abbauen oder das mRNA-Molekül spalten.

Was ist siRNA?

Das kleine interferierende RNA (siRNA) ist die andere Art von kurzer Duplex-RNA, die die Genexpression durch Spaltung der mRNA zum Schweigen bringt. Die siRNA wurde erstmals in C. Elegans in einem Prozess entdeckt, der als RNA-Interferenz (RNAi) für die wirksame Genhemmung durch exogene RNA bezeichnet wird. Doppelsträngige RNA (dsRNA) -Moleküle können im Zellinneren durch Transkription von zellulären Genen, durch Infektion von Pathogenen oder durch künstliche Einführung erzeugt werden. Diese dsRNA wird durch Dicer-Proteine in kleine als siRNA bekannte dsRNAs gespalten. Diese siRNAs sind 21-23 Nukleotide lang und haben am 3'-Ende zwei Nukleotidüberhänge. Die siRNA im Zytoplasma ist mit RISC-Proteinen assoziiert und der Sense-Strang des siRNA-Moleküls wird durch eine Endonuklease, die als argonaute 2 (AGO2) -Komponente des RISC bezeichnet wird, gespalten. Das relevante mRNA-Molekül wird vom antisense-RNA-Strang der siRNA erkannt, der noch an das RISC-Protein gebunden ist. Die Spaltung des Ziel-mRNA-Moleküls erfolgt durch die AGO2-Komponente.

Abbildung 2: Gen-Silencing durch siRNA

Da siRNA nur auf ein bestimmtes mRNA-Molekül zielen kann, kann durch die siRNA eine spezifische Inaktivierung der Genexpression erreicht werden. Da siRNA in Säugetieren natürlich nicht vorkommt, kann sie als spezifisches Therapeutikum verwendet werden.

Ähnlichkeiten zwischen miRNA und siRNA

Sowohl miRNA als auch siRNA sind kurze Duplex-RNA-Moleküle.
Sowohl miRNA als auch siRNA sind Typen von nicht kodierender RNA, die an der Genregulation beteiligt sind
Beide Arten von RNA üben Gen-Stummschaltungseffekte aus, indem sie Boten-RNA auf posttranskriptioneller Ebene ansprechen.
Beide dienen als neuartige Klasse von Therapeutika bei der Behandlung von Krebs und Infektionen.

Unterschied zwischen miRNA und siRNA

Definition

miRNA: Die miRNA ist ein kurzes RNA-Segment, das die Genexpression durch Bindung an die komplementären Segmente der Messenger-RNA unterdrückt.

siRNA: Die siRNA ist ein kurzes RNA-Segment, das im RNA-Interferenzpfad (RNAi) arbeitet.

Auftreten

miRNA: Die miRNA kommt in Tieren und Pflanzen vor.

siRNA: Die siRNA kommt in niederen Tieren und Pflanzen vor, nicht aber in Säugetieren.

Struktur

miRNA: miRNA ist ein 18-25 Nukleotide langes einzelsträngiges Molekül mit zwei Nukleotiden am 3'-Ende.

siRNA: siRNA ist ein 21-23 Nukleotid langes Duplexmolekül mit zwei Nukleotidüberhängen am 3'-Ende.

Vor der Dicer-Verarbeitung

miRNA: Vor der Dicer-Prozessierung befindet sich miRNA in ihrer miRNA-Vorläuferform und enthält 70-100 Nukleotide mit gestreuten Fehlpaarungen. Die prä-miRNA liegt in einer Haarnadelschleifenstruktur vor.

siRNA: Vor der Dicer-Prozessierung ist siRNA ein doppelsträngiges RNA-Molekül, das 30-100 Nukleotide enthält.

Komplementarität

miRNA: Die miRNA ist teilweise komplementär zur mRNA. Es zielt hauptsächlich auf die nicht translatierten Regionen der miRNA.

siRNA: Die siRNA ist zur Ziel-mRNA vollständig komplementär.

Anzahl der mRNA-Targets

miRNA: Die miRNA kann gleichzeitig über 100 mRNA-Typen ansprechen.

siRNA: Die siRNA kann nur einen mRNA-Typ ansprechen.

Mechanismus der Genregulation

miRNA: Die miRNA unterdrückt die Translation durch Abbau von mRNA. Die endonukleolytische Spaltung tritt in der miRNA selten auf, wenn im Ziel eine hohe Komplementaritätsrate gefunden wird.

siRNA: Die siRNA reguliert die Genexpression durch endonukleolytische Spaltung.

Verordnung

miRNA: Die miRNA reguliert die gleichen Gene, aus denen die miRNA transkribiert wird, sowie viele andere Gene.

siRNA: Die siRNA reguliert nur die Gene, von denen die siRNA transkribiert wird.

Klinische Anwendungen

miRNA: Die miRNA dient als Wirkstoffziel, Therapeutikum oder Diagnose- und Biomarker-Tool.

siRNA: Die siRNA dient als Therapeutikum.

Fazit

Die miRNA und siRNA sind die zwei Arten von nicht kodierender RNA, die an der Regulation der Genexpression beteiligt sind. Sowohl miRNA als auch siRNA sind doppelsträngige RNA-Moleküle. Beide RNA-Typen unterliegen ähnlichen Mechanismen der Gen-Stummschaltung durch einen als RNA-Interferenz bekannten Prozess. MiRNA ist jedoch in der Lage, auf viele Arten von RNA zu zielen, da die Sequenz von miRNA zu den untranslatierten Bereichen einer mRNA komplementär ist. Auf der anderen Seite kann siRNA nur auf einen ausgewählten Typ von mRNA zielen. Daher ist der Hauptunterschied zwischen miRNA und siRNA die Spezifität jedes RNA-Typs bei der RNA-Interferenz.

Referenz:

1. "MiRNA (microRNA) Einführung". Sigma-Aldrich. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 24. Juli 2017.
2. „SiRNA-Anwendungen“. Anwendungen - siRNA | GE Dharmacon. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 24. Juli 2017.
3. „SiRNA gegen miRNA als Therapeutika für die Gen-Stummschaltung.“ ScienceDirect. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 24. Juli 2017.

Bildhöflichkeit:

1. „MiRNA“ von Kelvinsong - Eigene Arbeit (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia
2. „SiRNA-Mechanismus.2" von Singh135 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia

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