Több mint egy évtizeddel ezelőtt figyelték meg először az RNS-interferencia jelenségét a petúnián, azaz tölcsérvirágon. A növény a genetikai kutatások egyik fontos kísérleti növénye, de egyben kertjeink dekoratív virága is. A növénynemesítők célja az volt, hogy sötétebb színű virágot állítsanak elő, ennek érdekében bevittek egy extra gént a növénybe, ami a lila színű festékanyag (pigment) képződéséért volt felelős. Ahelyett azonban, hogy a virág még lilább lett volna, mindenféle árnyalatokat kaptak, még fehéret is. Ekkor még azt hitték, hogy a bevitt gén elnyomta a már ott lévő gén hatását, ezért a jelenséget koszupressziónak nevezték el. Nem gondolták, hogy hasonló folyamatok más növényekben is előfordulnak, arra pedig, hogy ez hogyan is történik, csak évekkel később derült fény.

 

 

Mielőtt részletesen megismerkedünk az RNS-interferencia jelenségével, érdemes felfrissíteni alapvető molekuláris genetikai ismereteinket. Mint azt Olvasónk bizonyára jól tudja, a sejtek örökítőanyagát a sejtmagban található DNS (dezoxiribonukleinsav) molekulák hordozzák. A DNS-molekulák értelmes szakaszai a gének, amelyek a sejtek összes fehérjéjét kódolják. A kódolás a DNS-t felépítő ún. szerves bázisok sorrendjén (szekvenciáján) keresztül valósul meg. Hogyan készülnek a sejtben a fehérjék, azaz hogyan fejeződnek ki a gének?

 

A DNS információja alapján egy hozzá nagyon hasonló molekula, RNS (ribonukleinsav) képződik - ez a folyamat a transzkripció (átírás). Az adott génről átírt RNS egy konkrét fehérje képződéséért felelős. A sejtmagból kijutva eljut a megfelelő sejtszervecskéhez (a riboszómához), ahol az általa szállított információ alapján a sejt molekuláris gépezete fehérjét gyárt - ez a transzláció. Ezt az RNS-típust - mivel információt szállít - hírvivő RNS-nek (angolul messenger RNS-nek) nevezzük, ezért az mRNS jelzést kapta. A folyamatot - vagyis ahogyan a DNS-től az RNS-en keresztül eljut a genetikai információ a fehérje képződéséig - nevezzük a molekuláris biológia centrális dogmájának - fő alaptételének. Ez egyes vírusok kivételével minden élő szervezetre érvényes.

 

A gének kifejeződésében azonban számos szabályozó mechanizmus létezik, azaz a fehérje képződésének folyamata több ponton is "elakadhat". A DNS szintjén történhet a gátlás úgy, hogy a DNS meghatározott részeire ún. metilcsoportok rakódnak rá - ezt nevezzük metilációnak. Ez a módosítás megakadályozza, hogy az ott lévő génről hírvivő RNS képződjön. A folyamatról és lehetséges terápiás hatásairól egy másik összeállításunkban olvashattak részletesen. A következő fokozat az, ha az mRNS kerül gátlás alá. A génelcsendesítés eme formáját PTGS-nek (poszttranszkripciós gene silencingnek) nevezzük, mivel az inaktiválás a transzkripciót követően történik meg.

 

A PTGS egyik esetében egy speciális, ún. siRNS (kis interferáló RNS) képződik, amely a bázisok sorrendjét tekintve tükörképe a gátolni kívánt mRNS egy szakaszának. Az siRNS megtalálja a hozzá illő mRNS-t, "összetapad" vele és a hozzá kapcsolódó enzimek apró darabokra vagdossák azt. Ezt követően mRNS-ről már nem készülhet fehérje. Ezt a fajta gátlást RNS-interferenciának (RNSi) nevezik. Amennyiben az siRNS nem találja meg a tükörképét, gyorsan lebomlik a sejtben, ezért nem szaporodik föl nagy mennyiségben. A jelenséget először egy molekuláris méretű gombán - Neurosporán - fedezték fel Cogoni és munkatársai, később pedig növényeknél, egy féregnél (C. elegans) és muslicán is kimutatták.

 

Az RNS speciális szerepét a génelcsendesítésben elsőként egy féreg, a Caenorhabditis elegans esetében figyelték meg 1995-ben. A C. elegans egy aprócska, kb. 1 mm hosszú talajlakó féreg, amely a Nematódák törzsébe tartozik. A természetben baktériumokkal táplálkozik és a laboratóriumokban is ezzel etetik. A kutatók a féreg egyik génjét (par-1) akarták elcsendesíteni, és ennek érdekében a génnel azonos szekvenciájú (sense), illetve azzal ellentétes (antisense) RNS-molekulákat juttattak be a féregbe. Mindkét esetben génelcsendesítést tapasztaltak. Később megfigyelték azt is, hogy ha együtt juttatják be az azonos és a génnel tükörkép-szekvenciákat még erősebb lesz a gén elcsendesítése.

 

Végeztek olyan kísérleteket is, hogy az állatokat olyan genetikailag módosított baktériumokkal etették, amelyek a féreg egyik génjével (unc-22) megegyező felépítésű (más szóval homológ), dupla szálú RNS-eket (dsRNS) termelt. Az ezekkel táplált férgek úgy viselkedtek, mint akiknek nincs is működőképes unc-22 génjük (unc-22 knock out-szerű fenotípus). Sőt ezt a tulajdonságukat az utódaiknak is átadták.

 

A C. elegansnak összesen 959 testi sejtje van, melyek mindegyikét meg lehet figyelni mikroszkópon keresztül. Életük során az összes, bonyolult szervezetekre is jellemző biológiai folyamat lejátszódik bennük - az embrionális osztódástól kezdve, a szervek képződésén és a kifejlődött, felnőtt állatra jellemző életfolyamatokon keresztül egészen az öregedés folyamatáig. Parányi mérete, könnyű kezelhetősége ideális "laborállattá" teszi.

 

Hasonlóan a C. eleganshoz, a muslica (Drosophila sp.) esetében is próbálkoztak azzal, hogy táplálékát, az élesztőgombát (Saccharomyces cerevisiae) módosították genetikailag úgy, hogy az duplaszálú RNS-eket (dsRNS) termeljen. A kísérlet ugyan nem vezetett eredményre, közvetlenül a muslica embriójába fecskendezett RNS-nek (duplaszálú RNS) azonban volt génelcsendesítő hatása. Működött a génelcsendesítés olyan genetikailag módosított muslicáknál is, amelyekben a kívülről bejuttatott génről az elcsendesíteni kívánt génnel homológ RNS képződött.