RNA-stikala tipa »Toehold«: de novo oblikovani regulatorji izražanja genov

Predhodni riboregulatorji

Uporaba regulatornih zaporedij RNA razreši ozko grlo, ki sicer pesti sintezno-biološke pristope k napovedovanju in nadzoru obnašanja bioloških sistemov: zmanjša število nepredvidenih / nezaželenih interakcij bioloških komponent v kompleksnem celičnem okolju. Na osnovi naravnih regulatorjev so bili razviti pretvorniki mRNA (prevedejo vhodni signal majhne molekule / proteinskega liganda v izhodni proteinski signal) in riboregulatorji, ki nadzirajo procesa prepisovanja in prevajanja genetskega materiala <ref>1, 2</ref> [1, 2].

Slednje sestavljata dve molekuli RNA: pretvornik, ki regulira proces ter trans-aktivna RNA, sprožilec, ki modulira delovanje pretvornika. Razvrščamo jih glede na tip začetnih interakcij med molekulama RNA: hibridizacija zaporedij med zankama (loop-loop interactions) ter hibridizacija zaporedij med zanko in nestrukturirano RNA (loop-linear interactions) [3]. Tipične riboregulatorje sestavlja 30 nukleotidov, kar ustreza sekvenčnemu prostoru 10^18 različnih potencialnih zaporedij. Predhodno razviti RNA-regulatorji ne izkoriščajo tega sekvenčnega prostora in imajo majhen dinamični razpon za modulacijo signala (55x ojačanje RNA-aktivatorjev v primerjavi s 350x ojačanjem proteinskih transkripcijskih regulatorjev) ter majhne sete ortogonalnih elementov z višjim številom prečnih interakcij, kar izvira iz omejitev pri njihovem oblikovanju. Temeljijo na naravnih riboregulatorjih, kjer utišanje izražanja proteina izvira iz vezave na mesto RBS, pri čemer sprožilna RNA sestoji iz zaporedja RBS, ki nadomesti represor [2, 3].