Procesiranje celičnih informacij s sintetičnimi RNA napravami - Revision history

Maruša Prolič-Kalinšek: Undo revision 12191 by Maruša Prolič-Kalinšek (Talk)

2017-01-09T20:12:27Z

Undo revision 12191 by Maruša Prolič-Kalinšek (Talk)

← Older revision		Revision as of 20:12, 9 January 2017
Line 1:		Line 1:
	[http://science.sciencemag.org/content/322/5900/456 Higher-Order Cellular Information Processing with Synthetic RNA Devices]		[http://science.sciencemag.org/content/322/5900/456 Higher-Order Cellular Information Processing with Synthetic RNA Devices]

	= '''Uvod''' =		'''Uvod'''

	Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.		Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.

Maruša Prolič-Kalinšek at 20:11, 9 January 2017

2017-01-09T20:11:47Z

← Older revision		Revision as of 20:11, 9 January 2017
Line 1:		Line 1:
	[http://science.sciencemag.org/content/322/5900/456 Higher-Order Cellular Information Processing with Synthetic RNA Devices]		[http://science.sciencemag.org/content/322/5900/456 Higher-Order Cellular Information Processing with Synthetic RNA Devices]

	'''Uvod'''		= '''Uvod''' =

	Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.		Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.

Timbozic at 20:40, 19 December 2016

2016-12-19T20:40:07Z

← Older revision		Revision as of 20:40, 19 December 2016
Line 47:		Line 47:
	'''Literatura'''		'''Literatura'''

	[1] [http://science.sciencemag.org/content/322/5900/456 M. N. Win in C. D. Smolke. “Higher-order cellular information processing with synthetic RNA devices.” Science 2008, 322, 456-460.]		[1] [http://science.sciencemag.org/content/322/5900/456 M. N. Win in C. D. Smolke. “Higher-order cellular information processing with synthetic RNA devices.” ''Science'' 2008, 322, 456-460.]

	[2] [http://www.pnas.org/content/104/36/14283.full M.N. Win in C.D. Smolke. “A modular and extensible RNA-based gene regulatory platform for engineering cellular function.” PNAS 2007, 104, 14283-14288.]		[2] [http://www.pnas.org/content/104/36/14283.full M.N. Win in C.D. Smolke. “A modular and extensible RNA-based gene regulatory platform for engineering cellular function.” ''PNAS'' 2007, 104, 14283-14288.]

	[3] [http://science.sciencemag.org/content/suppl/2008/10/16/322.5900.453.DC1 M. N. Win in C. D. Smolke. “Higher-order cellular information processing with synthetic RNA devices.” Science 2008, dodatno gradivo.]		[3] [http://science.sciencemag.org/content/suppl/2008/10/16/322.5900.453.DC1 M. N. Win in C. D. Smolke. “Higher-order cellular information processing with synthetic RNA devices.” ''Science'' 2008, dodatno gradivo.]

	[4] [https://books.google.si/books?id=wzAPgK1ulBQC&printsec=copyright&hl=sl#v=onepage&q&f=false M.N. Win in C.D. Smolke. The Metabolic Pathway Engineering Handbook: Regulating Gene Expression through Engineered RNA Technologies. London, New York: Taylor and Francis group 2009, str. 8-1-8-13.]		[4] [https://books.google.si/books?id=wzAPgK1ulBQC&printsec=copyright&hl=sl#v=onepage&q&f=false M.N. Win in C.D. Smolke. ''The Metabolic Pathway Engineering Handbook: Regulating Gene Expression through Engineered RNA Technologies.'' London, New York: Taylor and Francis group 2009, str. 8-1-8-13.]

	[[Seminarji SB 2016/17]]		[[Seminarji SB 2016/17]]

Luka Kavčič at 15:37, 19 December 2016

2016-12-19T15:37:39Z

← Older revision		Revision as of 15:37, 19 December 2016
Line 54:		Line 54:

	[4] [https://books.google.si/books?id=wzAPgK1ulBQC&printsec=copyright&hl=sl#v=onepage&q&f=false M.N. Win in C.D. Smolke. The Metabolic Pathway Engineering Handbook: Regulating Gene Expression through Engineered RNA Technologies. London, New York: Taylor and Francis group 2009, str. 8-1-8-13.]		[4] [https://books.google.si/books?id=wzAPgK1ulBQC&printsec=copyright&hl=sl#v=onepage&q&f=false M.N. Win in C.D. Smolke. The Metabolic Pathway Engineering Handbook: Regulating Gene Expression through Engineered RNA Technologies. London, New York: Taylor and Francis group 2009, str. 8-1-8-13.]

			[[Seminarji SB 2016/17]]

Timbozic at 11:52, 19 December 2016

2016-12-19T11:52:06Z

← Older revision		Revision as of 11:52, 19 December 2016
Line 5:		Line 5:
	Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.		Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.

	== '''Sintetične RNA naprave''' ==		= '''Sintetične RNA naprave''' =

	Podobno kot proteini lahko tudi sintetične RNA naprave pretvarjajo vhodne informacije v izhodne signale. V celičnih sistemih vhodne informacije navadno predstavljajo endogene ali eksogene signalne molekule, ki lahko tvorijo interakcije z RNA napravo, ta pa glede na tip signalne molekule izvrši ustrezno funkcijo. Običajno sproži ali pa zavre translacijo in posledično produkcijo izhodnega signala oziroma tarčnega proteina. Glede na funkcijo delimo sintetične RNA naprave na različna logična vrata (IN, NE-ALI, NE-IN ali ALI), filtre signalov, ojačevalce signalov in logična vrata, ki izkazujejo kooperativnost [1].		Podobno kot proteini lahko tudi sintetične RNA naprave pretvarjajo vhodne informacije v izhodne signale. V celičnih sistemih vhodne informacije navadno predstavljajo endogene ali eksogene signalne molekule, ki lahko tvorijo interakcije z RNA napravo, ta pa glede na tip signalne molekule izvrši ustrezno funkcijo. Običajno sproži ali pa zavre translacijo in posledično produkcijo izhodnega signala oziroma tarčnega proteina. Glede na funkcijo delimo sintetične RNA naprave na različna logična vrata (IN, NE-ALI, NE-IN ali ALI), filtre signalov, ojačevalce signalov in logična vrata, ki izkazujejo kooperativnost [1].
Line 15:		Line 15:
	S pomočjo zgoraj opisanega splošnega ogrodja in izbire začetne konformacije ribocima je mogoče sestaviti kompleksnejše sintetične RNA naprave z več kot enim vhodnim signalom. Ena izmed takih naprav je RNA naprava SI 1, ki vsebuje dva ločena ribocima, vezana v dve regiji 3' UTR konca tarčnega gena, vsak izmed njiju pa ima vezano senzorično komponento (RNA aptamer). RNA naprava SI 1 omogoča torej vgradnjo dveh različnih začetnih konformacij ribocima (RNA naprava ON ali OFF), pod kontrolo dveh enakih ali različnih vhodnih signalnih molekul. RNA napravi SI 2 in SI 3 pa sta sestavljeni iz enega ribocima, vezanega v 3' UTR konec tarčnega gena, nanj pa sta pripeti dve senzorični komponenti. Slednji sta lahko preko RNA vmesnika vezani vzporedno (na oba konca ribocima) ali zaporedno (ena na drugo). RNA napravi SI 2 in SI 3 tako omogočata vgradnjo ene začetne konformacije ribocima pod kontrolo dveh različnih ali enakih vhodnih molekul na dva različna načina [1].		S pomočjo zgoraj opisanega splošnega ogrodja in izbire začetne konformacije ribocima je mogoče sestaviti kompleksnejše sintetične RNA naprave z več kot enim vhodnim signalom. Ena izmed takih naprav je RNA naprava SI 1, ki vsebuje dva ločena ribocima, vezana v dve regiji 3' UTR konca tarčnega gena, vsak izmed njiju pa ima vezano senzorično komponento (RNA aptamer). RNA naprava SI 1 omogoča torej vgradnjo dveh različnih začetnih konformacij ribocima (RNA naprava ON ali OFF), pod kontrolo dveh enakih ali različnih vhodnih signalnih molekul. RNA napravi SI 2 in SI 3 pa sta sestavljeni iz enega ribocima, vezanega v 3' UTR konec tarčnega gena, nanj pa sta pripeti dve senzorični komponenti. Slednji sta lahko preko RNA vmesnika vezani vzporedno (na oba konca ribocima) ali zaporedno (ena na drugo). RNA napravi SI 2 in SI 3 tako omogočata vgradnjo ene začetne konformacije ribocima pod kontrolo dveh različnih ali enakih vhodnih molekul na dva različna načina [1].

	== '''Sintetične RNA naprave s funkcijo logičnih vrat''' ==		= '''Sintetične RNA naprave s funkcijo logičnih vrat''' =

	Za izgradnjo sintetičnih RNA naprav je bil pripravljen univerzalni vektor pRzS z reporterskim rumenim fluorescirajočim proteinom (yEGFP) pod kontrolo močnega inducibilnega promotorja GAL1-10. Vse DNA matrice RNA gradnikov so bile pripravljene z metodo PCR in vstavljene v 3' UTR regijo reporterskega proteina preko ustreznih restrikcijskih mest. Na ta način so bila pripravljena logična vrata IN, NE-ALI, NE-IN in ALI, njihova ustreznost pa je bila testirana v posebnem sevu ''Saccharomyces cerevisiae'' [3].		Za izgradnjo sintetičnih RNA naprav je bil pripravljen univerzalni vektor pRzS z reporterskim rumenim fluorescirajočim proteinom (yEGFP) pod kontrolo močnega inducibilnega promotorja GAL1-10. Vse DNA matrice RNA gradnikov so bile pripravljene z metodo PCR in vstavljene v 3' UTR regijo reporterskega proteina preko ustreznih restrikcijskih mest. Na ta način so bila pripravljena logična vrata IN, NE-ALI, NE-IN in ALI, njihova ustreznost pa je bila testirana v posebnem sevu ''Saccharomyces cerevisiae'' [3].
Line 41:		Line 41:
	Poleg logičnih vrat IN pa kooperativnost izkazujejo tudi logična vrata, ki vsebujejo aktiven ribocim pred vezavo vhodne molekule (RNA naprava ON) in imajo dve zaporedno vezani senzorični komponenti, ki lahko vežeta dve enaki vhodni molekuli teofilina. Senzorični komponenti povezuje RNA vmesnik, katerega struktura daje večjo afiniteto do vhodne molekule zadnji senzorični komponenti. Posledično se prva molekula teofilina veže na zadnjo senzorično komponento, kar privede do povečanja efektivne afinitete v prvi senzorični komponenti, to pa olajša vezavo druge molekule teofilina. Ob vezavi obeh molekul pride do inaktivacije ribocima in visoko proizvodnjo yEGFP. Z modificiranjem posameznih senzoričnih komponent in RNA vmesnika lahko spreminjamo stopnjo kooperativnosti. Na tak način je bila pripravljena sintetična RNA naprava s pozitivno kooperativnostjo in Hillovim koeficientom, ki je znašal 1,65 [1].		Poleg logičnih vrat IN pa kooperativnost izkazujejo tudi logična vrata, ki vsebujejo aktiven ribocim pred vezavo vhodne molekule (RNA naprava ON) in imajo dve zaporedno vezani senzorični komponenti, ki lahko vežeta dve enaki vhodni molekuli teofilina. Senzorični komponenti povezuje RNA vmesnik, katerega struktura daje večjo afiniteto do vhodne molekule zadnji senzorični komponenti. Posledično se prva molekula teofilina veže na zadnjo senzorično komponento, kar privede do povečanja efektivne afinitete v prvi senzorični komponenti, to pa olajša vezavo druge molekule teofilina. Ob vezavi obeh molekul pride do inaktivacije ribocima in visoko proizvodnjo yEGFP. Z modificiranjem posameznih senzoričnih komponent in RNA vmesnika lahko spreminjamo stopnjo kooperativnosti. Na tak način je bila pripravljena sintetična RNA naprava s pozitivno kooperativnostjo in Hillovim koeficientom, ki je znašal 1,65 [1].

	== '''Zaključek''' ==		= '''Zaključek''' =

	Sintetične RNA naprave v zadnjih letih postajajo odmevno orodje sintezne biologije. Za pripravo poljubnih sintetičnih RNA naprav je bila osnovana univerzalna metodologija in načini sestavljanja treh osnovnih gradnikov. Sodobne RNA naprave imajo lahko funkcijo logičnih vrat (IN, NE-ALI, NE-IN ali ALI), filtriranja signalov in logičnih vrat z kooperativno vezavo vhodnih molekul. Vpliv sintetične RNA naprave na tarčni gen določajo 3 kontrolne točke. Z izbiro promotorja pod katerim je RNA naprava zapisana na plazmidu uravnavamo nivo njenega izražanja in s tem tudi izražanje tarčnega proteina. S spreminjanjem RNA vmesnika, ki povezuje ribocim, in senzorično komponento, določamo konformacijo ribocima pred vezavo vhodne molekule (RNA naprava ON ali OFF). S spreminjanjem senzoričnih komponent ter RNA vmesnika, ki povezuje zaporedno vezani senzorični komponenti pa določamo kooperativnost vezave. Širok nabor funkcij, potencialne aplikacije in nastanek patenta nakazujejo na zanimivo prihodnost sintetičnih RNA naprav.		Sintetične RNA naprave v zadnjih letih postajajo odmevno orodje sintezne biologije. Za pripravo poljubnih sintetičnih RNA naprav je bila osnovana univerzalna metodologija in načini sestavljanja treh osnovnih gradnikov. Sodobne RNA naprave imajo lahko funkcijo logičnih vrat (IN, NE-ALI, NE-IN ali ALI), filtriranja signalov in logičnih vrat z kooperativno vezavo vhodnih molekul. Vpliv sintetične RNA naprave na tarčni gen določajo 3 kontrolne točke. Z izbiro promotorja pod katerim je RNA naprava zapisana na plazmidu uravnavamo nivo njenega izražanja in s tem tudi izražanje tarčnega proteina. S spreminjanjem RNA vmesnika, ki povezuje ribocim, in senzorično komponento, določamo konformacijo ribocima pred vezavo vhodne molekule (RNA naprava ON ali OFF). S spreminjanjem senzoričnih komponent ter RNA vmesnika, ki povezuje zaporedno vezani senzorični komponenti pa določamo kooperativnost vezave. Širok nabor funkcij, potencialne aplikacije in nastanek patenta nakazujejo na zanimivo prihodnost sintetičnih RNA naprav.

Timbozic at 11:47, 19 December 2016

2016-12-19T11:47:28Z

← Older revision		Revision as of 11:47, 19 December 2016
Line 47:		Line 47:
	'''Literatura'''		'''Literatura'''

	[1] M. N. Win in C. D. Smolke. “Higher-order cellular information processing with synthetic RNA devices.” Science 2008, 322, 456-460.		[1] [http://science.sciencemag.org/content/322/5900/456 M. N. Win in C. D. Smolke. “Higher-order cellular information processing with synthetic RNA devices.” Science 2008, 322, 456-460.]

	[2] M.N. Win in C.D. Smolke. “A modular and extensible RNA-based gene regulatory platform for engineering cellular function.” PNAS 2007, 104, 14283-14288.		[2] [http://www.pnas.org/content/104/36/14283.full M.N. Win in C.D. Smolke. “A modular and extensible RNA-based gene regulatory platform for engineering cellular function.” PNAS 2007, 104, 14283-14288.]

	[3] M. N. Win in C. D. Smolke. “Higher-order cellular information processing with synthetic RNA devices.” Science 2008, dodatno gradivo.		[3] [http://science.sciencemag.org/content/suppl/2008/10/16/322.5900.453.DC1 M. N. Win in C. D. Smolke. “Higher-order cellular information processing with synthetic RNA devices.” Science 2008, dodatno gradivo.]

	[4] M.N. Win in C.D. Smolke. The Metabolic Pathway Engineering Handbook: Regulating Gene Expression through Engineered RNA Technologies. London, New York: Taylor and Francis group 2009, str. 8-1-8-13.		[4] [https://books.google.si/books?id=wzAPgK1ulBQC&printsec=copyright&hl=sl#v=onepage&q&f=false M.N. Win in C.D. Smolke. The Metabolic Pathway Engineering Handbook: Regulating Gene Expression through Engineered RNA Technologies. London, New York: Taylor and Francis group 2009, str. 8-1-8-13.]

Timbozic at 11:41, 19 December 2016

2016-12-19T11:41:46Z

← Older revision		Revision as of 11:41, 19 December 2016
Line 1:		Line 1:
	~~Higher-Order Cellular Information Processing with Synthetic RNA Devices~~ [http://science.sciencemag.org/content/322/5900/456]		[http://science.sciencemag.org/content/322/5900/456 Higher-Order Cellular Information Processing with Synthetic RNA Devices]

	'''Uvod'''		'''Uvod'''

Timbozic at 11:38, 19 December 2016

2016-12-19T11:38:44Z

← Older revision		Revision as of 11:38, 19 December 2016
Line 1:		Line 1:
	Higher-Order Cellular Information Processing with Synthetic RNA Devices [http://science.sciencemag.org/content/322/5900/456]		Higher-Order Cellular Information Processing with Synthetic RNA Devices [http://science.sciencemag.org/content/322/5900/456]

			'''Uvod'''

	Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.		Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.

Timbozic at 11:37, 19 December 2016

2016-12-19T11:37:13Z

Timbozic: /* Sintetične RNA naprave */

2016-12-19T11:35:50Z

Sintetične RNA naprave

← Older revision		Revision as of 11:35, 19 December 2016
Line 3:		Line 3:

	Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.		Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.



Line 14:		Line 15:

	S pomočjo zgoraj opisanega splošnega ogrodja in izbire začetne konformacije ribocima je mogoče sestaviti kompleksnejše sintetične RNA naprave z več kot enim vhodnim signalom. Ena izmed takih naprav je RNA naprava SI 1, ki vsebuje dva ločena ribocima, vezana v dve regiji 3' UTR konca tarčnega gena, vsak izmed njiju pa ima vezano senzorično komponento (RNA aptamer). RNA naprava SI 1 omogoča torej vgradnjo dveh različnih začetnih konformacij ribocima (RNA naprava ON ali OFF), pod kontrolo dveh enakih ali različnih vhodnih signalnih molekul. RNA napravi SI 2 in SI 3 pa sta sestavljeni iz enega ribocima, vezanega v 3' UTR konec tarčnega gena, nanj pa sta pripeti dve senzorični komponenti. Slednji sta lahko preko RNA vmesnika vezani vzporedno (na oba konca ribocima) ali zaporedno (ena na drugo). RNA napravi SI 2 in SI 3 tako omogočata vgradnjo ene začetne konformacije ribocima pod kontrolo dveh različnih ali enakih vhodnih molekul na dva različna načina [1].		S pomočjo zgoraj opisanega splošnega ogrodja in izbire začetne konformacije ribocima je mogoče sestaviti kompleksnejše sintetične RNA naprave z več kot enim vhodnim signalom. Ena izmed takih naprav je RNA naprava SI 1, ki vsebuje dva ločena ribocima, vezana v dve regiji 3' UTR konca tarčnega gena, vsak izmed njiju pa ima vezano senzorično komponento (RNA aptamer). RNA naprava SI 1 omogoča torej vgradnjo dveh različnih začetnih konformacij ribocima (RNA naprava ON ali OFF), pod kontrolo dveh enakih ali različnih vhodnih signalnih molekul. RNA napravi SI 2 in SI 3 pa sta sestavljeni iz enega ribocima, vezanega v 3' UTR konec tarčnega gena, nanj pa sta pripeti dve senzorični komponenti. Slednji sta lahko preko RNA vmesnika vezani vzporedno (na oba konca ribocima) ali zaporedno (ena na drugo). RNA napravi SI 2 in SI 3 tako omogočata vgradnjo ene začetne konformacije ribocima pod kontrolo dveh različnih ali enakih vhodnih molekul na dva različna načina [1].



	== '''Sintetične RNA naprave s funkcijo logičnih vrat''' ==		== '''Sintetične RNA naprave s funkcijo logičnih vrat''' ==

← Older revision		Revision as of 11:37, 19 December 2016
Line 3:		Line 3:

	Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.		Inženirstvo je široka disciplina, ki zajema številne panoge med katerimi je v zadnjih nekaj letih vedno več pozornosti namenjeno biološkim sistemom. Sposobnost bioloških sistemov prenosa informacij med živimi sistemi in znotraj njih, v kombinaciji z inženirskim pristopom nudi nove načine regulacije izražanja genov in s tem povezanih potencialnih možnosti zdravljenja. Pri tem imajo ključno vlogo proteini, ki v različnih kombinacijah lahko tvorijo nekakšna biološka vezja, odgovorna za procesiranje specifične informacije. Vzporedno s proteini pa podobno funkcijo prevzemajo tudi sintetične RNA naprave.



	== '''Sintetične RNA naprave''' ==		== '''Sintetične RNA naprave''' ==
Line 19:		Line 17:

	Za izgradnjo sintetičnih RNA naprav je bil pripravljen univerzalni vektor pRzS z reporterskim rumenim fluorescirajočim proteinom (yEGFP) pod kontrolo močnega inducibilnega promotorja GAL1-10. Vse DNA matrice RNA gradnikov so bile pripravljene z metodo PCR in vstavljene v 3' UTR regijo reporterskega proteina preko ustreznih restrikcijskih mest. Na ta način so bila pripravljena logična vrata IN, NE-ALI, NE-IN in ALI, njihova ustreznost pa je bila testirana v posebnem sevu ''Saccharomyces cerevisiae'' [3].		Za izgradnjo sintetičnih RNA naprav je bil pripravljen univerzalni vektor pRzS z reporterskim rumenim fluorescirajočim proteinom (yEGFP) pod kontrolo močnega inducibilnega promotorja GAL1-10. Vse DNA matrice RNA gradnikov so bile pripravljene z metodo PCR in vstavljene v 3' UTR regijo reporterskega proteina preko ustreznih restrikcijskih mest. Na ta način so bila pripravljena logična vrata IN, NE-ALI, NE-IN in ALI, njihova ustreznost pa je bila testirana v posebnem sevu ''Saccharomyces cerevisiae'' [3].



	== '''Logična vrata IN''' ==		== '''Logična vrata IN''' ==

	Sintetična RNA naprava s funkcijo logičnih vrat IN je bila pripravljena po principu RNA naprave SI 1. Pri tem sta bila oba ribocima pred vezavo vhodne molekule v aktivni konformaciji (RNA naprava ON), senzorski komponenti pa sta omogočali vezavo dveh različnih vhodnih molekul, teofilina in tetraciklina. Ob vezavi specifične vhodne molekule pride do inaktivacije ustreznega ribocima. Ker je za cepitev in inaktivacijo transkripta tarčnega gena potreben le en aktivni ribocim, je do visoke proizvodnje yEGFP je prišlo le v primeru inaktivacije obeh ribocimov, torej ob vezavi obeh vhodnih molekul [1].		Sintetična RNA naprava s funkcijo logičnih vrat IN je bila pripravljena po principu RNA naprave SI 1. Pri tem sta bila oba ribocima pred vezavo vhodne molekule v aktivni konformaciji (RNA naprava ON), senzorski komponenti pa sta omogočali vezavo dveh različnih vhodnih molekul, teofilina in tetraciklina. Ob vezavi specifične vhodne molekule pride do inaktivacije ustreznega ribocima. Ker je za cepitev in inaktivacijo transkripta tarčnega gena potreben le en aktivni ribocim, je do visoke proizvodnje yEGFP je prišlo le v primeru inaktivacije obeh ribocimov, torej ob vezavi obeh vhodnih molekul [1].


	== '''Logična vrata NE-ALI''' ==		== '''Logična vrata NE-ALI''' ==

	Na enak način so kot logična vrata IN je bila narejena tudi sintetična RNA naprava s funkcijo logičnih vrat NE-ALI. Razlika je le v tem, da slednja vsebujejo oba ribocima pred vezavo v neaktivni konformaciji (RNA naprava OFF). To pomeni, da je proizvodnja yEGFP visoka le v primeru odsotnosti obeh vhodnih molekul [1].		Na enak način so kot logična vrata IN je bila narejena tudi sintetična RNA naprava s funkcijo logičnih vrat NE-ALI. Razlika je le v tem, da slednja vsebujejo oba ribocima pred vezavo v neaktivni konformaciji (RNA naprava OFF). To pomeni, da je proizvodnja yEGFP visoka le v primeru odsotnosti obeh vhodnih molekul [1].



	== '''Logična vrata NE-IN''' ==		== '''Logična vrata NE-IN''' ==

	Sintetična RNA naprava s funkcijo logičnih vrat NE-IN je bila pripravljena po principu RNA naprave SI 2. Pri tem je bil ribocim pred vezavo vhodne molekule v neaktivni konformaciji (RNA naprava OFF), senzorski komponenti, vezani vzporedno preko dveh RNA vmesnikov na levo in desno zanko ribocima, pa sta omogočali vezavo dveh različnih vhodnih molekul, teofilina in tetraciklina. Do aktivacije ribocima pride le v primeru vezave obeh vhodnih molekul. To pomeni, da je v odsotnosti obeh vhodnih molekul oziroma vezave le ene izmed vhodnih molekul proizvodnja yEGFP vseskozi visoka, ob vezavi obeh vhodnih molekul pa je translacija popolnoma zavrta [1].		Sintetična RNA naprava s funkcijo logičnih vrat NE-IN je bila pripravljena po principu RNA naprave SI 2. Pri tem je bil ribocim pred vezavo vhodne molekule v neaktivni konformaciji (RNA naprava OFF), senzorski komponenti, vezani vzporedno preko dveh RNA vmesnikov na levo in desno zanko ribocima, pa sta omogočali vezavo dveh različnih vhodnih molekul, teofilina in tetraciklina. Do aktivacije ribocima pride le v primeru vezave obeh vhodnih molekul. To pomeni, da je v odsotnosti obeh vhodnih molekul oziroma vezave le ene izmed vhodnih molekul proizvodnja yEGFP vseskozi visoka, ob vezavi obeh vhodnih molekul pa je translacija popolnoma zavrta [1].


	== '''Kooperativnost vezave in logična vrata''' ==		== '''Kooperativnost vezave in logična vrata''' ==
Line 47:		Line 39:

	Poleg logičnih vrat IN pa kooperativnost izkazujejo tudi logična vrata, ki vsebujejo aktiven ribocim pred vezavo vhodne molekule (RNA naprava ON) in imajo dve zaporedno vezani senzorični komponenti, ki lahko vežeta dve enaki vhodni molekuli teofilina. Senzorični komponenti povezuje RNA vmesnik, katerega struktura daje večjo afiniteto do vhodne molekule zadnji senzorični komponenti. Posledično se prva molekula teofilina veže na zadnjo senzorično komponento, kar privede do povečanja efektivne afinitete v prvi senzorični komponenti, to pa olajša vezavo druge molekule teofilina. Ob vezavi obeh molekul pride do inaktivacije ribocima in visoko proizvodnjo yEGFP. Z modificiranjem posameznih senzoričnih komponent in RNA vmesnika lahko spreminjamo stopnjo kooperativnosti. Na tak način je bila pripravljena sintetična RNA naprava s pozitivno kooperativnostjo in Hillovim koeficientom, ki je znašal 1,65 [1].		Poleg logičnih vrat IN pa kooperativnost izkazujejo tudi logična vrata, ki vsebujejo aktiven ribocim pred vezavo vhodne molekule (RNA naprava ON) in imajo dve zaporedno vezani senzorični komponenti, ki lahko vežeta dve enaki vhodni molekuli teofilina. Senzorični komponenti povezuje RNA vmesnik, katerega struktura daje večjo afiniteto do vhodne molekule zadnji senzorični komponenti. Posledično se prva molekula teofilina veže na zadnjo senzorično komponento, kar privede do povečanja efektivne afinitete v prvi senzorični komponenti, to pa olajša vezavo druge molekule teofilina. Ob vezavi obeh molekul pride do inaktivacije ribocima in visoko proizvodnjo yEGFP. Z modificiranjem posameznih senzoričnih komponent in RNA vmesnika lahko spreminjamo stopnjo kooperativnosti. Na tak način je bila pripravljena sintetična RNA naprava s pozitivno kooperativnostjo in Hillovim koeficientom, ki je znašal 1,65 [1].


	== '''Zaključek''' ==		== '''Zaključek''' ==

	Sintetične RNA naprave v zadnjih letih postajajo odmevno orodje sintezne biologije. Za pripravo poljubnih sintetičnih RNA naprav je bila osnovana univerzalna metodologija in načini sestavljanja treh osnovnih gradnikov. Sodobne RNA naprave imajo lahko funkcijo logičnih vrat (IN, NE-ALI, NE-IN ali ALI), filtriranja signalov in logičnih vrat z kooperativno vezavo vhodnih molekul. Vpliv sintetične RNA naprave na tarčni gen določajo 3 kontrolne točke. Z izbiro promotorja pod katerim je RNA naprava zapisana na plazmidu uravnavamo nivo njenega izražanja in s tem tudi izražanje tarčnega proteina. S spreminjanjem RNA vmesnika, ki povezuje ribocim, in senzorično komponento, določamo konformacijo ribocima pred vezavo vhodne molekule (RNA naprava ON ali OFF). S spreminjanjem senzoričnih komponent ter RNA vmesnika, ki povezuje zaporedno vezani senzorični komponenti pa določamo kooperativnost vezave. Širok nabor funkcij, potencialne aplikacije in nastanek patenta nakazujejo na zanimivo prihodnost sintetičnih RNA naprav.		Sintetične RNA naprave v zadnjih letih postajajo odmevno orodje sintezne biologije. Za pripravo poljubnih sintetičnih RNA naprav je bila osnovana univerzalna metodologija in načini sestavljanja treh osnovnih gradnikov. Sodobne RNA naprave imajo lahko funkcijo logičnih vrat (IN, NE-ALI, NE-IN ali ALI), filtriranja signalov in logičnih vrat z kooperativno vezavo vhodnih molekul. Vpliv sintetične RNA naprave na tarčni gen določajo 3 kontrolne točke. Z izbiro promotorja pod katerim je RNA naprava zapisana na plazmidu uravnavamo nivo njenega izražanja in s tem tudi izražanje tarčnega proteina. S spreminjanjem RNA vmesnika, ki povezuje ribocim, in senzorično komponento, določamo konformacijo ribocima pred vezavo vhodne molekule (RNA naprava ON ali OFF). S spreminjanjem senzoričnih komponent ter RNA vmesnika, ki povezuje zaporedno vezani senzorični komponenti pa določamo kooperativnost vezave. Širok nabor funkcij, potencialne aplikacije in nastanek patenta nakazujejo na zanimivo prihodnost sintetičnih RNA naprav.


	'''Literatura'''		'''Literatura'''