Uptake and cell-cell transport of RNAi in animals
- Reference number
- ICA08-0002
- Start and end dates
- 090910-141231
- Amount granted
- 3 000 000 SEK
- Administrative organization
- Uppsala University
- Research area
- Life Sciences
Summary
RNA interference (RNAi), RNA-induced sequence-specific degradation of mRNA, is an important tool for gene discovery and holds great promise as treatment for diseases. However, efficient delivery is a problem, much due to the poor knowledge of RNA import and cell-cell spreading mechanisms. In the nematode C. elegans, a number of factors involved in this process have been identified, including several endosomal proteins. One of these is the newly discovered SID-5 protein. As with other endosomal proteins implicated in RNA transport, its mechanism of action is not known. Here, I propose to use SID-5 as a model to understand how the endocytic machinery, which is well conserved in animals, is involved in uptake and spreading of RNAi. This will be analyzed by identifying proteins and/or RNA that interact with SID-5 and further characterization of these interactions. I will also carry out a mutant screen to identify genes required both for spreading of RNAi and fundamental biological processes, such as growth, development and embryo production. By identifying and characterizing such genes I expect to get clues to the natural roles of RNAi spreading, which remains unknown. Together, the results from these experiments will increase knowledge about how and why RNAi triggers are imported into and transported between cells in animals, still an elusive area of research. In extension, these results can help improve delivery strategies for therapeutic RNAi.
Popular science description
Trots att det bara gått drygt tio år sedan upptäckten av RNA-interferens (RNAi) har detta fenomen redan fått enormt genomslag inom såväl grundforskningen som i utvecklingen av nya läkemedel. RNAi, dvs. sekvensspecifik nedbrytning av proteinkodande budbärar-RNA (mRNA) förmedlas genom mycket korta RNA-sekvenser, endast ca 21 nukleotider långa. Genom basparning till komplementära mRNA ger dessa små RNA specificitet till ett medföljande proteinkomplex som förstör mRNAt (eller blockerar dess translation) och därigenom minskar uttrycket av motsvarande protein. På detta sätt styr små RNA många olika livsnödvändiga processer i de flesta eukaryota organismer, inklusive djur och växter. Dessutom har RNAi tack vare sin specificitet och effektivitet stor potential som läkemedel genom att t.ex. minska produktionen av ett sjukdomsrelaterat protein. Kliniska studier av RNAi-baserade läkemedel mot förkylningsvirus och ögonsjukdomen makuladegeneration (gula fläcken-sjukan) pågår redan. Ett stort problem är dock effektiv administration, dvs. att få in RNAi-läkemedlet i de celler och vävnader där de behövs. Detta gör att användning av RNAi-baserade läkemedel för närvarande är begränsad till lättåtkomliga organ såsom ögat (genom injektion) och luftvägarna (inhalation). Flera avgörande upptäckter under de senaste åren har gjort att vi idag vet relativt mycket om hur små RNA bildas och styr proteinnivåer inuti en cell. Däremot är kunskapen om hur RNA tas upp av och transporteras mellan celler fortfarande mycket bristfällig. Kartläggning av denna RNA-transport är viktig av flera orsaker. Ökad kunskap om hur celler tar upp RNA är helt nödvändig om RNAi skall få utbredd användning som läkemedel. Minst lika viktigt är dock att förstå vad RNA-transport spelar för naturlig roll i djur, något som idag är helt okänt. Celler kommunicerar med varandra genom att en mängd olika makromolekyler, t.ex. hormoner och proteiner, och det är möjligt att denna kommunikation också sker via RNA. Min forskning syftar till att förstå hur och varför RNA tas upp av och transporteras mellan celler i djur. För detta använder jag rundmasken Caenorhabditis elegans. Med sin korta generationstid och många molekylära verktyg är C. elegans är en utmärkt modellorganism för att studera olika biologiska processer i djur. Dessutom upptäcktes RNAi och RNAi-transport först i C. elegans och många proteiner som behövs för RNAi-transport i maskar finns också bevarade i människan.