Wszelkie informacje potrzebne do funkcjonowania poszczególnych komórek oraz organizmu jako całości są zgromadzone w jądrze komórkowym w postaci długich nici DNA, zawierających jednostki informacji – geny.
By zrealizować w praktyce teoretyczny plan zapisany w genach, potrzebne są białka o najrozmaitszych właściwościach – enzymy do przeprowadzania reakcji, receptory odbierające sygnały, przeciwciała chroniące przed bakteriami, białka mięśniowe niezbędne do poruszania się, białka tworzące kości i ścięgna w rodzaju kolagenu.
Jak wcześniej odkrył brytyjski noblista Francis Crick, nasz genom wysyła instrukcje potrzebne do wytwarzania białek z DNA w jądrze komórkowym do mechanizmu syntetyzującego białka w cytoplazmie. Zlecenia przenosi messenger RNA (mRNA). RNA to związek nieco podobny do DNA – ale różni się szczegółami budowy chemicznej i zwykle występuje w postaci pojedynczych nici, a nie skręconej pary nici, jak DNA.
Ludzki genom zawiera około 30 000 genów, z których każda komórka wykorzystuje tylko niewielką część z nich. Gdyby każdy gen próbował wytwarzać swoje białko, w komórce zapanowałaby anarchia – potrzebne są mechanizmy kontrolne. O tym, który gen dopuścić do głosu, decyduje proces transkrypcji – przekładania informacji z DNA na mRNA (zbadany ponad 40 lat temu przez francuskich noblistów Francoisa Jacoba i Jacquesa Monoda). Transkrypcja przebiega podobnie zarówno u ludzi jak i u bakterii. Wprowadzając do bakterii ludzkie DNA, można ją skłonić, by produkowała na przykład ludzkie białko potrzebne do leczenia chorób.
Około roku 1990 biolodzy molekularni zaczęli natrafiać na dziwne zjawiska. Najbardziej uderzające zaobserwowali biolodzy zajmujący się roślinami. Próbowali uzyskać petunie o intensywniej zabarwionych płatkach, wprowadzając do ich komórek gen powodujący wytwarzanie czerwonego pigmentu w kwiatach. Tymczasem zamiast poczerwienieć, płatki stały się zupełnie białe.
To zjawisko pozostawało tajemnicą aż do 19 lutego 1998 roku, gdy amerykańscy naukowcy, tegoroczni nobliści Andrew Z.Fire i Craig C.Mello ogłosili na łamach „Nature”, że istnieje mechanizm, który może degradować mRNA dla specyficznego genu. Mechanizm ten, wykryty podczas badań na nicieniu Caenorhabditis elegans, nazwano interferencją RNA. Jest włączany, gdy w komórce pojawia się nietypowe, dwuniciowe RNA. To „dziwne” RNA tworzy zwykłe („sensowne”) mRNA w połączeniu z RNA „antysensownym” – komplementarnym, czyli pasującym do mRNA).
Dwuniciowe RNA „anuluje zamówienie” – zostają zniszczone wszystkie fragmenty mRNA, niosące identyczną informacje co dwuniciowe RNA. W konsekwencji odpowiedni gen jest „wyciszany” – nie powstaje kodowane przez niego białko. W przypadku Caenorhabditis elegans wprowadzenie do jego komórek mRNA połączonego z nicią „antysensownego” RNA spowodowało zupełne zniesienie działania genu odpowiedzialnego za białko mięśniowe. To samo zjawisko zaobserwowano w przypadku innych genów. Dalsze eksperymenty obu Amerykanów wykazały, że interferencja RNA (zwana w skrócie RNAi) może się szerzyć wśród komórek, a nawet dziedziczyć. W procesie interferencji uczestniczy dwuniciowe RNA oraz wyspecjalizowane kompleksy białkowe – Dicer i RISC.
Zjawisko interferencji RNA zachodzi zarówno u roślin, jak ludzi i zwierząt. Ma ogromne znaczenie dla regulacji działania genów (ekspresji genów), pozwala się bronić przed infekcjami wirusowymi i kontrolować „skaczące geny” – geny, które samowolnie zmieniają miejsce w genomie i mogą narobić dużo zamieszania.
Interferencję RNA wykorzystuje się szeroko w badaniach podstawowych – dzięki niej można badać funkcjonowanie genów, by w przyszłości opracować skuteczne metody leczenia chorób genetycznych czy nowotworów, a także nowe odmiany zwierząt i roślin hodowlanych. W przypadku zwierząt udało się już „wyciszyć” gen odpowiedzialny za podwyższony poziom cholesterolu – być może w podobny sposób uda się zapobiegać np. chorobom serca u ludzi.
