RNA干渉
RNAiはバイオテクノロジー分野で応用されており、他の分野でも商業化が近い。ニコチンを含まないタバコ、カフェインを含まないコーヒー、栄養素を強化した野菜、低アレルゲンの作物など、RNAiを利用した新たな作物が発されている。遺伝子改変されたリンゴArctic Apples(英語版)は2015年にFDAの承認を受けた。このリンゴはPPO(ポリフェノールオキシダーゼ(英語版))遺伝子をRNAiによって抑制することで、果実を切った後の褐変が起こらないようになっている。PPOがサイレンシングされたリンゴは、クロロゲン酸を標準的なキノン産物へと変換することができないため、変色が起こらない。
作物学におけるRNAiの応用には、ストレス耐性の付与や栄養素の強化などの改善などいくつかの可能性がある。RNAiはC3植物の生産性の向上のための光呼吸の阻害のほか、早期の開花、成熟や老化の遅れ、休眠の解除、ストレスに強い植物、自家不和合性の克服などの誘導に有用である可能性がある。
mRNAの3' UTRには、転写後にRNAiを引き起こす調節配列が存在することが多い。こうした3' UTRには、miRNAの結合部位と調節タンパク質の結合部位の双方が存在することが多い。miRNAは3' UTR内の特定の部位に結合することで、翻訳の阻害または転写産物の分解によって遺伝子発現を低下させる。また、3' UTRにはmRNAの発現を阻害するリプレッサータンパク質が結合するサイレンサー領域が存在する場合もある。
miRNAの配列とアノテーションがアーカイブされているウェブサイトmiRBase(英語版)には、2014年時点で233の生物種の28,645種類のエントリが登録されている。miRNAには平均して約400種類の標的mRNAが存在する(数百の遺伝子の発現に影響を与える)ことが予測されている。
この部位はsiRNAが標的mRNAへ結合する際の核形成部位となると考えられている。ガイド鎖の5'末端または3'末端のミスマッチによる阻害効果の解析からは、ガイド鎖の5'末端は標的mRNAとのマッチングと結合を担う一方で、3'末端は標的mRNAをRISCが切断を行いやすい領域へ物理的に配置をする役割を担っている可能性が高いことが示されている。
活性化されたRISC複合体が細胞内のmRNA標的をどのように見つけているのかに関しては未解明である。切断過程と翻訳との関連性が提唱されているが、標的mRNAの翻訳はRNAiを介した分解に必要不可欠なものではない。事実、RNAiは翻訳されていない標的mRNAに対してより効率的に働いている可能性がある。Argonauteタンパク質はP-body(英語版)(cytoplasmic body、GW bodyとも)と呼ばれる細胞質の特定の領域に局在している。この領域ではmRNAの分解が高率で行われており、miRNAの活性もP-bodyに集中している。P-bodyの破壊によってRNAiの効率が低下することから、この部位がRNAi過程に重要であることが示唆される。
RNAi経路の構成要素は、多くの真核生物においてゲノムの組織化と構造の維持に利用されている。ヒストンの修飾とそれに関連したヘテロクロマチン形成の誘導は、転写前段階で遺伝子をダウンレギュレーションする役割を果たす。この過程はRNA誘導転写サイレンシング(英語版)(RITS)と呼ばれ、RITS複合体と呼ばれるタンパク質複合体によって行われる。分裂酵母Schizosaccharomyces pombeでは、この複合体にはArgonaute、クロモドメインタンパク質Chp1、そしてTas3と呼ばれる機能未知タンパク質が含まれる。ヘテロクロマチン領域の誘導と拡大にはArgonauteとRdRPタンパク質が必要である。これらの遺伝子を欠失させた分裂酵母は、ヒストンメチル化(英語版)とセントロメア形成が破壊され、細胞分裂の進行は遅くなるか、もしくは後期の段階で停止する。またある場合には、ヒストン修飾と関係した同様の過程によって遺伝子の転写がアップレギュレーションされることも観察されている。
RITS複合体がヘテロクロマチンの形成や組織化を誘導する機構の詳細は未解明である。