RNAi基因沉默机制

RNAi基因沉默机制

RNA干扰(RNA interference,RNAi)

RNA干扰是dsRNA介导认的特异性基因表达沉默 现象，是生物界一种古老而且进化上高度保守的基 因表达调节机制。 1998年首次发现将dsRNA注入线虫可特异性抑制 基因表达，并将这种由dsRNA引发的抑制特定基 因表达现象称为RNAi。 是由双链RNA(dsRNA)介导的、由特定酶参与 的特异性基因沉默现象,它在转录水平、转录后水 平和翻译水平上阻断基因的表达。 其实质是通过双链RNA使目的mRNA降解，从而 特异性地抑制目的蛋白表达。

RNA干扰(RNA interference,RNAi)

RNA干扰 (RNA interference, RNAi) 是真核生物 中的一种普遍现象，它在很多不同的生物过程中起 到非常重要的作用。这些过程包括发育调控，抵抗 病毒侵染，以及染色质修饰。RNAi的重要特征包 括Dicer切割产生小分子RNA和RNA诱导的沉默结 合(RNAinduced silencing complex, RISC)的 形成。RISC可以导致转录或转录后水平的基因沉 默。在植物中存在至少三种RNAi通路，这包括 siRNA介导的转录后水平的基因沉默，miRNA介 导的切割或翻译抑制和转录水平的基因沉默。转录 水平的基因沉默通常与染色质的修饰(DNA和 histone的甲基化)紧密相关。

RNAi的定义 目前对RNAi (RNA interference)的定义有很多种， 不同的资料对其定义的侧重点也不尽相同，如果将 RNAi看作一种生物学现象，可以有以下定义： ① RNAi是由dsRNA介导的由特定酶参与的特异性 基因沉默现象,它在转录水平、转录后水平和翻译水 平上阻断基因的表达。 ② RNAi是有dsRNA参与指导的，以外源和内源 mRNA为降解目标的转基因沉默现象。具有核苷酸 序列特异性的自我防御机制，是一种当外源基因导入 或病毒入侵后，细胞中与转基因或入侵病毒RNA同 源的基因发生共同基因沉默的现象。

RNAi的定义 如果将其作为一门生物技术，则定义为 ： ① RNAi 是指通过反义RNA与正链RNA 形成双链 RNA 特异性地抑制靶基因的现象,它通过人为地引 入与内源靶基因具有相同序列的双链RNA(有义RNA 和反义RNA) ,从而诱导内源靶基因的mRNA 降解, 达到阻止基因表达的目的。 ② RNAi是指体外人工合成的或体内的双链RNA (dsRNA)在细胞内特异性的将与之同源的 mRNA降解成21nt~23nt 的小片段，使相应的基 因沉默。 ③ RNAi是将与靶基因的mRNA 同源互补的双链 RNA(dsRNA ) 导入细胞,能特异性地降解该mRNA , 从而产生相应的功能表型缺失, 属于转录后水平的 基因沉默(post - transcriptional gene silence , PTGS)。

牵牛花中dsRNA介导查耳酮基因沉默模式

RNAi应答的基本特征 1 靶基因内源性序列不发生改变。 2 细胞质中靶mRNA水平下降，但细胞核

的 mRNA前体数量未受影响。 3 每个细胞仅需要少量分子就可对大量 mRNA发挥作用，提示存在某些放大 和/或 催化活性在起作用。 4 RNAi效应可以在线虫体内传播。

线虫体内的RNAi

线虫中RNAi效应的检测 (左面)两条线虫表现为绿色荧光蛋白(GFP)表达类型品系，该 品系含有一个普遍性表达的GFP报告基因重组质粒(带有核内定位 信号位点)。 (右面)喂食表达针对GFP的dsRNA的细菌后，整个虫体的GFP信 号消失。

RNAi机制示意图

RNAi相关的基因沉默通路示意

基因沉默的综合模型

RNAi的运用 RNAi主要通过在转录后(post-transcriptional)水平 阻断基因的表达，并借此研究基因的功能。同时 它为我们提供了一个治疗疾病的新途径。比如， 我们可以按拟定的方式来关闭(shutting off)非必需 或致病基因的功能。从理论上说，若能关闭致病 基因的表达则很多疾病将被治愈。动物实验已证 明，可以通过RNAi的方法使导致血胆固醇升高的 基因“沉默”;病毒性疾病，眼疾，心血管代谢 性疾病等方面的临床试验也正在进行中；这一方 法为病毒性肝炎、艾滋病和肿瘤等人类顽疾的治 疗指了一条新路。