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RNA干涉:沉默基因的机制及应用研究新进展


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国外医学遗传学分 册

20 0 2年

第 2 5卷

第 6期 

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RNA 干 涉 : 默 基 因 的 机 制 及 应 用 研 究 新 进 展  沉
孙 秀 菊 综述  孙 开来 审校  ( 国 医科 大 学遗 传教 研 室 , 宁 沈 阳 1 0 0 ) 中 辽 l0 1 
摘 要 : NA 干 涉 ( A  tree c , NAi是 一 种 由 双 链 R R RN i efrne R n ) NA(o besrn e  NA ,s NA) 动 的 序 列 特 异 性 基 因  d u l tad dR — dR 始 沉 默 机 制 , 泛 存 在 于 各 种 生 物 , 至 人 类 。对 R 广 乃 NAi 子 机 制 及生 物 学 意 义研 究 不 断 深 入 , 分 已发 现 了 许 多 参 与 R NAi 的基 因 
和蛋 白质( 类 )并证 明了 R 酶 , NAi 细 胞 分 化 及 生 物 发 育 密 切 相 关 。 同 时 R 与 NAi 是 一 种 研 究 基 因 表 达 调 控 和 基 因 功 能 强 有  也

力的工具 。本文就 R NAi 分 子 机 制 、 物 学 意 义 及 其 应 用 研 究 方 面 的新 进 展 做 一 介 绍 。 的 生  
关 键 词 : NA 干 涉 ; 因沉 默 ;发 育 ;基 因调 控  R 基 中 图 分 类 号 :R 9 . ;Q7 3 文 献 标 识 码 : 3 43 5 A 文 章 编 号 :1 0 — 0 8 2 0 ) 6 0 1 - 4 0 11 4 (0 2 0 —3 30 

随着 功 能 基 因组 学 时 代 的 到来 , 因 表达 调 控  基 及功 能 研 究 己成 为 生命 科 学领 域 的研 究 热 点 。代 表 
基 因 表达 调 控 的 新 概 念 E ie ei 应 运 而 生 , pg n t c也 它 





胚 胎 死 亡 , 而 将 通 常 用 作 对 照 的 有 义 RNA 然  

注 入 线 虫 体 内后 , 产 生 了与 反 义 R 却 NA 处 理 完 全 
相 同 的表 型 , 种 出乎 意料 的发 现 引 起 了 另外 两 位  这

是 指通 过 非 DNA 序 列 改变 的其 他 机 制 所致 的表 型  传递 。实质 上 它 包 括 不 同 水 平 的基 因 表 达 调 控 机 
制 。 近 年 来 发 现 的 RNA 干 涉 ( RNA itree c ,  ne frn e  RNAi 现 象 即 是 其 中 一 种 。RNAi 一 种 由 双 链  ) 是 R NA(o besrn e  d u l ta d d RNA,s — d RNA) 动 的 序 列  始 特异 性 基 因沉 默 机制 。 自从 1 9 9 5年 [在 秀 丽小 杆 线  1  

学 者 Fr i e和 MelL 的注 意 , 9 8年 他们 也 观 察 到  l  o3   19 有义或反义 R NA 单 独 应 用 均 可 以 抑 制 基 因表 达 ,  

更 有 意义 的 是他 们 将有 义 和 反 义 RNA 混 合 物用 于 
处 理 线 虫 , 沉 默 靶 基 因 的效 率 约 为 任 意 一 种链 的  其
十倍 , 之将 这 种 d R 随 s NA 抑 制 基 因 表达 的 现 象 称 
为 RNAi 。   1 2 d RNA 介 导 同 源 R .  s NA 的 降 解 — — 转 录 后 基  
因 沉 默 的 机 制 

虫 中首 次发 现 以来 , 们 已在 不 同 种 属 的 生物 中进  人 行 了广 泛 而 深 入 的研 究 , 果 证 实 RNAi 仅 存 在  结 不

于秀 丽小 杆 线 虫 , 存 在 于 昆 虫 、 蛙 、 鼠 、 至  也 青 小 乃
人 类 。RNAi 植 物 中共 抑 制 (o u pe s n 和 真  与 cs p rsi ) o

自从 R NAi 现 以来 , s 发 d RNA 如 何 高 效 特 异  地 沉 默 细胞 内 与其 同源 的基 因 成 为 人 们 关 注 的热  点 。 9 9年 Tu c l [将 d RNA 加 入 已证 实 存在  19 sh 等 4   s
RNAi 的果 蝇 胚 胎 提 取 物 中 , 果 发 现 d R 结 s NA 被 

菌 中基 因压 制 ( u l n ) q e ig 的转 录 后 基 因沉 默 机 制 密  l 切 相关 , 一 种古 老 而 又保 守 的机 制 。 0 1年 1   是 20 2月 2 1日出版 的《 c n e 将 RNAi 为 2 0 Si c》 e 列 0 1年科 学 十  大 突破 之 一 [ 。 可 见 作 为基 因 表 达 调 控 的重 要 机  2 ] 制 , NAi R 已得 到科 学 界 的认 同和 高度 重视 。 近年 来  对R NAi 子机 制 研究 不 断深 入 。已发 现 了许 多参  分
与 R NAi 基 因 和 蛋 白质 ( 类 ) 并 证 明 了 R 的 酶 , NAi  

剪 切成 2  ̄2 n 的小 RNA, 证 实靶 mR 1 3t 并 NA 被 降  解 ; mo d等  也 证 明 , 蝇 提 取 物 中小 RNA 介  Ha n 果 导 靶 mRNA 的降 解 。因此 提 出 了 RNAi 模式 : 的 即 
d RNA 被 处 理加 工 产生 2 ~2 n s 1 3 t的 RNA, 者通  后

过 序 列互 补介 导 mRNA 的剪切 降 解 。   d RNA 可 经 多 种 方 式 在 胞 核 或 胞 浆 中 产 生 , s   如 反 向重 复 DNA 序 列 的转 录 , 同时 合 成 有 义 和反  义 RNA; 毒 复 制 , 胞 或 病 毒 中 R 病 细 NA 依 赖 的 
RNA 聚 合 酶 ( NA  e e d n  NA  oy rs , R d p n e tR p lmea e 

与 细胞 分 化 及 生 物 发 育 密 切 相 关 , 有 重要 的生 物  具
学 意义 。同时 RNAi 也在 基 因 表达 调控 和 基 因 功能 

研 究 中发 挥重 要 作用 。  
I R   NAi 的分 子 机 制 
1 1 RNAi的 发 现   . 

R Rp 作 用 于 单 链 模 板 产 生 ; s d ) d RNA 也 可 以 是 外  源 提 供 的 , 线 虫浸 泡 于 含有 d R 将 s NA 的 溶 液 中 , 或  喂食 表 达 有 义 和 反 义 R NA 的 细 菌 [ , 可 使 d R— 6即 ] s   NA 导 入线 虫 体 内 。2 0 0 0年 至 2 0 0 1年 间 , 者 们通  学

19 9 5年 , o Gu Ⅲ等 将 反 义 p r1R a 一 NA 注入 秀 丽    线 虫 体 内 以研 究 该 基 因 功 能 , 到 了 预 期 的 结 果  得

过 遗 传 学 突 变 体筛 查 方法 发 现 了许 多诱 导 d RNA s  
收 稿 日期 ; 0 2 0 — 9 2 0 —2 1 

的 R Rp相 关 蛋 白基 因 。编码 Rd p相 关 蛋 白的基  d R 因主 要有 粗 糙脉 孢 菌 中 的 q e 1 q el gd f i t d 一 ( u ln   ei e 一 i cn   1 , 丽线 虫 中 的 E )秀 G0— , 及 植 物 中 的 S 2   1以 GS /

作 者 简 介 : 秀 菊 ( 9 5 )女 . 士 . 教 授  孙 16一. 博 副 资金项 目: 国家 重 点 基 础 研 究 项 目( 9 8 5 2 3  G1 9 0 1 0 )

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S E 17 其 确 切 作 用 机 制 尚不 清楚 , 般 认 为 可  D 一 [  ,  ̄ 一 能 通 过 与 R Rp相 似 的作 用 机 制 参 与 转 录后 基 因  d
沉 默 ( o tta s r t n l e es e c g P S)  P s r n ci i a g n  i n i , TG 。   po   l n

种 翻译 始 动 因 子 , 与 翻 译 始 动 的调 控 , 蛋 白 家  参 该
族 的成 员 之 一 已被 定 位 到 大 鼠细 胞 内质 网 中[ 但  1  ,
这 种蛋 白是 否与 哺乳 类 RNAi 有关 尚不 清楚 。  

RR d p可 使转 基 因产 生 大 量 d RNA, s 也可 使 不 成 熟 

在 突变 体 筛 查 中 还 发 现 RNA 依 赖 的 RNA 解  旋 酶超 家 族在 P TGS RNAi / 中发挥 重 要作 用 。目前  已鉴定 了该家 族 的一 些 成 员, 虫 中的 S 线 MG一 , 2 

或异 常加工 的有 义 R NA 合 成 d RNAL 可 利 用  s   1  ,
mRNA 的 剪 切 产 物 作 为 模 板 合 成 d RNA, 可 使  s 还
小 的干 涉性 R NA(mal nefr g R s l itrei   NA,i   n s RNA)  

c lmy o s中 Mu一 , ha d ma t6 拟南 芥 的 S E一 [ , 种  D 37 各 q]
RNA 解 旋 酶 可 能 在 P GS R T / NAi的 不 同 环 节 使  d RNA 解旋 而 发挥 作 用 。w u等 [ s 1 20  于 0 0年研 究  表 明 Mu一 基 因突 变 后 , 基 因 引起 的 基 因沉 默 效  t6 转
应 明 显 减弱 , 并且 可 以激 活 转 座 子 , 由此 推 测 Mu一 t  

复 制 , 其 传 遍 整 个 植 物 体 , 在 线 虫 上 下 代 之 间  使 或 传递 。 识 d RNA 产 生 途径 之 后 , 认 s 人们 又 进 一步 探  讨 d RNA 的 加 工 处 理及 RNAi s 的分 子 机 制 。在 果 
蝇 中发 现 了一 种 与 R NAi 关 的 酶 蛋 白 Di r1   相 c  eL  , 它 是 核 酶一 RNA 酶 Ⅲ家 族 的 成 员 之 一 . 有 独 特  具 的 结 构 , 包 括 一 个 解 旋 酶 域 、 个 RNA 酶 Ⅲ基  它 两

6在 RNAi 中发挥 重 要作 用 。  
Ha mmo d等 [ n 1  于 2 0 0 1年 8月 建 立 了 一 种 纯 

序 、 s NA 结 合 域 以及 一 个 P dR AZ域 等 。 可 以特 异  它
切割 dR s NA, 生 长 为 2  ̄2 n 产 1 5 t的小干 涉 性 RNA  
(mal nefrn   s l itreig RNA ,i   s RNA) 。这 些 小 d RNA s  

化 RIC 的方 法 。这 将 有利 于对 其 成 分 及 功能 进 行  S 分 析 。 因而 该研 究将 R NAi 的遗 传 学研 究 与 RNAi  
生 化模 式联 系起 来 , R 为 NAi 分子 机 制 研 究 翻 开 了 
新 的一 页 。  

序 列作 为 向 导 序 列 , 导 多组 分 核 酶一 介 RNA 诱 导 的 
沉 默 复 合 物 ( RNA id cd sl cn   o lx,   n u e  i n ig c mpe   e

通 常认 为 RNAi 一 种 转 录 后基 因沉 默现 象 , 是  

RI C) 同 源 的单 链 mRNA 结 合 , 与小 R S 与 在 NA 反  义链 配 对 区域 的 中部 切 断 mRNA, 后 使 mRNA 而  
降解  。  

然 而 d RNA 引起 同源 DNA 修 饰 , s 在转 录 水平 沉 默  基 因 的潜 能 也不 能 排 除 。 因此广 义 的 RNA 沉 默 基 
因的机 制应 包 括转 录 和转 录后 水平 基 因沉默 。尽 管 

R S 是 RNAi 程 中 一 种 关 键 复 合 物 , 而  IC 过 因
成为 R NAi 域 的一 个 焦 点 问题 。尽管 R S 的多  领 IC 数 蛋 白成 分 尚未 弄 清 , 一 般认 为 它们 可 能 包 括 内  但 切 核酸 酶 、 切 核 酸 酶 、 旋 酶 活 性 , 外 解 以及 某 种 同 源  搜 寻活性  。Mu 一 ( ttr7 可 能是 R S 的成  t7 Muao 一 ) IC 分 之一 , 基 因产 物 与 R 其 NA 酶 D 和 该 基 因 的 外 切  酶 区域 具 有 同源 性 , t7蛋 白含 有 外 切 酶 活 性 必  Mu 一 需 的所 有 关 键 性 催 化 基 团  。在 RNAi 降解 mR   —

目前 关 于 RNA 在 转 录水 平 沉 默基 因的 研 究 主要 在 
植 物 中进 行 , 已有 一 些 线 索 提 示 类 似 的 R 但 NA 介 

导的 D NA 或染 色 体修 饰 也存 在 于其 他 生 物 。  
2 R   NAi 的生 物 学意 义 及 应 用 
2 1 RNAi与 发 育 调 控  . 

L e等 n e  于 1 9 9 3年 发 现 一 些 小 R NA 在 线 虫  发 育过 程 中发 挥 重 要调 节 作用 。人 们 已在 线 虫 中检  测 到 高 丰 度 的 、 小 为 2 n   一 大 2 tI n 4和 L t7暂 时 性  i e一 小 R NA(maltmp r r  s l e o ay RNA, t NA) 进 一 步    sR , 研 究 证 明 I n 4 t NA 引发 幼 虫 I 向 Ⅱ期 转换 ,   一sR i 期   而 L t7 t NA 促 进 后 期 幼 虫 向成 体 转 换 , 导 发  e一sR 诱

NA 的 过 程 中发 挥 重 要 作 用 。RIC 中另 一 成 分 是  S
P /1 AZ P wI家 族 的 某 种 蛋 白 , 括 线 虫 的 R 一  包 DE 1 ( RNAi ei e t1)  d f in 一 ,粗 糙 脉 孢 菌 中 的 q e2 c d 一  ( u ln   ei e t2 、 南 芥 的 AG 1( G— q el g d f in一 ) 拟 i c O一 AR   ONAUT 。突 变 体筛 查 实 验证 实 这些 蛋 白相 关 基  E)

育 进 展 。 种 调节 通 过 调控 基 因表 达 实 现 。 如 , 这 例 当 
L n 4t i一 sRNA 在 后 期 幼 虫 表 达 时 , i一 4蛋 白表 达  In 1  

因的作 用 , 线虫 R 一 突 变 体 和粗 糙 霉 菌 q e 2突  DE 1 d一 变体除 R NAi 基 因 压 制缺 陷外 , 有 其 他 明 显 的  或 没
表 型改 变 , 见 R 一 可 DE 1和 q e2发 挥重 要 且 特 异 的  d一

水 平 降 低 ; e一  t NA 在 更 晚 期 的 幼 虫 中 出 现  L t7sR 时 , i~ 1 白减 少 [ ] In4 蛋   1 。在 许 多 后 生 动 物 包括 人   ” 类 , 已发 现 L t7和 其 靶 基 因 In 4 都 e一   一 1类 似 物 , i 可  见 L t7同类 物 的 暂 时性 调节 是 保 守 的 , sR e一 由 t NA 
对 发育 的暂 时 性 调 节 可 能 也 是 古 老 的 。在 认 识 到  I n 4和 L t7sRNA 重 要 作 用 的 同时 , 们 也 在    一 i e一  t 人 追 溯 sRNA 的 来 源 , 果 发 现 线 虫 体 内存 在 低 水  t 结 平 的 、 小 约 7n 大 0 t的 L t7和 L n 4基 因 的转 录  e一 i一 本 , 类 和果 蝇 的 L t7同 类 物 也 表 达 这 种 较 大 的  人 e一

作用 ; AGO 1突 变 的 拟南 芥 除 P GS缺 陷 外 , 而 一 T 还  表 现 出一 些 发 育 异 常 的 改 变 , 因此 AG 1不 仅 在  O一 P S 中 具 有 重 要 作 用 , 可 能 参 与 发 育 的 调  TG 还
控 [ ] 经 过对 蛋 白结 构 的分 析 , 步 了解其 作 用 机  7 。   初 制 , 们通过共 同的 P 它 AZ域 与 Di r相 互 作 用 , c e 将  小 RNA 掺 人 到 RI C 中 , 而 介 导 特 异 mR S 进 NA 的  降解[ 1  。研 究 已证 实 哺 乳类 R 一 DE 1成员 之 一 是 一 

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转 录本 , 样 的转 录 本 具 有 折 叠 成 茎环 状 结 构 的潜  这
能[ 产 生 d R 1  , s NA, 一 步 加 工 产 生 sRNA, 进 t 由此  推 测 sR t NA 与 s i RNA 的 产 生 可 能 具 有 相 似 的 机 

导 序 列 特异 性 mRNA 降 解 [ 2 引。3端 突 出碱 基 的作    用可 能 在 于提 高小 RNA 对 细 胞 培 养基 和 转 染 细胞  中 核 酶 的 耐 受 能 力 , 0 1年 5月 E b s i 20 la hr等  将 

制 。不 仅 如此 , 近期 研 究 还 发 现在 RNAiP / TGS中  发挥重要作 用的一 些基 因, 与 R 一 如 DE 1同 类 的许  多基 因 : i ,g 一 ,l一 ,l一 P wia o 1 ag 1ag 2等也 与生 物 发 育调  节 密 切 相关 。线虫 中存 在 与 果蝇 中 Di r的 同类 物  c e
— —

载有 报 告 基 因的 质粒 和 相 应人 工 合 成 的 2 n 双 链  1t
小 RNA 共转 染 细胞 , 特 异抑 制 果 蝇 S 可 2细 胞 中报  告基 因表 达 , 效果 与 以前 应 用 的长 d RNA 相 似 , 其 s   并 发 现 这类 小 RNA 还 可 特异 抑 制 人 胚 肾 2 3细胞  9
和 He l a细胞 中报 告 基 因 的表 达 。  

d r1 对 于 R c一 , NAi 发 育 基 因 调 节 都 是 必 需  和

的, 后者 通过 调 节 L t7 L n 4前 体 RNA 的处理 实  e一 、 i一 现 。实 验证 明 d r1或 RD 一 c一 E 1基 因同类 物 ag 1和  l一 ag 2的 突 变 或 其 他 原 因 引 起 的 抑 制 , 仅 导 致  l一 不
RNAiP GS异 常 , 且 均 引起 发 育 异 常  。可 见  /T 而

为 检 测 小 的 d RNA 对 内源 性 基 因 的 沉 默 效  s
应 , 择 了几 种 编码 细 胞 骨 架 蛋 白 的基 因如 L mi 选 a —  

n C、 a n B 核 分 裂 元 件 蛋 白 ( MA) 为 研  A/ L mi  、 Nu 等 究 对 象 , 果 显示 小 d RNA 对 内 源 性 基 因具 有 特  结 s 异 的沉 默效 应 [ 2  。进一 步 分 析 不 同长 度 d R s NA 对 
哺 乳 类 细 胞 基 因 表 达 的 影 响 , 果 表 明小 d R 结 s NA   仅 抑 制 特 异 基 因的 表 达 , 长 d R 而 s NA 明 显 表 现 为  非特 异 地 抑制基 因表 达 。可 见 哺 乳 类 细胞 中 RNAi   现象 受 d RNA 长 度 及 细 胞 分 化 程 度 的 影 响 。小  s d RNA( 2 2 n ) 制 特 异 基 因 的 表 达 ; d R   s 2 ~ 5t抑 长 s— NA( 于 3 n ) 对 未分 化 细胞 显 示 特异 性 R 大 0 t仅 NAi ,   而对 已分 化 细 胞 则 引起 非 特 异 基 因表 达 的 抑 制 , 特  异基 因沉 默的 效应 很难 检 测 到 。一般 认 为 这是 由于  哺 乳 细 胞 胞 质 中 d RNA 可 引 发 深 远 的 生 理 效 应 , s  

参 与 发 育 调 节 的 sRNA 和 参 与 RNAiP t / TGS 的  sR i NA 其 大 小 相 近 , 体 d R 前 s NA 来 源 及 加 工 处 理 
机 制 也 有相 似 之处 。  

但 是 sRNA 和 s t i RNA 对 基 因 表 达 的 调 节 机  制有 所不 同 。s i RNA 抑制 基 因转 录和 / 使 mRNA 或  
降解 而 抑 制 基 因 表 达 , 生 RNAiP S; sR   产 / TG 而 t — NA 引起基 因表 达水 平 降 低 , 其机 制 虽 不 十分 清楚 ,   但 已初 步 证 实 I n 1   一 4和 I n 4 i   一 1的表 达 调 节发 生 于  i 翻译 水 平 。 为 当 Ii一 因   4表达 时 , i一4蛋 白表 达水  n Ln 1

平迅 速 降低 , L n 1 mRNA 水 平保 持不 变 [ 而 i一4 1  。其  机 制为 sR t NA 与 靶基 因 3非 翻译 区(    3UTR) 异  特 位点 配 对 结 合 , 向调 控 特 异 mR 负 NA 编 码 蛋 白 的 
表达  。  

诱 导 干扰 素合 成 。在 干 扰 素 的反应 中, 于 3 n 的  大 0t

d RNA 可 结 合并 激 活 蛋 白激 酶 P s KR 和 2 ,  腺    5寡 嘌 呤合 成 酶 (  5AS L 激 活 的 P 2 ,  )2  。 KR 使 翻译 始 动 
因 子 eF a磷 酸化 而 抑 制 翻译 , 激 活 的 2 ,    I2 而   5AS 激 活 核 酸 酶 L使 mRNA 降 解 , 些 反 应 对 于 诱 导  这 性 dR s NA 而 言 是 非 特 异 的 。如 果 d RNA 大 于  s 3 n , 激 活 干 扰 素 系 统 , 此 对 于 缺 乏 干 扰 素 反  0 t将 因
应 的 细 胞 如 未 分 化 胚 胎 干 细 胞 而 言 , 以应 用 长  可 d RNA 介 导 RNAi而 小 d R s ; s NA 是 具 有 干 扰 素 反  应 的细胞 中 RNAi 想 的始 动 者 。 理  
2 3 RNAi 基 因 功 能 的 研 究  .  与


2 2 RNAi 基 因表 达 调控  .  与

C e ns等[ 于 2 0 lme t 2 妇 0 0研 究 表 明 , 虫 细 胞 系  昆 摄 取 d RNA 后 ,s s d RNA 可 介导 序列 特 异性 mRNA   降解 , 起 特 异 性 蛋 白表 达 降 低 ; 们 进 一 步 探 讨  引 人
dR s NA 对 哺 乳 类 基 因 表 达 的 调 控 作 用 , 发 卡 状  用

RNA 处 理 , 小 鼠 卵 细 胞 或 植 入 前 胚 胎 中 检 测 到  在 明显 的 RNAi 应  。B rta 效 a se d等[] 用 d RNA  应 。 s  
转 染 几 种 哺 乳 类 细 胞 , 果 显 示 d RNA 在 未 分 化  结 s

的胚 胎 干 细胞 中诱 导 产 生 了序 列 特 异 性 的 RNAi ,   而 在 包 括 分 化 的胚 胎 干 细 胞 在 内 的 一 些 哺 乳 类 细 
胞 中未 检 测 到 特 异 性 R NAi而 其 他 学 者 应 用 3 — , 8  16 b  s 6 2 p d RNA 处 理 哺 乳 细 胞 培 养 系统 如 人 胚 肾  2 3 NI T3 B 一 1和 C 9 、 H3 、 HC 2 HO— K1等 细 胞 , 检 测  未


般认为, 研究 某 种 基 因功 能 最 有 效 的 方法 之 

是观 察 该 基 因 突 变个 体 的表 型 改 变 , 这 类 突 变  而

可通 过 同源 重 组 方式 直 接 诱 导 产 生 , 可 经 研 究 随  也 机 突变 生 物 体 中某 种 基 因损 害 而 认 识 ; 一 类 研究  另
基 因 功 能 的 方 法 是 利 用 反 义 技 术 抑 制 特 异 基 因表 

到 明显 RNAi 。另 外 研究 还 发现 , s NA 转 染 哺  E   dR 乳 类 细 胞 后 , 论 RNAi 应 是 否 明 显 , 胞 质 中  无 效 其 都 可 检 测 到 由 d RNA 产 生 的 大 小 为 2 n ~ 2 n  s 1t 2 t
的 RNA。  

达 , 该 技 术存 在 特异 性 不强 、 但 效率 不 高 等 问题 。而  RNAi 为基 因功 能 研究 开 辟 了新 途 径 。向线 虫 体 内 
注 入 仅 几 个 分 子 dR s NA, 乎 可 引 起 特 异 基 因 的  几

完 全 沉 默 ; 哺乳 类 的 研 究 显 示 ,i NA 浓 度 在 比  对 sR 传 统 的反 义核酸 浓 度低 几 个 数 量 级 时仍 然 有 效  。  
如 果某 几 个 相 关 但 不 完 全 相 同的 基 因具 有 足 够 长 

近 来 研究 表 明 ,  各 有 2个 核苷 酸 突 出的 2  3端 1


2 n 双 链 小 RNA, 以在 果 蝇 胚 胎 提 取 液 中介  2t 可

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的 一 致 序 列 , 应 其 一 致 序 列 的 d RNA 可 以 同 时  对 s 引 起 这些 基 因沉 默 。可 见 RNAi 默 基 因 既 高效 、 沉   方便 而 且适 用 范 围广 。学 者 们 利用 RNAi 技术 沉 默  相 应 的 基 因 , 过 观 察 引 起 的 表 型 改 变 , 行 线 虫  通 进 功 能基 因组 学 研究 。目前 己研 究 了线 虫三 分 之一 以  上 的基 因 功 能 。2 0 0 1年 8月 , ip r n等- Zp e l e 2 用   利 R NAi 四维 图象 实 时记 录 技 术 , 一 步鉴 定 以 往  和 进

生 物 中进 行 了尝 试 , 得 了不 同程 度 的成 功 。许 多  取
研 究 已充 分 证 实 在 秀 丽 小 杆 线 虫 、 蝇 等 生 物 中 , 果   RNAi 有 效 而 且 特 异 的 , 此 对 这 些 生 物 而 言 , 是 因  

RNAi 失 为 一 种 有 价 值 的 反 求 遗 传 学 研 究 的工  不
具 , 这 些 成果 得 益 于 对 这 些 生物 中 R 而 NAi 子机  分 制 的认 识 。目前对 于 R NAi 哺 乳类 中的应 用 倍受  在 关 注 。研究 已 发 现 在 培 养 的 人 类 细 胞 中 确 实 存 在 

研 究 过 的 线 虫 1号 染 色 体 上 1 7个 胚 胎 致 死 性 基  4 因的作 用 , 果 表 明 这 些 基 因半 数 以 上 与发 育 的早  结
期 事 件 , 减 数 分 裂 、 一 次 有 丝 分 裂 纺 锤 丝 的组  如 第

RNAi 象 , 人 们 看 到 了将 R 现 使 NAi 为 遗 传 学工  作
具 用 于 哺 乳 类 乃 至 人 类 进 行 研 究 的 曙 光 。 虽 然  RNAi 究 的 历 史 很 短 , 多 问 题 仍 有 待 认 识 、 研 许 解  决 , 随着 对 RNAi 但 机制 的深入 理 解 , RNAi 在 功  将
能 基 因组 学 、 育 生物 学 研 究 , 及 疾 病 的基 因 治  发 以 疗 等方 面 发挥 巨大 的作 用 。   参 考 文献 
[ ] Gu  . mp usK . el1 9 ,1 6 1 6 0 1 oS Ke h e  J C l 9 5 8 : 1- 2 . ,   E ] Ke nd   S i c ,0 12 4 2 4— 4 6 2  n e yD. ce e 2 0 ,9 ; 4 22 4 . n   E 3 Fr     1 Naue 1 9 , 9 :0 —1 . 3  i Ae a. t r,9 8 3 1 8 68 1 e t   [ ] Tuh     1 Ge e 4 s l e a. n s& De . 9 9 1 :1 13 9 . T t v 1 9 .3 3 9 — 1 7   [ ] Ha 5 mmo dS e a.Naue 2 0 .0 2 32 6 n   M t 1   tr .0 0 4 4:9— 9 .   [ ] T b r   t 1 cec ,9 8 2 2 4 04 1 6 a aaHe  .S i e 1 9 ,8 :3 — 3 . a n   [ 3 Va c  7  n eVB. uh rt Sin e 2 0 ,9 : 2 72 8 . Va cee  H. c c , 0 1 2 2 2 7 — 2 0 e   [ 3 Co o i   1 8  g n  e a.CurOpnGee  e ,0 0 1 : 3 —4 . C t r   i  n tD v 2 0 . 0 6 86 3   [ ] P atr  K tig R CurOpnGe e  v 20 . 0 5 2  9 lsekR. et   . r n   i   n tDe . 0 0 1 : 6—
56 . 7 

装 或 定 位 、 胞 动 力 学 以 及 核 的正 确 定 位 等 有 关 。 细   如 将该 方 法 应 用 于 整 个 基 因组 , 助 于鉴 定 早 期 细  有 胞事 件 所 需 的 大 多 数 基 因 , 为 加 深对 这 些 过 程 的  将 理解 及 其分 子 调控 机 制 铺平 道 路 。  
2 4 RNAi 肿 瘤 研 究  .  与

肿 瘤 的 一 个 重 要 特 征 是 细 胞 增 殖 与 凋 亡 的 异  常 。如 能 应 用 RNAi 术 抑 制 相 关 基 因 表达 , 到  技 达 抑 制 细 胞 增 殖 、 进 细 胞 凋 亡 的 目的 , 可 起 到 治  促 则

疗肿 瘤 的作 用 。 植 物 的研 究 显示 , 对 RNAi 抑制 植 物  中 癌 基 因表 达 可 阻 止 肿 瘤 的 发 生 。I n等 【 利 用    i 3 叼 bl c一 2基 因 mRNA—DNA 杂 交 体 转 染 人 前 列 腺 癌  c
L a NC P细 胞 , 观察 其 生 物 学效 应 , 果 显 示 一 次转  结

染 3 小 时 后 可 检 测 到 b l2 因沉 默 的 效应 , 这  6 c一 基 且 种效 应 持 续 时 间 可 达 6天 或更 长 , 可 见 到 染 色 质  并
浓缩 、 因组 D 基 NA 断 裂 等 细胞 凋 亡 的特 征 性 改变 。   然 而 将 双链 DNA、 s d RNA、 反 义 RNA—DNA 杂  或 c

[ O D l yT  1 C l.0 0 1 1 5 35 3 1 ] ama  e a . e12 0 .0 : 4— 5 . t  
[ 1 B r sen E e a .Na u e 2 0 . 0 : 6 — 6 . 1] e n t i  t 1     tr ,0 14 9 3 33 6  

[ 2 Ha 1] mmo dS e a.N t r.0 04 4 2 32 6 n   M  1 aue 20 .0 :9 —9 . t   [ 3 Hu n   t 1 1] a gSe  .Nau eGee . 9 8 2 :1 —1 . a tr   n t 1 9 , 0 1 4 16  [ 4 Ck lkDEe a.Mo  il el19 .0 3 5 —3 2 1 ] iau    t 1   l o  l, 9 9 1 :3 73 7 . B C   [ 5 W uC af    1 S in e 2 0 .9 : 1 91 6 . 1] — h r De a. c c .0 0 2 0 1 5— 1 2   t e  
[ 6 Ha 1] mmo d S e a.S in e 2 0   9 : 1 6 i 5 . n   M    1 c c . 0 1 2 3 1 4 一 1 O t e  

交 体 转 染 细 胞 后 , 未 观 察 到 b l2基 因表 达 的 抑  并 c一 制 现象 。 反义 D NA 转 染 细胞 可 发挥 基 因抑 制 效应 ,  
但若 产 生 同 样 的效 应 , 需 反 义 DNA 浓 度 为 mR   所 — NA—DNA 浓 度 的数 十 万倍 , c 因此 推 测 mR NA—D— c   NA 对 基 因 表达 的抑 制 作 用 不 是 其 中 c DNA 所 致 ,   而可 能 是在 Rd p样 酶 的作 用 下 , mRNA—DNA R 以 c   杂 交 体 中 mRNA 为模 板产 生 小 R NA, 起 高 效 且  引

[ 7 L eR  t 1 e11 9 .5 5 :4 — 5 . 1 ] e  C e a.C l 9 3 7 ( )8 38 4   .   [ 8 F ib u R, 1 ] e a m  Ambo  D l i11 9 ,1 : 79 . n rsV. e Bo .9 9 2 0 8 — 5     [ 9 Ole  H, 1] snP Ambo  De Bo. 9 9 2 6 6 1 60  rsV. l i11 9 .1 :7 —8 .   [ O Kaak    t 1 2] to aY e a.Gee  el.0 1 6 3 33 6   n sC l 2 0 , : 1- 2 . s   [ i Clme t J  t 1 rcNal a  c US 2 0 .7 6 9. 2] e ns Ce  .P o  t AcdS i A, 0 0 9 :4 9   a      
6 O . 5 3 

持续 时 间较 长 的基 因沉 默 。应 用 R NA 聚合 酶 Ⅱ特 
异 性 抑制 剂 处 理 、 消 除 b l2mRNA—DNA 所 诱  可 c   一 c 导的细胞凋亡 , 因此 R NA 聚 合 酶 Ⅱ很 可 能 与 mR   —

[ 2   K n alA ta.P o  t Acd S i A, 0 0 9 ( 4 : 2] e d l e 1 rcNal a  c US 20 . 7 2 )         
1 1 8 1 11 . 3 O — 3 3 

NA—DNA 杂 交 体 在人 前 列腺 癌 L a c NC P细 胞 的 作 
用 有 关 。该 结 果 提 示 在 哺乳 类 细 胞 中 , 能 存 在 一  可 种 与 RNAi 似 的新 的基 因沉 默 机 制 , 用 mR   相 应 —

[ 3 B rta  C r O i C e   i12 0 .( )6 — 6 2 ] asedR. u r pn h m Bo. 0 1 5 i :36 .       [ 4 C pe   t 1 2 ] a lnN e a.Ge e 2 0 .5 : 51 5   n . 0 0 2 2 9— 0 .   [ 5 E b s iS e a.Ge e  e ,0 1 1 ( ) 1 82 0 2 ] lahr M t 1     n sD v 2 0 . 5 2 :8 —0 .   [ 6 E b s iS e a . t r.0 1 4 1 4 84 9  2 ] lahr M t 1 Naue 20 . 1 :2 —2 .     [ 7 M ik  A e a.JBo C e .9 9 2 4 2 ) 1 1 01 1 3 2] n sM  l 1   il h m 1 7 .5 ( 0 : 0 8 —0 8 .       [ 8 Maea      1 2] cjkDGe a.Ha aoo y 2 0 , 1 7 97 6 t p tlg ,0 0 3 : 6 —7 .   [ 9 Zp elnPe a.E O J 2 0 ,0 1 ) 3 8— 9 2 2 ] ip r      1 MB   .0 1 2 (5 : 94 3 9 . e t  

NA—DNA 杂 交体 阻 断 特 异 癌 基 因表 达 , 恶 性 肿  c 对
瘤 具有 潜在 的治 疗价 值 。   3 RNA 存 在 的 问题 及 应 用前 景    i RNAi 为一 种 改 变基 因表 达 的方 法 已在 许 多  作

[ O L n S     1 ic e Bo h s R sCo 3] i  L e a .B o h m  ip y   e  mmu 2 0 , 8 ( )  t n. 0 1 2 1 3 :
6 9 6 4  3 —4 .


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