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RNA干扰的研究进展

RNA 干扰的研究进展 摘要:RNA 干扰(RNA interference,RNAi)是一种由双链 RNA 诱发的转 录后水平的基因沉默现象,是近几年发展起来的基因表达调节新机制。RNAi 广 泛存在于真菌、植物和动物中,这种调控可以由 siRNA、shRNA 及 miRNA 等小 分子 RNA 参与。在此主要对 RNAi 的研究进展如背景、分子调控机制、存在的 问题和应用前景等进行了综述。 关键词:RNA 干扰;小分子 RNA;研究进展 2006 年 , 美 国 斯 坦 福 大 学 的 Andrew Z.Fire 和 美 国 马 萨 诸 塞 大 学 的 CraigC.Mello 分别被授予了诺贝尔生理学和医学奖,以表彰他们发现了 RNA 干 扰 (RNA interference, RNAi) 现象, 即用双链 RNA 使基因沉默 (RNA interference gene silencingby double-stranded RNA) 。自发现 RNAi 现象至 2006 年的 8 年间, 在 PubMed 网站上能搜索到的有关 RNAi 的文章已经达到 8900 多篇,可见,从 RNA 干扰理论提出到现在已经历十余年时间,人们对其机制和应用的研究热情 始终没有冷却。为了加深对该技术的了解与追踪,本文主要对 RNAi 的发现、作 用机制、应用的研究进展予以综述。 1RNAi 的发现 RNA 干 扰 是 一 种 在 进 化 过 程 中 存 在 的 高 度 保 守 、 由 双 链 RNA 分 子 (double-stranded RNA,dsRNA)诱发同源 mRNA 高效特异性降解的基因转录 后沉默现象(post-transcriptional gene silenc-ing,PTGS) 。1990 年初,科学家在 向矮牵牛花导入能使花卉变得更鲜艳的查尔酮基因后,结果却发现,一些花的颜 色不但没有变鲜艳反而被“漂白”了。 这种过度表达内源基因而引发的基因沉默的 现象当时被称为共阻遏。1998 年 Fire 等在向线虫中分别导入正义、反义和双链 RNA 同样干扰 par-l 基因表达, 结果发现单链反义 RNA 和双链 RNA 均能特异性 沉默靶基因的表达,双链 RNA 的效果明显比单链 RNA 的沉默效果强,于是他 们将这种双链 RNA 抑制基因表达的现象称为 RNA 干扰(RNA interference, RNAi) ,把引发 RNA 干扰现象的 RNA 分子称为干扰 RNA[1]。此后,RNA 干扰 这种现象被证明广泛存在于多种真核生物中。 2RNAi 的作用机制 众所周知,RNAi 的分子主要包括以下几种:siRNA、shRNA、miRNA,虽 然它们在结构上各不相同, 但是所有这些分子都具有诱导基因沉默的能力,它们 在细胞中的作用机制主要有 3 个步骤[2]: 起始阶段:外源性或内源性双链 RNA 分子被核酸酶 Dicer 加工剪切成 21~ 25 个核苷酸长度的小分子双链。 RISC (RNA-induced silencing complex)的组装:产生的小分子双链 RNA 中其中一条链与相关的蛋白(主要是 Argonaute 蛋白)组装形成具有活性的沉默 复合体 RISC。 效应阶段:组装形成的具有活性的 RISC 作用于与其上的单链小分子 RNA 序列互补的 mR-NA,并将该 mRNA 降解,使其翻译受到抑制,最终导致基因的 沉默。siRNA、shRNA 与 miRNA 对靶基因 mRNA 沉默时作用的位点有所不

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