当前位置:首页 >> 生物学 >>

RNA干扰技术原理及应用_图文

RNA干扰及应用 RNA Interference (RNAi)

Genomics: What’s Next?

HapMap

Systems Biology

Dogmatic View of Gene DNA Expression RNA Protein
Post-transcriptional Control:
Quantitative Control: Levels of mRNA not proportional to levels of mRNA synthesized or protein produced
Qualitative Control: More than one protein from a single gene (e.g. Differential RNA Processing or RNA editing)

An “RNA-Centric” View of Gene Expression

DNA

RNA

Protein

一. RNA干扰 二.RNAi发现史 三.RNAi作用机制 四.RNAi应用

五.RNAi展望

一.RNA干扰的简介
RNA 干 扰 作 用 (RNA interference , RNAi ) 双 链 RNA (double . stranded RNA , dsRNA) 引发的转录后基因沉默 机制(post transcriptional gene silencing, PTGS)。

RNAi的定义
? 目前对RNAi 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。

二.RNAi发现史
? ? ? ?

1990, Jorgensen et al 材料:petunias

目的:得到紫色更深的花;
方法:构建强启动子的苯基苯乙烯酮合酶表达载体,导入 牵牛花;

?
?

结果:花变得更白;
分析:内源和外源的苯基苯乙烯酮合酶基因的表 达都被抑制,称之为共抑制(cosuppression).

? 1995年,Guo S等试图阻断秀丽新小杆线虫(C. elegans)中的par-1基因的表达。 ? 设计: 反义RNA 特异性地阻断par-1基因的表达;

正义RNA 以期观察到基因表达的增强。
? 结果: 二者都同样地切断了par-1基因的表达途径。这 是与传统上对反义RNA技术的解释不相符合。该 研究小组一直没能给这个意外以合理解释。

? 直到1998年2月,Fire A和Mello C才首次揭开这个悬 疑之谜。 ? 他们将体外转录得到的单链RNA纯化后注射线虫时发 现,基因抑制效应变得十分微弱;而经过纯化的双链 RNA却正好相反,能够高效特异性阻断相应基因的表 达。 ? 他们证实,Guo S博士遇到的正义RNA抑制基因表达 的现象,以及过去的反义RNA技术对基因表达的阻断, 都是由于体外转录所得RNA中污染了微量双链RNA而 引起。 ? 该小组将这一现象称为RNA干扰(RNA interference, 简称RNAi)。

?

2002

《Science》 杂 志 评 为 “2002年的重大突破”
?

2006

Nobel Prize in Physiology or Medicine

RNAi广泛存在于自然界
?

真核生物:真菌、果蝇、 拟南芥、锥虫、水螅、涡 虫、斑马鱼等。 RNAi 在不同物种的表现形 式:植物中的转录后基因 沉 默 、 共 抑 制 及 RNA 介 导 的病毒抗性、真菌的抑制 现象。

?

三.RNAi作用机制

起始阶段

效应阶段

扩增扩散阶段

起始阶段
dsRNA
?

长 dsRNA→siRNA 21-23nt ATP, RNaseⅢ 特 异核酸酶 (Dicer, 果蝇) 切割产生的siRNA 是有3’羟基末端和 5’磷酸基团的双链 形式

?

?

效应阶段

?

RISC

?

RISC binding targeted RNA

?

siRNA→RISC ATP

(RNA—induced

silencing

complex)

?

活化的 RISC 在单链 siRNA 引导下识别互补的 mRNA ,并在 RISC中的核酸内切酶作用下从siRNA引导链中心所对应的 靶基因位置切割靶 mRNA ,最后可能再被核酸外切酶进一 步降解,从而干扰基因表达。

扩增扩散阶段
? ? ? ?

模板:靶mRNA切割片段 引物:siRNA 产物:长链dsRNA 依次循环: 新合成的长链 dsRNA 同样可被 Dicer 切割、降解生 成大量的次级 siRNA 。次级 siRNA 又可进入合成一切割 的循环过程,进一步放大RNAi作用。

重要特征:
? ?

只对exon有效,对intron和promoter无效,尚未发现对 染色体DNA有影响 RNAi具有很高的特异性

?
?

放大性
RNAi的效应可以穿过细胞界限,在不同细胞间长距离传 递和维持

四.RNAi应用
? 对抗由转座子和重复序列引起的不稳定性 ? 对抗病毒等外源性物质的侵入 ? 内源基因调控 : 探索基因功能和传染性疾病及恶

性肿瘤的基因治疗

1.研究基因功能
?

由于RNAi能高效特异的阻断基因的表达,因而RNAi成为研 究基因功能的很好的工具。 黄国忠等 RKN (根节线虫)分泌肽编 码基因16D10证实这种寄生基因在根 节线虫的植物寄生过程中起到关键作 用。

?

?

人们已经开始利用RNAi技术从基因组水平分 析哺乳动物体内基因的功能,可以更迅速地 鉴定出许多与疾病相关的基因。

2.基因治疗
?

RNAi可以特异性的抑制基因表达,所以可用于基因病、病 毒感染、癌症的治疗。

Zimmermann等人对为猕猴的阿朴脂蛋 白 B (ApoB) 编码的基因施用 siRNA , 成功降低ApoB蛋白、血清胆固醇和低 密度脂蛋白的水平。 ? 这是首次在非人类灵长类动物中有关 RNAi的全身用药,是RNAi在药物治疗 方法上的重要进展。
?

?

RNAi 是机体中古老而天然的抗病毒机制。目前利用 RNAi 抗病毒感染的研究已经展开,主要集中在肝炎 病毒、HIV病毒。

?

Jacque等针对HIV.1基因组的 LTR(Longterminal repeate, LTR)、vif和nef设计了siRNA, 将siRNA转染进HIV后,这些基 因的水平降低了95%。

?

RNAi转基因小鼠,运用RNAi技术, 设计针对 c-myc 基因的 siRNA 可以 有效地干扰K562细胞中c-myc的表 达,并进一步诱导细胞凋亡 。 利用 RNA 干扰成功构建针对突变 p53 的 RNA 干扰载体,此干扰载体 可以有效降低p53蛋白表达水平, 导致突变p53基因沉默,进而延缓 PLC/PRF/5细胞生长速度,阻滞 肿瘤细胞停滞于G1期。

?

3.信号转导
? ?

RNAi可用来研究细胞信号转导通路和细胞生长分化过程。 Clemens等应用RNAi研究了果蝇细胞系中胰岛素的信号转 导通路,证明 RNAi 技术较传统的转染实验简单、快速、 重复性好,克服了转染实验中重组蛋白特异性聚集和转 染效率不高的缺点。 2004年,Jin等人利用果蝇作为模式生物发现在FMRP参与 神经元发育和突触生长的过程中,argonau-1起了重要作 用,证明FMRP能够调节miRNA信号通路。

?

五.RNAi展望
?

人们对RNAi的研究只有短短的几年时间,但进 展却极为迅速。可以认为RNAi是一个以小分子RNA 为中心的真核细胞基因表达调控系统,它可以在 多个层面调节基因表达和细胞的增殖分化,通过 对 RNAi 的研究将会使人们对生命现象的认识更加 深入。 随着后基因组学时代的到来,RNAi作为有效、 经济的分析基因功能的技术,已逐渐成为分析包 括原生动物在内的所有生物基因功能的有力工具。

?

?

RNAi文库的建立可以便利地开展更多的遗 传学研究,这就意味着将有越来越多基因的功能 被揭示,可望进行高通量的基因功能分析。而且 它还为人们预防和治疗癌症和病毒疾病提供了新 的思路,给寄生原虫病的基因治疗、新药开发和 生物医学等应用研究领域带来新的变革。

?

由于对 RNAi 分子机制的了解尚不十分明确, 目前对dsRNA和siRNA的设计还属于经验性过程, 实验设计尚需进一步完善。现有的研究主要集中 在模式生物中,是否所有基因的表达都能用RNAi 来由于抑制尚不确定,将dsRNA加工成siRNA的类 似 Dicer 的核酸酶也尚未在原生动物的基因库里 找到。

?

此外,又发现另一种小分子RNA就是piRNA:Piwi蛋白 代 表 着 Ago 蛋 白 家 族 中 的 一 个 分 支 , 首 次 在 果 蝇 (Drosophila)中发现,随后也发现哺乳动物的Piwi蛋白成 员调节着生殖细胞的成熟。与哺乳动物Piwi蛋白结合的小 分子RNA被称为piRNAs。该类新型小分子RNA的证实为确定 哺乳动物中精子形成过程中的Piwi蛋白的作用提供了起点。 这些都将是今后的研究方向。

?

尽管目前的研究离真正应用还有一段距离,但作为一 项极具潜力的新技术,它将给生命科学带来新的期望。

Thank you!


相关文章:
RNA干扰技术原理及应用_图文.ppt
RNA干扰技术原理及应用_生物学_自然科学_专业资料。RNA干扰的原理及其应用
RNA干扰技术基本原理与应用_图文.ppt
RNA干扰技术基本原理与应用 - RNA干扰技术基本原理与应用 什么是RNA干扰 RNA干扰(RNA interference,RNAi),又 称转录后基因沉默(post-transcrip...
RNA干扰技术原理及应用资料_图文.ppt
RNA干扰技术原理及应用资料 - RNAi的发现 1995年,Guo S等试图阻
RNA干扰技术基本原理与应用ppt_图文.ppt
RNA干扰技术基本原理与应用ppt_生物学_自然科学_专业资料。RNA干扰技术基本原理 与应用 什么是RNA干扰 RNA干扰(RNA interference,RNAi),又称转录后基因沉默(post-...
RNA干扰技术的原理与应用_图文.pdf
RNA干扰技术原理与应用 - ?164? RNA干扰技术原理与应用 孙平1※
RNA干扰技术基本原理与应用课件_图文.ppt
RNA干扰技术基本原理与应用课件 - RNA干扰技术基本原理与应用 什么是RNA干扰 RNA干扰(RNA interference,RNAi), 又称转录后基因沉默(posttranscri...
RNA干扰技术基本原理与应用ppt解析_图文.ppt
RNA干扰技术基本原理与应用ppt解析 - RNA干扰技术基本原理 与应用 什么是RNA干扰 RNA干扰(RNA interference,RNAi),又称 转录后基因沉默(post-tra...
RNA干扰技术_图文.ppt
RNA干扰技术 - PPT介绍了RNA干扰技术的历史、具体作用机制、特点以及应用领域,资料基本来自文献,可信度高。
RNA干扰技术及其应用_图文.ppt
RNA干扰技术及其应用_自然科学_专业资料。RNA干扰技术及其应用生工1002 李奔存 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2006 For there discovery of RNA i ...
RNA干扰技术原理及应用_图文.ppt
RNA干扰技术原理及应用 - RNA干扰技术发现史,作用机制,应用及展望... RNA干扰技术原理及应用_生物学_自然科学_专业资料。RNA干扰技术发现史,作用机制,应用及展望 ...
RNA干扰技术的原理与应用.pdf
RNA干扰技术原理与应用 - 164 医学综述 2011年 1月第 17 卷第
RNA干扰技术原理及应用.ppt
RNA干扰原理及其应用 贺杰2011018081 生工A1101 一、RNAi
RNA干扰作用原理及其应用.doc
RNA干扰作用原理及其应用 - RNA 干扰作用原理及其应用 【摘要】 RNA 干扰是基因转录后沉默的 一种方式,是生物界古老而且进化的高度保 守的现象之一。 RNAi 是...
RNA干扰的原理与应用.doc
RNA干扰原理与应用 - 介绍RNAi(RNA干扰)的背景,简单原理和在紫杉醇生物合成中的应用... 上海师范大学研究生学位课程考试用纸 RNA 干扰原理与应用王晓然 (10 微...
RNA干扰技术的原理与应用_论文.pdf
RNA干扰技术原理与应用 - RNA干扰作用(RNA i)是通过双链RNA(dsRNA)引发的转录后基因沉默机制。RNA i主要是指dsRNA分子进入细胞内,特异性降解与之同源的mRNA,...
RNA干扰技术的原理与应用.pdf
RNA干扰技术原理与应用 - 基因沉默 , 是真核生物中一种非常保守的机制 ,
RNA 干扰技术的原理与应用.doc
RNA 干扰技术原理与应用 - RNA 干扰技术原理与应用 马鹏鹏 薛社普
RNA干扰_图文.ppt
2003年美国Fortune(财富)杂志将RNA干扰与基因重 组技术、单克隆抗体技术并称为...长期研究。 “鸡尾酒”(cocotail)法原理是采用Rnase III消化长片 段dsRNA来...
shRNA原理及设计.pdf
shRNA原理及设计 - shRNA 原理及设计 RNAi 概述: RNA 干扰(RNA interference, RNAi)是指在进化过程中高度保守的、由双 链 RNA(double-str...
RNA干扰和siRNA转染的实用ppt_图文.ppt
RNA干扰和siRNA转染的实用ppt_自然科学_专业资料。RNA干扰和siRNA转染的实用ppt ...RNA干扰技术基本原理与应... 暂无评价 48页 2下载券 应用siRNA表达框架进行...