RNA干扰完整解析
RNA干扰(RNA interference, RNAi)
RNA干扰(RNA interference，RNAi)是近年来发现的研究生物体基因表达、调控与功能的一项崭新技术，它利用了由小干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)引起的生物细胞内同源基因的特异性沉默(silencing)现象，其本质是siRNA与对应的mRNA特异结合、降解，从而阻止mRNA的翻译。
RNAi是生物进化的结果，是生物体对病毒基因等外源核酸侵入的一种保护性反应。
它普遍存在于各种生物，具有抗病毒、稳定转座子及监控异常表达ｍRNA的生物学功能。
RNA干扰现象不仅能提供一种经济、快捷、高效的抑制基因表达的技术手段，而且有可能在基因功能测定，基因治疗等方面开辟一条新思路。
1 RNAi的历史背景20世纪20年代，人们发现，植物受到野生型病毒感染后，能产生对另一种亲缘关系相近的病毒的抵抗力。
而真正发现双链RNA(dsRNA)能引起基因沉默现象，则在1995年。
当时，Guo和Kemphues用反义RNA技术阻断秀丽新小杆线虫(C.elegans)中parl基因的表达时发现反义RNA具有抑制该基因表达的功能，同时正义RNA也同样出现了类似的抑制效应，实验表明正义RNA和反义RNA均能阻抑基因功能表达，而且两者的作用是相互独立的，机制也各不相同。
1998年，Fire和Mello等人首次发现dsRNA能够特异地抑制C.elegans中的纹状肌细胞unc-22基因的表达，结果发现dsRNA所引起的基因沉默效应要比单单应用反义RNA或正义RNA强十几倍。
而且注射入C.elegans的性腺后，在其第一子代中也诱导出了同样基因的抑制现象，说明在原核生物中，RNAi具有可遗传性。
他们将这一现象称为RNAi。
因为RNAi作用发生在转录后水平，所以又被称为转录后基因沉默(PTGS)或共抑制。
此后，又在果蝇、锥虫、涡虫、无脊椎动物、脊椎动物、植物、真菌、斑马鱼及哺乳动物等真核生物中发现了RNAi现象。
RNA干扰
基因治疗的局限性
1.运载体系一直是体内基因治疗的瓶颈，如何将双链 RNA高效特异的转入体内靶细胞仍是一个难题； 2.大于30个核苷酸的双链RNA进入哺乳动物的成体细 胞后，会非特异的阻断基因的表达
病毒类疾病的治疗
治疗HIV 感染 由于RNAi是机体中古老而天然的抗病毒机制，HIV 病毒感染是我们亟待解决的问题，将RNAi技术应用于 艾滋病治疗是顺理成章之事。
关于核酸内切酶Dicer
在RNA干扰中一个非常重要的酶是RNaseIII核酶家 族的Dicer。它可与双链RNA结合，并将其剪切成 21～23nt及3'端突出的小分子RNA片段，即siRNA。 随后siRNA与若干个蛋白组成的，RNA引起的称之 为RNA诱导沉默复合体（RNA-induced silencing complex，RISC）结合，解旋成单链，并由该复合 体主导RNAi效应。RISC被活化后，活化型RISC受 已成单链的siRNA引导（guide strand），序列特异 性地结合在标靶mRNA上并切断标靶mRNA，引发靶 mRNA的特异性分解。
机制原理
细胞自然存在二种干扰RNA：
小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）： 19-25nt，由长dsRNA裂解而成的小片段，诱导 mRNA降解。
microRNA(miRNA) ：22nt，呈短发夹结构（short hairpin RNA，shRNA），由miRNA前体酶解而成， 抑制mRNA翻译。
RNA干扰
目录
概念 发展简史
问题与展望
机制原理
应用
制备方法
概
念
RNAi(RNA interference ，RNA干扰)： 短双链RNA（dsRNA）诱导靶基因mRNA 特异性降解，或阻止mRNA翻译，产生基 因沉默（gene silence)的现象。因此，又 称为knockdown。 它是真核生物中存在的一种抗病毒入侵、 抑制转座子活动、调控基因表达的监控机 制，具有重大生物学意义。
RNA的干扰名词解释
RNA的干扰名词解释RNA干扰是一种复杂而强大的细胞过程，它在基因调控和疾病治疗等领域中发挥着重要作用。
本文将对RNA干扰进行详尽的解释，介绍其基本概念、作用机制以及应用前景。
RNA干扰（RNA interference，简称RNAi）是一种通过特定的RNA分子干扰基因的表达和功能的机制。
这种机制最初被发现于植物中，随后也在动物和真核生物中得到证实。
RNA干扰依靠小分子RNA的介入，使它们与特定的mRNA结合并导致其降解或抑制翻译，从而调控基因表达水平。
这些小分子RNA包括小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）和微型RNA（microRNA，miRNA）。
RNA干扰的作用机制是一个复杂的过程。
它始于siRNA或miRNA的合成，这些RNA分子通常在细胞中由特定的酶切剪和处理而成。
随后，siRNA或miRNA与一个蛋白质复合物形成RISC（RNA-induced silencing complex）复合物，该复合物具有识别和结合mRNA的能力。
一旦RISC识别到目标mRNA，siRNA或miRNA会完全或部分地配对于mRNA的亚区域，从而产生二级结构并促使RISC结合到mRNA上。
这个过程最终导致mRNA的降解或翻译的抑制。
RNA干扰在许多生物学过程中发挥着重要作用。
例如，在基因表达调控中，RNA干扰可以通过选择性靶向特定mRNA，以调控细胞分化、发育和功能。
此外，RNA干扰还参与了抗病毒免疫响应和线粒体功能的调控。
最引人瞩目的是，RNA干扰在疾病治疗领域中具有潜在应用。
通过利用RNA干扰的机制，可以设计特定的siRNA或miRNA靶向特定的疾病相关基因，并干扰其表达，从而达到治疗疾病的目的。
这种方法被称为RNA干扰治疗。
尽管RNA干扰具有广泛的应用前景，但它也面临着一些挑战和限制。
其中之一是递送问题。
RNA分子在细胞外很容易被酶降解，因此必须通过特定的递送系统将其引导到细胞内。
rna干扰完整解析
研究还发现，RNA干扰与染色质重塑有着密切关联，两者共同作用可以影响 基因表达和细胞分化。
RNA干扰在非编码RNA研究中的应用
非编码RNA的调控作用
RNA干扰在非编码RNA的研究中也发挥了重要作用，非编码RNA可以通过RNA 干扰机制调节编码基因的表达。
与microRNA的相互作用
RNA干扰完整解析
目录
• RNA干扰概述 • 小分子RNA的种类和功能 • RNA干扰的应用 • RNA干扰的最新研究进展 • 结论与展望
01
RNA干扰概述
RNA干扰的定义
概念
RNA干扰是一种生物体内依靠双链RNA诱导的序列特异性的转录后基因沉默 现象。
特点
高效、特异、可遗传性、可传递性。
RNA干扰的发现历程
VS
详细描述
siRNA是由Dicer酶切割dsRNA产生的小 片段RNA，长度约为21-23个核苷酸。 siRNA在RNA干扰中起着中心作用，它们 与Argonaute蛋白结合形成RISC复合物 ，这个复合物可以识别并降解与siRNA互 补的mRNA，从而抑制特定基因的表达。
miRNA的功能和种类
1 2
1998年发现现象
在秀丽新小杆线虫中发现了基因表达沉默现象 。
2000年证实存在
证实了RNA干扰现象在哺乳动物细胞中同样存 在。
2001年应用于医学研究
3
将RNA干扰应用于医学研究，治疗各种疾病特 别是癌症。
RNA干扰的作用机制
作用机制：双链RNA被Dicer酶切割成21-25bp的小分 子RNA，与mRNA结合形成沉默复合体，导致mRNA 降解或抑制其翻译。 高度特异性：针对特定基因的RNA分子；
研究发现，RNA干扰与microRNA之间存在相互作用，两者共同调节基因表达， 维持细胞内环境的稳定。
RNA干扰技术基本原理和应用
RNAi旳主要过程
效应阶段 RNA诱导沉默复合体（RNA-induced silencing complex，RISC） 旳形成 RISC旳激活：ATP依赖旳解双链过程 在siRNA反义链旳指导下(靶序列旳辨认）， RISC特异性切 割、降解靶mRNA，造成基 因体现失活
NS3-1948 siRNA +
HCV体现质粒
共转染
Huh-7 细胞
HCV RNA ↓ 23倍
GAPDH siRNA
+
HCV RNA 无变化
谢 谢!
2023 年 Berstein 等 提出只有22 核苷酸dsRNA才有特异性旳
阻断效应，并发觉体内分解dsRNA 为 siRNAs (short/small interfering RNA) 旳 DICER 酶
RNAi旳发觉和发展历程
2002 年 Novina 等 用RNAi 技术实现了对HIV-1 病毒旳阻抑
Dicer酶
RNAase III超家族组员。构造中涉及一种 螺旋酶构造域，两个RNA酶Ⅲ构造域，一 种双链RNA结合位点 对单链RNA没有活性 对200~500nt旳dsRNA作用效果最佳，能 降解成25nt左右旳siRNA 广泛存在
RdRp（RNA dependent RNA polymerase）
siRNA旳制备措施
细胞内制备措施 依赖体现质粒或病毒载体在细胞内获取 siRNA 经过PCR介导旳siRNA体现试剂盒获取 siRNA
siRNA载体
依赖RNA聚合酶III 开启子(pol III) ，操纵一 段小旳发夹siRNA在哺乳动物细胞中旳体 现。
rna干扰的名词解释
rna干扰的名词解释RNA干扰：探索基因调控的新领域近年来，一个名词在生物学领域频繁出现，它就是“RNA干扰”。
作为一种重要的基因调控机制，RNA干扰在生物学研究中扮演着重要的角色。
本文将带您深入了解RNA干扰的概念、机制和应用。
一、RNA干扰的概念RNA干扰，全称为RNA interference，是一种通过RNA分子调控基因表达的过程。
简而言之，它是一种通过降解或抑制特定基因产物的方式，来调节这些基因表达和功能的现象。
二、RNA干扰的机制1. 小干扰RNA（siRNA）的产生RNA干扰的开始是由于产生小干扰RNA（siRNA）。
当外源的双链RNA （dsRNA）或内源性的转录产物具备一定的结构特征，即能够被核酸内切酶识别并切割，从而形成长度约为20-24核苷酸的小干扰RNA。
2. siRNA的导入产生的siRNA会与RNA诱导复合物（RISC）结合，这个复合体能够识别和结合与siRNA序列互补的mRNA分子。
导入过程确保siRNA与目标mRNA结合，从而催化这些mRNA的降解或抑制翻译。
3. mRNA降解或抑制翻译一旦siRNA与特定mRNA结合，RISC会切割这些mRNA分子，导致它们在细胞内降解。
如果切割发生在编码区，会导致部分或完全的mRNA降解；如果切割发生在非编码区，会引起mRNA的转译抑制，从而阻止蛋白质的合成。
三、RNA干扰的应用1. 基因沉默研究RNA干扰为研究基因功能提供了强有力的工具。
通过选择性地抑制或沉默特定基因，在细胞和生物体中观察这些变化，可以揭示基因在发育、分化、疾病等方面的重要作用。
2. 药物研发RNA干扰技术为药物研发提供了新途径。
通过利用siRNA特异地靶向基因表达，可以高效地减少特定蛋白质的产生，从而对许多疾病进行治疗。
例如，肝癌、糖尿病和病毒感染等疾病的治疗已经取得了一定的成功。
3. 农业和食品安全RNA干扰不仅在医学领域应用广泛，也在农业和食品安全领域有着巨大潜力。
RNA干扰调节基因表达机制解析
RNA干扰调节基因表达机制解析RNA干扰（RNA interference，简称RNAi）是一种通过沉默特定基因的表达来调节基因功能的机制。
它通过引入双链RNA（dsRNA）或短小的小干扰RNA（short interfering RNA，siRNA）分子，以靶向性降低特定基因的表达。
RNA干扰在生物学研究、基因治疗和抗病毒防御等方面具有广泛的应用价值。
在本文中，我们将深入探讨RNA干扰调节基因表达的机制。
首先，了解RNA干扰调节基因表达的机制需要了解小干扰RNA（siRNA）的合成和功能。
siRNA起源于长链的dsRNA，可以通过酶切酶Dicer的作用将其切割成约21-23个核苷酸的短小分子。
这些短小的siRNA分子能与RNA识别复合物（RNA-induced silencing complex，RISC）相结合，形成稳定的siRNA-RISC复合物。
在RISC的引导下，siRNA可以通过碱基互补与特定的mRNA分子配对，导致mRNA的降解或转录的抑制。
这样，特定基因的表达就被抑制了。
RNA干扰的另一个重要机制是调控转录水平的沉默作用。
在这种机制中，长链的dsRNA可以通过激活RNA干扰初始介导物质（RNA-induced initiation of transcriptional gene silencing，RITS）的形成，影响基因的转录过程。
在此过程中，RITS复合物与染色质的特定区域结合，并招募甲基转移酶以及组蛋白去乙酰化酶。
这些酶的功能转化能够导致染色质的去乙酰化、DNA的甲基化和组蛋白的修饰以及染色质结构的改变，从而沉默该基因的转录。
另外，小干扰RNA（siRNA）还有其他蛋白质依赖性的机制来调节基因表达。
siRNA-RISC复合物可以与靶向基因的mRNA结合，导致靶向mRNA的降解。
同时，该复合物还可以诱导mRNA颈链断裂后的后续修复过程中的错配修复，进而导致突变。
这种蛋白质依赖性的RNA干扰可以被视为一种天然免疫系统，用于抑制病毒基因和转座子基因等外源基因的表达。
RNA干扰(RNAi)
RNA干扰（RNA interference，缩写为RNAi）是指一种分子生物学上由双链RNA诱发的基因沉默现象，其机制是通过阻碍特定基因的翻译或转录来抑制基因表达。
当细胞中导入与内源性mRNA编码区同源的双链RNA时，该mRNA发生降解而导致基因表达沉默[1]。
与其它基因沉默现象不同的是，在植物和线虫中，RNAi具有传递性，可在细胞之间传播，此现象被称作系统性RNA干扰(systemic RNAi)。
在秀丽隐杆线虫上实验时还可使子一代产生基因突变，甚到于可用喂食细菌给线虫的方式让线虫得以产生RNA干扰现象。
RNAi现象在生物中普遍存在。
RNAi与转录后基因沉默(post-transcriptional gene silencing and transgene silencing)在分子层次上被证实是同一种现象发现：RNA干扰现象是1990年由约根森（Jorgensen）研究小组在研究查尔酮合成酶对花青素合成速度的影响时，为得到颜色更深的矮牵牛花而过量表达查尔酮合成酶，结果意外得到了白色和白紫杂色的矮牵牛花，并且过量表达查尔酮合成酶的矮牵牛花中查尔酮合成酶的浓度比正常矮牵牛花中的浓度低50倍。
约根森推测外源转入的编码查尔酮合成酶的基因同时抑制了花中内源查尔酮合成酶基因的表达。
1992年，罗马诺（Romano）和Macino也在粗糙链孢霉中发现了外源导入基因可以抑制具有同源序列的内源基因的表达。
1995年，Guo和Kemphues在线虫中也发现了RNA干扰现象。
1998年，安德鲁·法厄（Andrew Z. Fire）等在秀丽隐杆线虫（C.elegans）中进行反义RNA 抑制实验时发现，作为对照加入的双链RNA相比正义或反义RNA显示出了更强的抑制效果[1]。
从与靶mRNA的分子量比考虑，加入的双链RNA的抑制效果要强于理论上1:1配对时的抑制效果，因此推测在双链RNA引导的抑制过程中存在某种扩增效应并且有某种酶活性参与其中。
RNA干扰完整
RNA的干扰
RNA干扰的概念
RNA
干扰
RNA干扰的作用机制 RNA干扰的应用 RNA干扰存在的问题
什么是RNA干扰？
• 英文：RNA interference，缩写RNAi 。 • 概念：是指在进化过程中高度保守的、由 双链RNA（double-stranded RNA， dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性 降解的现象，是正常生物体内抑制特定基 因表达的一种现象
• 。利用RNAi技术来研究药物作用的特异性和机制对于加快 药物开发的研制速度大有益处，因为基因组研究成果和高 通量的筛选技术，为更好更快发现药靶和候选药物提供了
重要基础。在药物开发过程中，用RNAi技术可以对靶基因
的功能进行分析，有助于搞ห้องสมุดไป่ตู้药物的作用机制以及与基因 编码产物，及与相应化合物的相互作用，从而更正确地发 现药靶，开发更有效的候选药物
第二步（效应阶段）是 siRNA 在 ATP参与下被 解旋酶解旋成单链，并由其中反义链指导形成 诱导的沉默复合体。在ATP 酶的作用下，活化 的 RISC 以单链 siRNA 为向导识别同源性的单 链靶mRNA ，并在距离RISC 的3` 端11个碱基 位置切割靶mRNA ，导致靶基因的沉默。
RNA干扰及其机制
RNA干扰及其机制
RNA干扰是一种新型的基因表达调控机制，它可以通过调节基因间的相互作用，实现基因的表达调控。
RNA干扰技术包括很多不同的方法，其中包括siRNA、miRNA和RNA内切酶基因等。
这些技术在生物学中有着广泛的应用，可以用于研究和调控基因表达。
RNA干扰是一种自然调控机制，可以抑制或调节mRNA的表达，从而调节细胞中的基因表达。
最常见的RNA干扰技术是siRNA，它可以靶向特定mRNA的3'末端，促使其形成双链RNA，并最终抑制其功能。
siRNA的抑制机制是通过RNA-RNA互作的形式引起的，它会与特定mRNA结合，形成“siRNA-mRNA”复合物，并最终能够抑制mRNA的转录及翻译的过程，从而使基因表达受到抑制。
miRNA是一种特殊的小RNA分子，可以连接靶向mRNA的3'末端。
它能够通过与mRNA形成“miRNA-mRNA”复合物来调控mRNA的翻译，从而实现基因表达的调节。
虽然miRNA与siRNA的机制相似，但是它的作用原理有一定差异，miRNA通过调节mRNA的翻译来抑制基因表达，而siRNA则会直接破坏目标mRNA。
RNA内切酶基因是一种RNA干扰技术，它能够通过表达一种特殊的内切酶来抑制特定的mRNA。
它的原理是利用内切酶将特定的mRNA切割，从而使得目标基因不能被翻译，最终从而影响基因表达。
rna干扰
rna干扰RNA干扰技术是一种利用RNA分子干扰靶标基因表达的方法，该技术的研究与应用已经广泛扩展到生物学、医学以及生物技术领域。
本文将介绍RNA干扰技术的原理、应用和未来发展前景。
RNA干扰（RNA interference，简称RNAi）是由RNA介导的靶向基因沉默的一种机制。
它最早在植物中被发现，后来也被发现在动物细胞中广泛存在。
RNA干扰通过靶向性介导的方法，降低或抑制特定基因的表达，从而实现对基因功能的研究和调控。
RNA干扰的基本原理是双链RNA（dsRNA）通过酶切分解为20-25个碱基对长的小干扰RNA（small interfering RNA，简称siRNA）。
siRNA与RNA诱导静默复合体（RNA-induced silencing complex，简称RISC）结合，将其中一条链引导到靶标mRNA上，并通过与该mRNA互补配对，发挥沉默作用。
引导链与靶标mRNA形成稳定的双链结构，进而被RISC酶降解，从而阻断了该mRNA的翻译过程或引起其降解。
通过RNA干扰技术，可以特异性地沉默特定基因的表达。
RNA干扰技术的应用非常广泛。
首先，它被广泛应用于基因功能研究。
通过对单个基因进行沉默，可以直接观察到其对细胞及生物体的影响，从而揭示其在生物过程中的作用。
其次，RNA干扰技术也可以用于治疗疾病。
对于一些基因异常表达导致疾病的情况，通过RNA干扰技术恢复正常的基因表达，可以有望治疗相关疾病。
此外，RNA干扰技术还可以用于抗病毒研究、农业作物改良等领域。
在临床应用方面，RNA干扰技术已取得了一些重要的突破。
例如，目前已经有一些RNA干扰基因药物进入了临床试验阶段。
这些基因药物通过RNA干扰技术沉默与疾病相关的靶标基因，为患者治疗提供了新的选择。
此外，RNA干扰技术还可以用于个体化医学，根据患者基因的特点制定个体化的治疗方案，提高治疗的效果。
然而，RNA干扰技术仍然面临一些挑战和限制。
RNA干扰
• 在除掉没有被消化的dsRNA后，这个 siRNA混合物就可以直接转染细胞，方法和 单一的siRNA转染一样。由于siRNA混合物 中有许多不同的siRNAs，通常能够保证目 的基因被有效地抑制。 • dsRNA消化法的主要优点在于可以跳过检 测和筛选有效siRNA序列的步骤，为研究人 员节省时间和金钱（注意：通常用RNAse Ⅲ通常比用Dicer要便宜）。不过这种方法 的缺点也很明显，就是有可能引发非特异 的基因沉默，特别是同源或者是密切相关 的基因。多数的研究显示这种情况通常不 会造成影响。
和siRNA表达载体不同的是，SECs不需要载 体克隆、测序等颇为费时的步骤，可以直接由 PCR得到，不用一天的时间。因此，SECs成 为筛选siRNA的最有效工具，甚至可以用来筛 选在特定的研究体系中启动子和siRNA的最适 搭配。如果在PCR两端添加酶切位点，那么通 过SECs筛选出的最有效的siRNA后，可以直 接克隆到载体中构建siRNA表达载体。构建好 的载体可以用于稳定表达siRNA和长效抑制的 研究。
siRNA表达载体
多数的siRNA表达载体依赖三种RNA聚合酶Ⅲ启动子 （pol Ⅲ）中的一种，操纵一段小的发夹RNA(short hairpin RNA,shRNA）在哺乳动物细胞中的表达。
siRNA表达载体的优点在于可以进行较长期研 究——带有抗生素标记的载体可以在细胞中持 续抑制靶基因的表达，持续数星期甚至更久。 病毒载体也可用于siRNA表达，其优势在于可以 直接高效率感染细胞进行基因沉默的研究， 避免由于质粒转染效率低而带来的种种不便， 而且转染效果RNA序列，需 要维持较长时间的基因沉默。 • 不适用于：筛选siRNA序列（其实主要是指 需要多个克隆和测序等较为费时、繁琐的 工作）。
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检测和验证rna干扰效果
总结词
检测和验证rna干扰效果是确保实验结果准确可靠的关键 步骤。
详细描述
检测和验证rna干扰效果通常包括对目标mRNA的定量和 定性分析、对目标蛋白的表达水平分析以及对细胞功能 的影响等。通过这些检测和验证方法可以评估rna干扰的 效果，并确定最佳的干扰条件和方法。此外，还可以通 过与其他技术相结合的方法来提高实验的准确性和可靠 性，例如与qPCR、Western blot等技术相结合。
，进而影响细胞功能或行为
机制
基于dsRNA诱导的siRNA或 piRNA的产生，以及基于RISC的
基因沉默或降解机制
关键步骤
dsRNA的合成、dsRNA被Dicer 酶切割为siRNA或piRNA、
siRNA或piRNA与目标mRNA结 合形成RISC复合物、目标mRNA
的降解或抑制翻译等
01
rna干扰的生物效应
rna干扰的前景与展望
1 2
疾病治疗
rna干扰技术有望成为未来治疗各种疾病的重要 手段，如肿瘤、遗传病、病毒感染等。
药物研发
rna干扰技术可以为药物研发提供全新的思路和 方法，帮助研发出更高效、更低毒性的药物。
3
科学研究
rna干扰技术可以用于研究各种生物学过程和机 制，如细胞分化、免疫应答等，从而推动生命科 学领域的发展。
退行性疾病的异常蛋白可以通过RNA干扰 途径被清除，因此RNA干扰也有可能成为
治疗该类疾病的新方法。
rna干扰与其他疾病的关系
总结词
RNA干扰在其他疾病的研究中也有广泛的应用，如病 毒感染、心血管疾病等。
详细描述
除了在癌症和神经退行性疾病中的应用，RNA干扰技 术在其他疾病的研究中也具有广泛的应用。例如，在 病毒感染研究中，RNA干扰可以用来研究病毒的复制 机制、探索抗病毒药物的作用靶点以及评估抗病毒药 物的效果。此外，一些研究还发现某些心血管疾病的 发生与特定基因的表达水平有关，而RNA干扰技术可 以用来沉默这些基因的表达，从而为心血管疾病的治 疗提供新思路。
RNA干扰
RNA干扰RNA干扰（RNA interference, RNAi）是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。
由双链RNA(doublestrandedRNAs，dsRNAs)引发的植物RNA沉默，主要有转录水平的基因沉默(TGS)和转录后水平的基因沉默(PTGS)两类:TGS是指由于DNA修饰或染色体异染色质化等原因使基因不能正常转录;PTGS是启动了细胞质内靶mRNA序列特异性的降解机制。
有时转基因会同时导致TGS和PTGS。
由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，（长度超过三十的dsRNA会引起干扰素毒性）所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的治疗领域。
RNAi是在研究秀丽新小杆线虫（C. elegans）反义RNA（antisense RNA）的过程1.作用机制病毒基因、人工转入基因、转座子等外源性基因随机整合到宿主细胞基因组内，并利用宿主细胞进行转录时，常产生一些dsRNA。
宿主细胞对这些dsRNA迅即产生反应，其胞质中的核酸内切酶Dicer将dsRNA切割成多个具有特定长度和结构的小片段RNA（大约21～23 bp），即siRNA。
siRNA在细胞内RNA解旋酶的作用下解链成正义链和反义链，继之由反义siRNA再与体内一些酶（包括内切酶、外切酶、解旋酶等）结合形成RNA诱导的沉默复合物（RNA-induced silencing complex，RISC)。
RISC与外源性基因表达的mRNA的同源区进行特异性结合，RISC具有核酸酶的功能，在结合部位切割mRNA，切割位点即是与siRNA中反义链互补结合的两端。
被切割后的断裂mRNA随即降解，从而诱发宿主细胞针对这些mRNA的降解反应。
siRNA不仅能引导RISC切割同源单链mRNA，而且可作为引物与靶RNA 结合并在RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase，RdRP）作用下合成更多新的dsRNA，新合成的dsRNA再由Dicer切割产生大量的次级siRNA，从而使RNAi 的作用进一步放大，最终将靶mRNA完全降解。
请解释rna干扰的原理及应用
RNA干扰的原理及应用1. RNA干扰的原理RNA干扰（RNA interference，RNAi）是一种基因沉默现象，通过介导转录本的降解或抑制翻译来调节基因表达。
它首次被发现于线虫Caenorhabditis elegans 中，随后发现在多种生物中广泛存在，并在生物学研究和生物医学领域得到广泛应用。
RNA干扰包括两个重要的过程：siRNA调控和miRNA调控。
在siRNA调控中，外源性的双链小干扰RNA (siRNA)通过RISC（RNA-诱导的沉默复合体）的介导将小干扰RNA的一个链进行降解，将另一链引导到靶mRNA上，产生相应的RNAi现象。
在miRNA调控中，内源性的miRNA通过RISC的介导将靶mRNA进行降解，抑制其翻译。
2. RNA干扰的应用RNA干扰技术在生物学研究和生物医学领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：2.1 功能基因组学研究通过RNA干扰技术，可以选择性地沉默某个特定基因，在细胞或生物体内进行功能研究。
通过观察沉默基因后的表型改变，可以揭示该基因在生物学过程中的功能和调控机制。
这为研究基因功能和生物途径提供了一种方便有效的方法。
2.2 新药研发RNA干扰技术可以用于筛选和鉴定关键基因，从而发现新的药物靶点。
通过沉默某些特定基因，可以评估其对细胞过程或病理过程的贡献，并筛选出具有治疗潜力的药物靶点。
此外，通过RNA干扰还可以对已知靶点进行有效的验证和确认。
2.3 治疗基因相关疾病RNA干扰技术在治疗基因相关疾病方面具有巨大的潜力。
通过针对特定疾病相关基因的RNA干扰，可以抑制目标基因的表达，从而治疗相关疾病。
例如，通过靶向HIV的RNA干扰药物已被用于治疗艾滋病。
2.4 农业生物技术RNA干扰技术在农业领域中的应用也非常广泛。
通过沉默特定的基因，可以改良植物的性状，提高产量和抗逆性。
此外，RNA干扰还可以用于抑制害虫的基因表达，从而控制害虫的数量，降低农药使用，保护环境。
RNA干扰名词解释
RNA干扰名词解释RNA干扰（RNA interference, RNAi）是一种在基因表达调控过程中起关键作用的现象，也是一种常用的实验技术。
RNA干扰是指通过引入外源双链RNA（dsRNA），使其与特定的目标RNA序列产生互补配对，从而导致目标RNA降解或抑制其翻译的过程。
RNA干扰分为内源性RNA干扰和外源性RNA干扰。
内源性RNA干扰是生物体自身具备的一种防御机制，通过特定的酶（Dicer和Argonaute等）将dsRNA切割成长度约为21-25个核苷酸的小分子siRNA（小干扰RNA），然后与Argonaute蛋白结合形成RNA-诱导沉默复合物（RISC），通过互补配对特异性地降解目标mRNA或抑制其翻译。
外源性RNA干扰则是通过外源方法将dsRNA或人工合成的siRNA导入细胞内，引发类似的干扰效应。
RNA干扰在生物学研究中广泛应用。
通过选择合适的dsRNA序列，可以针对特定基因进行干扰，研究该基因的功能和调控机制。
通过抑制目标基因的表达，可以研究其对生物体或细胞的功能影响，验证其在生命过程中的重要性。
此外，RNA干扰还可以用于筛选基因库，寻找参与特定生理过程的新基因，或在疾病治疗中靶向抑制特定基因的表达。
RNA干扰技术的应用还包括在植物和动物遗传改良中。
通过选择性地抑制目标基因的表达，可以引起特定性状的变化，例如提高作物产量、增强抗病性等。
此外，RNA干扰还可以用于治疗疾病，例如通过沉默特定基因来治疗癌症、病毒感染等。
虽然RNA干扰技术有着广泛的应用前景，但也存在一些限制。
首先，由于dsRNA的特异性是通过互补配对实现的，因此如果引入的dsRNA序列与其他靶标RNA序列存在部分相似性，也可能对其产生干扰，导致误识别和副作用。
其次，外源性RNA干扰技术在某些细胞类型和生物体中的效率较低，对于特定的细胞类型和生物体，可能需要进行优化和改进。
综上所述，RNA干扰是一种重要的基因表达调控机制，并且具有广泛的应用潜力。
请解释RNA干扰的原理及其应用
RNA干扰的原理及其应用一、RNA干扰的原理RNA干扰（RNA interference，RNAi）是一种广泛存在于真核生物中的基因调控机制，通过介导特定RNA分子的降解或沉默，来抑制基因的表达。
它是一种内源性的、高度保守的细胞过程。
RNA干扰的原理主要包括两个关键步骤：siRNA合成和RISC复合物介导的目标RNA降解。
1. siRNA合成siRNA（small interfering RNA）是起始RNA干扰反应的关键分子。
siRNA由两个链组成，分别为引导链和火花链。
引导链是与靶标mRNA互补配对的链，用于指导RISC复合物识别并结合目标RNA。
火花链是引导链的互补链，通过合成商业RNA合成技术人工合成。
2. RISC复合物介导的目标RNA降解RISC（RNA-induced silencing complex）是由siRNA引导的多个蛋白质组成的复合物。
RISC复合物与引导链相结合，并识别与引导链互补的目标RNA。
RISC复合物结合后，会切割目标RNA并导致其降解，从而阻断基因的转录和翻译过程，达到基因沉默的效果。
二、RNA干扰的应用RNA干扰作为一种高效、特异性的基因敲除技术，被广泛应用于基因功能研究和药物开发中。
1. 基因功能研究利用RNA干扰技术，可以通过沉默或抑制目标基因的表达来研究该基因在细胞和生物体中的功能。
通过针对不同基因进行干扰，可以逐个验证基因对特定生物过程的影响，从而揭示出基因在生物体内的作用和相互关系。
2. 疾病治疗RNA干扰技术被广泛应用于疾病治疗领域。
通过选择合适的目标基因，利用siRNA技术来抑制病原体细胞中的关键基因的表达，从而实现治疗效果。
RNA干扰技术已经成功应用于治疗多种疾病，如白血病、肝癌、帕金森病等。
3. 农业应用RNA干扰技术也在农业领域得到应用。
通过干扰特定的基因，可以改变植物的生长发育过程，提高农作物的产量和抗病虫害能力。
此外，RNA干扰还可以用于控制植物中有害产物的合成。
RNA干扰技术基本原理与应用ppt
RdRp（RNA dependent RNA polymerase）
使异常的RNA转变为dsRNA 参与细胞内dsRNA和siRNA的扩增 siRNA与靶mRNA 的结合可激活RdRp， 形成大量的dsRNA
RNAi的主要过程
效应阶段 RNA诱导沉默复合体（RNA-induced silencing complex，RISC） 的形成 RISC的激活：ATP依赖的解双链过程 在siRNA反义链的指导下(靶序列的识别）， RISC特异性切 割、降解靶mRNA，导致基 因表达失活
RNAi的发现和发展历程
1984 年,Jonathan 研究小鼠L 细胞时发现 反义mRNA 会干扰同源基因的表达，机制 不清 1990年 Jorgensen等 矮牵牛颜色加深实 验 “共抑制(co-suppresion)”
RNAi的发现和发展历程
1995年 Su Guo 和Ken Emphues 反义RNA阻断秀丽小杆线虫par-1基因的表达 实 验 首次发现 RNA干扰现象 1998年 Andrew Fire和Craig Mello 发现单链RNA抑制作用较弱，而纯化的dsRNA 可高效、特异地抑制基因的表达 Nature1998； 391: 806-11 正式提出RNA干扰的概念
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-transcriptional gene silencing，PTGS)，是指将特异性 同源双链RNA(dsRNA)导入到细胞内，使 目的基因的不表达或表达水平下降.
/Stu/shilin/rnai.html /sirna.pl /rnai/ /rnaidesigner/ :9331/RNAi/html/rnai. html
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HIV-1的coreceptor-CCR4，从而使以lenti病毒载体为媒介引导siRNA进
入细胞内产生了免疫应答，由此治疗HIV-1和其他病毒感染性疾病的可行 性大大增加。
• 。
•
•
Randall等证明了针对 HCV(丙型肝炎病毒) RNA的
siRNA转染细胞4天后可使细胞质中复制的 HCV RNA降低80
端和5’端磷酸化的siRNA诱导的RNAi效应最强。
siRNAs have a defined structure
19 nt duplex
2 nt 3’ overhangs
siRNA具有低分子质量、低浓度、沉默信号可在细胞 间传递甚至传播至整个有机体以及可遗传等特点。而大于 30bp的dsRNA可引起机体非特异性干扰素样反应和蛋白 激酶(PKR)的激活而使其被降解，从而大大减少了其对 mRNA的抑制作用。 在RNAi启始过程中发挥酶切作用的Dicer酶属于 RNaseⅢ核糖核酸酶家族中的第三个家族，该家族的 RNase含有两个催化结构域，一个螺旋酶及PAZ模体 (motif)，其功能是特异地将dsRNA降解成siRNA，因此， Dicer酶被认为是启动RNAi效应的关键。然而，令人费解 的是，为什么Dicer酶的降解产物是21nt~23nt的siRNA呢 ?最近对RNaseⅢ催化结构域的结构的研究使其真相大白 。
RNAi 机制作为真核生物基因组免疫系统, 抑制外源和内源有害基因 表达。利用RNAi 技术把与病毒基因具同源性的siRNA 引入感染细胞将会 抑制病毒的增殖。利用RNAi 技术抑制过度表达的癌基因将会使癌症表型 逆转或病程得以控制。 研究人员开发出使用RNAi技术来阻止艾滋病病毒进入人体细胞。这个 研究小组设计合成的lenti病毒载体引入siRNA，激发RNAi抑制了HIV-1的 coreceptor(辅助受体)-CCR5进入人体外周Ｔ淋巴细胞，不影响另一种
(3)效应阶段
siRNA引导RISC与同源性的mRNA结合，在ATP及解 旋酶(如Rde-3、MUT-6、MUT-14)的作用下使siRNA链解离 ，并使RISC由250X103大小的前体形式变成约100X103左右 活性形式，同时解旋酶催化同源mRNA与siRNA的正义链互 换，核酸酶在mRNA与反义RNA所形成的双链区的5’起始端 下游7~10个核苷酸处切断mRNA，起到特异地抑制基因表达 的效果。
1995
美国华盛顿卡耐 基研究院 的 Fire等在研 究 RNA 干扰所需的结构和传递条件的试
1998
Hamilton等首次在PTGS植株中发现了长 度为25nt的RNA中间产物。2000年，
验中发现, 把 dsRNA 正义链和反义链的混 合物注入线虫体内, 比注入单独的任意一个 正义链或反义链的效果均要好。
(1) siRNA的形成阶段； (2) RNA诱导的沉默复合物 ( RNA-induced silencing complex，RISC)形成阶段 ； (3) 效应阶段 ；
(4) 扩增阶段。
RNAi机制
外源
病毒
异常ssRNA
转座子
RdRP合成RNA
双链siRNA
激活的siRNA复合物
目标识别 内切酶切割目标 RdRP合成RNA 二级siRNA 外切酶降解RNA
应用：
RNAi主要通过在转录后 （post-transcriptional）水平阻断基因的表达， 导致蛋白无法合成，出现“基因沉默”。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 。
2000
Brummelkamp等首次使用小鼠H1启动子 构建了小发卡RNA（small hairpin RNA， shRNA）表达载体pSUPER，并证实转染该 载体可有效、特异性地剔除哺乳动物细胞内 目的基因的表达，为利用RNAi技术进行基 因治疗研究奠定了基础。
2002
RNAi的作用机制
RNAi的机制和过程大致分为以下几个阶段进行：
RNA干扰的发现
2006年，安德鲁· 法厄与克雷格· 梅 洛（Craig C. Mello）由于在RNAi 机制研究中的贡献获得诺贝尔生理 及医学奖。
Napoli 等尝试在有颜色的矮牵牛( Petunia
hybrida ) 花翼瓣中通过介入CHS基因使查
1990
Fire 等把 RNA 注入新 秀杆线虫以控制基因的 表达
Zamore和Hammond等使用体外培养的
果蝇细胞进行研究发现，外源性dsRNA 通过耗能过程降解成21-23nt的小干扰 RNA（small interfering RNA，siRNA） 引发RNAi。
1999
Wianny和Svoboda等分别证实在小鼠胚胎 细胞和卵母细胞中dsRNA能引发RNAi效应。 2001年，Elbashir等证实21nt的siRNA可在 避免激活dsRNA依赖的蛋白激酶和2',5'-寡聚 腺苷酸合成酶信号转导途径的同时，有效抑 制人胚肾293细胞、Hela细胞等哺乳动物细 胞中目的基因的表达。
RNA的干扰
RNA的干扰
RNA干扰是什么 RNA干扰的发现
RNA
干扰
RNA干扰的作用机制 RNA干扰的应用 RNA干扰存在的问题
什么是RNA干扰？
• 英文：RNA interference，缩写RNAi 。 • 概念：是指在进化过程中高度保守的、由 双链RNA（double-stranded RNA， dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性 降解的现象，是正常生物体内抑制特定基 因表达的一种现象
Dicer
一种核酸酶,负责将dsRNA 转化为siRNA ： 它属于RNase Ⅲ家族,具有两个催化结构域、一个解 旋酶( helicase) 结构域和一个PAZ ( Piwi/ Argonaute/ Zwille ) 结构域, Dicer 在催化过程中以二聚体的形式 出现, 其催化结构域在dsRNA 上反平行排列, 形成四个活 性位点, 但只有两侧的两个位点有内切核酸酶活性, 这两 个位点在相距约22bp 的距离切断dsRNA , 各种生物体内
(1) siRNA的形成阶段
目前，RNAi的作用机制主要是在线虫、果蝇和拟南 芥等生物体内阐明的。生物体由于RNA病毒入侵、转座子 转录、基因组中反向重复序列(inverted repeats)转录及外 源基因导入等原因，细胞中可出现dsRNA分子。 当各种原因产生的dsRNA在细胞中出现时，细胞中 一组特定蛋白复合物可识别dsRNA，此阶段需要Rde-1、 Rde-4和dsRNA特异性的核酸内切酶Dicer等共同参与。 Rde-1,4编码的蛋白识别并引导dsRNA与Dicer结合，然后 Dicer将dsRNA解旋，再将其裂解为21~25nt大小的小干扰 RNA (small interfering RNA，siRNA)。
RISC
RNA-induced Silencing Complex
核酸内切酶 解旋酶
Argonaute protein
siRNA mRNA 100KD (active)
250KD (inactive)
ATP
9/24/2018
(4)扩增阶段
该反应以siRNA中的一条链为引物，以靶mRNA为模板 ，在RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase，RdRP)作用下，扩增靶mRNA，产生新的二级 siRNA，而这些siRNA又能继续反作用于靶mRNA。 RdRP不仅能增加siRNA的拷贝数，而且能将异常的单 链RNA转变为dsRNA。RdRP还是一个重要的“感应器”，它 能识别正常和异常的RNA。转基因RNA和病毒RNA都在RdRP 的识别下启动RNAi的反应过程。
Dicer结构略有不同, 致使siRNA 长度存在微小差别。
Dicer
Models for Dicer cleavage
启始阶段
加工酶
加工成21-23核苷酸片段
Dicer
RISC
mRNA被核酸外切酶或核酸内切酶降解
①
Dicer
siRNA的形成
siRNA
②
RISC
(2)RNA诱导的沉默复合物形成阶段
RNAi的应用领域
1
基因功能研究
2
病毒性疾病的治疗
3
肿瘤治疗
4
药物开发
1）基因功能研究
由于RNAi技术可以利用siRNA使目的基因
行高 通量筛选成为可能，对阐明信号转导通路、 发现新的药物作用靶点有重要意义。
2）病毒性疾病的治疗
尔酮合成酶过量表达, 出人意料的是,
来加深花瓣的颜色。
花瓣颜色不仅未加深,而且
42%的介入 CHS 基因的植物的花全部变白 或有白色或灰白图案。
1991
罗马诺（Romano）和Macino
1992
Guo和Kemphues在线 虫中也发现了RNA干扰 现象。
也在粗糙链孢霉中发现了外源导 入基因可以抑制具有同源序列的 内源基因的表达
RNAi扩大效应
目前，对这பைடு நூலகம்现象的解释至少有 四种机制：
① Dicer酶将长dsRNA分子切成短的“初级siRNA”，再由后者降解 同源的mRNA，故dsRNA的长度决定了放大效应的水平； ② siRNA在酶作用中，可多次利用，能进一步提供放大的信号； ③ 移行RNAi (transitive RNAi)中，siRNA可作为靶mRNA的引物， 在RdRP和Dicer等的作用下产生“次级siRNA”，导致沉默信号的扩 增。 ④ “异常RNA”(aberrant RNA)无需引物，可在RdRP的作用下生成 dsRNA，并由Dicer酶切生成siRNA。 以上四种机制中，尤其是移行RNAi的发现为阐明沉默效应的扩增 及传递提供了重要线索。