RNAi基因沉默机制
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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。
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。
பைடு நூலகம்
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。
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。
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
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)。
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。
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。
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。
பைடு நூலகம்
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。
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。
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
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)。
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。