摘 要:RNA干涉(RNA interference)在細胞分裂過程中發揮了至關重要的控制作用,對引導細胞形成某種特定類型的組織產生深遠的影響。《科學》把這一令人激動的發現當作2002年zui重大的科學突破來歡呼,這些發現將使生物學家們重新審度細胞及其演化過程。 關鍵詞: RNAi sirna miRNA dsRNA mRNA 阻斷 基因沉默 1、前言
RNA是生物體內zui重要的物質基礎之一,它與 DNA 和蛋白質一起構成生命的框架。但以來, RNA 分子一直被認為是小角色。它從 DNA 那兒獲得自己的順序,然后將遺傳信息轉化成蛋白質。然而,一系列發現表明——這些小分子 RNA 事實上操縱著許多細胞功能。它可通過互補序列的結合反作用于 DNA ,從而關閉或調節基因的表達。甚至某些小分子 RNA 可以通過指導基因的開關來調控細胞的發育時鐘。
2、綜述
2 . 1 研究歷史與發展前景
2 . 1 . 1 定義
雙鏈RNA(dsRNA)對基因表達的阻斷作用被稱為RNA干預(RNA interference,RNAi)。
雙鏈RNA(dsRNA)經酶切后會形成很多小片段,siRNA 和 miRNA 。
siRNA一旦與信使 RNA(mRNA) 中的同源序列互補結合,會導致 mRNA 失去功能,即不能翻譯產生蛋白質,也就是使基因“沉默"了。
大多數 miRNA 與底物 mRNA 不*配對結合 , 它們并不改變 miRNA 的穩定性 , 而是通過抑制翻譯來使基因沉默 。
2 . 1 . 2 研究歷史
1990年,為加深矮牽牛花( petunias)的紫色,Jorgensen等導入了一個強啟動子控制的色素基因。可是結果與預期相反,許多花瓣顏色并未加深,反而呈雜色甚至白色。這是由于轉基因和同源的內源基因的表達都被抑制了,Jorgensen把這個現象命名為共抑制(cosuppression) 。
1995 年,康奈爾大學的 Su Guo 博士用反義RNA阻斷線蟲基因表達的試驗中發現,反義RNA(antisense RNA和正義RNA(sense RNA)都阻斷了基因的表達,他們對這個結果百思不得其解。
直到1998年,Andrew Fire的研究證明,在正義RNA阻斷了基因表達的試驗中,真正起作用的是雙鏈RNA 。這些雙鏈RNA是體外轉錄正義RNA時生成的。于是提出了RNAi這個詞。
2002年,Zernicka - Coetz等用雙鏈RNA注射小鼠受精卵和著床前的胚胎,結果發現導入的雙鏈RNA可以特異性的抑制C-mos , E-cadherin和GFP基因的表達。Judy Lieberman 和 Premlata Shankar首先向公眾宣布了在動物中利用RNAi技術治療疾病的研究進展。
同樣在2002年,科學家研究了酵母和四膜蟲兩種生物體的RNAi現象,他們發現RNAi對染色體的形狀有著的控制作用。RNAi能*性關閉或刪除一部分DNA,而不只是簡單地使DNA暫時沉默。
2004年,Tomoko和他的同事們發現一種小dsRNA能夠作用于神經基因的表達,并且能在轉錄水平上直接誘導神經干細胞向神經細胞分化。這種RNA在基因轉錄水平上直接參與調控,它被命名為smRNA 。