1 RNA 干涉現象的發現及其特點

十多年前,科學家在努力進行生物遺傳改良時,發現靶生物體內產生了一種非期望的表型。早期事例來自于兩個獨立的研究團體,一個由美國的Jorgensen 所,另一個為荷蘭的Mol 所帶領。他們試圖通過增加色素合成基因的拷貝數來創造一種紫色更深的矮牽牛,但其結果出人意料, 一些轉基因植株部分*開出白花,這表明色素合成途徑被關閉而不是被加強。事實上,不僅僅該轉入的基因不表達,而且植株中所有的色素合成基因都失活。他們將這一現象稱之為共抑制。幾年以后,英國的植物研究者Ruiz 等在進行抗病毒的植物遺傳工程研究時也發現了類似現象。他們將X病毒繁殖所必需的編碼復制酶的基因轉入到西紅柿中,結果發現一些植株表現為抗病毒, 而另一些則不抗病毒。進一步研究表明,抗病毒的植株產生非常少的復制酶,而感病的植株則大量表達X病毒復制酶,抗病植株能使轉入的X 病毒的復制酶基因沉默。意大利的Cogoni 將類胡蘿卜素合成所需基因轉入到粗糙脈孢菌(Neu- rospopracrassa) 中,結果導致30 %的粗糙脈孢菌轉化細胞中自身基因失活。他們叫這種基因失活現象為壓制。

雙鏈RNA 能導致轉錄后基因沉默zui初來自于對線蟲的研究。1995 年Guo 和Kewphues 試圖用反義rna 來阻斷Par - 1 基因的表達以研究其功能,反義RNA 抑制了基因表達,出乎意料的是用作陰性對照的正義RNA 也抑制了基因表達,該結果一直讓人迷惑不解。三年后Fire 和Mello 通過實驗研究后提出了雙鏈RNA 能導致轉錄后基因沉默的理論。Fire 和Mello 發現把反義RNA 和正義RNA 的混合物導入線蟲后,混合物抑制效應遠遠強于單獨導入反義RNA 或正義RNA 的抑制效應。后來Baulcomb 和Hamilton 發現25nt 的 RNA 能特異性抑制具有相應互補序列的基因表達。
2 RNAi 機制

首先外源導入的雙鏈核糖核酸(dsRNA) 被切割為21～ 23nt 的小分子干擾核糖核酸( siRNA) 。切割后的siRNA 具有3’兩個核苷酸TT 突出末端。然后siRNA 結合到核糖核酸酶復合物上形成 RNA 誘導的基因沉默復合體(RISC ,RNA - induced silencing complex) 。該復合體依賴ATP 釋能而將 siRNA 雙鏈解聚成單鏈以激活RISC。活化的 RISC 通過切割與siRNA 具有同源互補序列的基因轉錄體,zui終導致基因沉默效應。目前具體的切割機制還不明了,研究表明每個RISC 包括單鏈 siRNA 和核糖核酸酶RNase 。如圖1 所示。
RNAi技術概述