RNAi技術(shù)的研究進展與發(fā)展前景

【資料簡介】

RNA interference，RNAi)是1998年由Fire等在線蟲中發(fā)現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)錄后的基因沉默 (Posttranscriptional gene silencing，PTGS)機制。雙鏈RNA(double-stranded RNA，dsRNA)能特異地抑制或沉默目的基因表達，產(chǎn)生如同目的基因突變的缺陷表型，這種由dsRNA介導(dǎo)的基因阻抑作用被稱為RNAi。1990年，美國和荷蘭的兩個轉(zhuǎn)基因植物實驗組，在矮牽牛中發(fā)現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)基因能同時抑制相應(yīng)的內(nèi)源基因以及自身表達的基因沉默現(xiàn)象，當(dāng)時將這種現(xiàn)象稱為共抑制。到1994 年，由Cogni等在真菌中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄后的基因沉默現(xiàn)象，在野生型粗糙鏈胞霉中轉(zhuǎn)入胡蘿卜素基因 albi或albino 3時，發(fā)現(xiàn)在部分實驗中，內(nèi)源性al 1或al 3基因的表達水平反而減弱，稱此現(xiàn)象為基因壓制(quelling)。1998年，F(xiàn)ire等在線蟲中發(fā)現(xiàn)了RNAi現(xiàn)象，并揭示了SuGuo發(fā)現(xiàn)正義 RNA對基因表達也有抑制作用的原因，認為SuGuo發(fā)現(xiàn)的這種現(xiàn)象是由于體外轉(zhuǎn)錄制備的RNA中污染了微量的雙鏈RNA，而且dsRNA能比反義RNA或正義RNA更有效地抑制基因的表達，把由 RNA引起的基因表達的抑制稱為RNA干涉。 

zui初普遍認為共抑制、基因壓制以及RNAi是機制*不同的基因抑制現(xiàn)象。但經(jīng)過科研人員的不斷研究，發(fā)現(xiàn)在共抑制、真菌中的基因壓制以及RNAi現(xiàn)象之間存在著密切的。都是由 RNA引起的轉(zhuǎn)錄后的基因沉默，可能有共同的生物學(xué)意義和相似的作用機制。但是共抑制與 RNAi并不是*相同，在植物的共抑制中，dsRNA不僅能引起轉(zhuǎn)錄后的基因沉默，而且還能引起轉(zhuǎn)錄水平的沉默，其可能機制是dsRNA能引起染色質(zhì)的重組或甲基化而改變其內(nèi)源基因的序列。因此，在植物共抑制中還存在RNAi以外的由RNA指導(dǎo)的DNA甲基化，而引起轉(zhuǎn)錄水平抑制的機制。dsRNA能特異地抑制目的基因的表達，其廣泛存在各種有機體中，包括線蟲、果蠅、渦蟲、水螅、錐蟲、真菌、植物以及哺乳動物。 

1 RNAi的特征 

RNAi是發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后水平的基因沉默。 

dsRNA具有很高的特異性，能特異地將與其同源的mRNA降解。Andrew在植物中用3種轉(zhuǎn)基因誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后的基因沉默(PTGS)都檢測到有約25 nt(nucleotide)長的siRNA(short interference RNA)。Shi Chenyang等從已轉(zhuǎn)染dsRNA的未分化的胚胎干細胞、卵母細胞以及老鼠胚胎細胞的細胞質(zhì)提取物中都發(fā)現(xiàn)有21～23 nt長的siRNA。這些siRNA可能具有指導(dǎo)核酸酶特異地識別靶mRNA 而將其降解的功能，21～23 nt以下的片段還沒有發(fā)現(xiàn)，由于這些片段不穩(wěn)定，易被胞內(nèi)其他核酸酶降解。 

極低濃度的dsRNA就能*抑制基因的表達。這可能由于RNA存在復(fù)制或由于dsRNA具有很強的催化功能。 

dsRNA抑制效應(yīng)具有傳遞性。Timmons等用含目的基因表達dsRNA載體大腸桿菌喂養(yǎng)線蟲， RNA從腸中吸收，但在體細胞及生殖細胞中都有分布表達。此外，RNAi不僅發(fā)生在親代動物本身，其子代伴隨基因表達過程也產(chǎn)生了強烈而特異的抑制效應(yīng)。細胞的這種抑制能力還能在細胞與細胞之間通過胞間連絲傳遞，甚至可以通過植物的維管組織在整個植物體中傳遞。Jorgenese等將有共抑制現(xiàn)象的植物作為砧木，沒有抑制現(xiàn)象的植物作為接穗，一段時間以后在接穗中產(chǎn)生了共抑制現(xiàn)象。說明有某種信號分子通過植物的維管系統(tǒng)進行傳遞，由于這種系統(tǒng)獲得的沉默具有序列特異性的特點，這種信號分子可能是一種RNA與蛋白質(zhì)的復(fù)合體。