RNAi技术概述

孟　岩1 ,张　辉2 (吉林农业科技学院:1. 教务处,吉林　吉林132101 ;2. 动物科学系,吉林　吉林132109)

摘　要:RNAi (RNA interference) 是指外源性双链RNA(dsRNA) 能抑制细胞内与其序列同源的基因的表达。在进化上,这可能是生物调控基因表达及抵御病毒侵染或转座子诱导DNA 突变的一种共有的生理机制。本文对RNAi 技术进行介绍。 关键词:RNAi 技术

1 RNA 干涉现象的发现及其特点

十多年前,科学家在努力进行生物遗传改良时,发现靶生物体内产生了一种非期望的表型。早期事例来自于两个独立的研究团体,一个由美国的Jorgensen 所领导,另一个为荷兰的Mol 所带领。他们试图通过增加色素合成基因的拷贝数来创造一种紫色更深的矮牵牛,但其结果出人意料, 一些转基因植株部分完全开出白花,这表明色素合成途径被关闭而不是被加强。事实上,不仅仅该转入的基因不表达,而且植株中所有的色素合成基因都失活。他们将这一现象称之为共抑制。几年以后,英国的植物研究者Ruiz 等在进行抗病毒的植物遗传工程研究时也发现了类似现象。他们将X病毒繁殖所必需的编码复制酶的基因转入到西红柿中,结果发现一些植株表现为抗病毒, 而另一些则不抗病毒。进一步研究表明,抗病毒的植株产生非常少的复制酶,而感病的植株则大量表达X病毒复制酶,抗病植株能使转入的X 病毒的复制酶基因沉默。意大利的Cogoni 将类胡萝卜素合成所需基因转入到粗糙脉孢菌(Neu- rospopracrassa) 中,结果导致30 %的粗糙脉孢菌转化细胞中自身基因失活。他们叫这种基因失活现象为压制。

双链RNA 能导致转录后基因沉默最初来自于对线虫的研究。1995 年Guo 和Kewphues 试图用反义RNA 来阻断Par - 1 基因的表达以研究其功能,反义RNA 抑制了基因表达,出乎意料的是用作阴性对照的正义RNA 也抑制了基因表达,该结果一直让人迷惑不解。三年后Fire 和Mello 通过实验研究后提出了双链RNA 能导致转录后基因沉默的理论。Fire 和Mello 发现把反义RNA 和正义RNA 的混合物导入线虫后,混合物抑制效应远远强于单独导入反义RNA 或正义RNA 的抑制效应。后来Baulcomb 和Hamilton 发现25nt 的 RNA 能特异性抑制具有相应互补序列的基因表达。

2 　RNAi 机制

首先外源导入的双链核糖核酸(dsRNA) 被切割为21～ 23nt 的小分子干扰核糖核酸( siRNA) 。切割后的siRNA 具有3’两个核苷酸TT 突出末端。然后siRNA 结合到核糖核酸酶复合物上形成 RNA 诱导的基因沉默复合体(RISC ,RNA - induced silencing complex) 。该复合体依赖ATP 释能而将 siRNA 双链解聚成单链以激活RISC。活化的 RISC 通过切割与siRNA 具有同源互补序列的基因转录体,最终导致基因沉默效应。目前具体的切割机制还不明了,研究表明每个RISC 包括单链 siRNA 和核糖核酸酶RNase 。如图1 所示。