RNAi及小分子RNA

摘 要： RNA干涉（RNA interference）在细胞分裂过程中发挥了至关重要的控制作用，对引导细胞形成某种特定类型的组织产生深远的影响。《科学》把这一令人激动的发现当作2002年最重大的科学突破来欢呼，这些发现将使 生物 学家们重新审度细胞及其演化过程。 关键词： RNAi siRNA miRNA dsRNA mRNA 阻断 基因沉默 1、前言 RNA是 生物 体内最重要的物质基础之一，它与 DNA 和蛋白质一起构成生命的框架。但长久以来， RNA 分子一直被认为是小角色。它从 DNA 那儿获得自己的顺序，然后将遗传信息转化成蛋白质。然而，一系列发现表明——这些小分子 RNA 事实上操纵着许多细胞功能。它可通过互补序列的结合反作用于 DNA ，从而关闭或调节基因的表达。甚至某些小分子 RNA 可以通过指导基因的开关来调控细胞的发育时钟。 2、 综述 2 ． 1 研究历史与发展前景 2 ． 1 ． 1 定义 双链RNA（dsRNA）对基因表达的阻断作用被称为RNA干预（RNA interference，RNAi）。 双链RNA（dsRNA）经酶切后会形成很多小片段，siRNA 和 miRNA 。 siRNA一旦与信使 RNA(mRNA) 中的同源序列互补结合，会导致 mRNA 失去功能，即不能翻译产生蛋白质，也就是使基因“沉默”了。 大多数 miRNA 与底物 mRNA 不完全配对结合 , 它们并不改变 miRNA 的稳定性 , 而是通过抑制翻译来使基因沉默 。 2 ． 1 ． 2 研究历史 1990年，为加深矮牵牛花( petunias)的紫色，Jorgensen等导入了一个强启动子控制的色素基因。可是结果与预期相反，许多花瓣颜色并未加深，反而呈杂色甚至白色。这是由于转基因和同源的内源基因的表达都被抑制了，Jorgensen把这个现象命名为共抑制(cosuppression) 。 1995 年，康奈尔大学的 Su Guo 博士用反义RNA阻断线虫基因表达的试验中发现，反义RNA（antisense RNA和正义RNA（sense RNA）都阻断了基因的表达，他们对这个结果百思不得其解。 直到1998年，Andrew Fire的研究证明，在正义RNA阻断了基因表达的试验中，真正起作用的是双链RNA 。这些双链RNA是体外转录正义RNA时生成的。于是提出了RNAi这个词。 2002年，Zernicka - Coetz等用双链RNA注射小鼠受精卵和着床前的胚胎，结果发现导入的双链RNA可以特异性的抑制C-mos ， E-cadherin和GFP基因的表达。Judy Lieberman 和 Premlata Shankar首先向公众宣布了在动物中利用RNAi技术治疗疾病的研究进展。 同样在2002年，科学家研究了酵母和四膜虫两种生物体的RNAi现象，他们发现RNAi对染色体的形状有着极大的控制作用。RNAi能永久性关闭或删除一部分DNA，而不只是简单地使DNA暂时沉默。 2004年，Tomoko和他的同事们发现一种小dsRNA能够作用于神经基因的表达，并且能在转录水平上直接诱导神经干细胞向神经细胞分化。这种RNA在基因转录水平上直接参与调控，它被命名为smRNA 。