发布时间:2020-07-27 11:15 原文链接: RNAi干扰技术及应用进展研究(二)

1.2 RNAi的作用特点


 (1)“共抑制”性。RNAi是双链RNA介导的转录后基因沉默机制,它的启动子相当活跃,外源基因可以转录,但不能正常积累mRNA;RNAi作用不仅使外源基因在转录后水平上失活,同时诱导与其同源的内源基因沉默。
(2) 高效性。试验证明双链RNA干扰mRNA 翻译的效率比单纯反义或正义RNA 的抑制效率提高了几个数量级;RNAi可在低于反义核酸几个数量级的浓度 下,使靶基因表达降到很低水平甚至完全“剔除”,而产生缺失突变体表型。它比基因敲除技术更为便捷,科学家称RNAi技术为靶基因或靶蛋白的“剔降 ”(knockdown)。


 (3)高特异性。由dsRNA降解成的小干扰RNA,除其正义链3′端的两个碱基在序列识别中不起主要作用外, 其余碱基在序列识别中都是必需的,单个碱基的改变即可使RNAi失效,RNAi能特异性降解mRNA,针对同源基因共有序列的RNAi则可使同源基因全部失活。


(4)高穿透性。RNAi具有很强的穿透能力,能在不同的细胞间长距离传递和维持,如在含有双链RNA的溶液中,喂食表达双链RNA的细菌等,能向秀丽隐杆线虫导入双链RNA。


(5)“遗传性”。已在线虫中观察到RNAi效应通过生殖系传递到后代,说明RNAi具有一定的可遗传性。


(6)高稳定性。细胞中可能存在天然的稳定siRNA的机制。此机制可能是siRNA与某种保护性蛋白结合,从而使其具有相对的稳定性,这些双链RNA 不像反义核酸那样需要多种化学修饰来提高其半衰期。


(7) 双干扰系统。哺乳动物中存在有非特异性干扰和特异性干扰两条独立的途径。 非特异性干扰反应是由大于30个碱基对的双链RNA介导,导致整个细胞中非特异 性蛋白合成抑制,RNA降解;特异性反应由21 bp~25 bp的小干扰RNA介导,可逃避非特异性干扰系统的“监控”,只降解与其序列相应的单个基因 的mRNA。

研究方法


在研究过程中,科研人员逐渐摸索总结出了成套的研究 方法。目前,展开RNAi操作主要有两种方法。一种为直接将靶向特定基因的大约21个碱基长短siRNA,或45个~50个碱基的发夹结构 RNA(small hairpin RNA,shRNA)转染到细胞,shRNA在细胞中会自动被加工成siRNA,从而引发基因沉默或表达抑制。另一 种为构建特定的siRNA表达载体,通过质粒在体内表达siRNA而引发基因沉默。此法的优点是排除了RNA酶干扰,延长siRNA半衰期。更重要的是, 该法可以进行稳定表达细胞株的筛选,且随着质粒复制扩散到整个机体,基因抑制效果可传代。试验表明,可被化学合成或体外合成的siRNA抑制的基因同样可 被表达相同序列的载体表达出的siRNA所抑制。

3 RNAi的应用

3.1 基因功能研究


在 神经生物学研究中,科学家们通过siRNA表达质粒对中脑腹侧神经细胞中的多巴胺能相关基因进行了有效抑制,还通过病毒介导的RNAi建立了此类成年小鼠 模型,不仅为建立神经系统的功能缺失模型找到了一些有价值的表型标记,对神经系统的基因治疗也有一定借鉴意义;在癌症研究中,通过shRNA表达载体成功 抑制成年大鼠脑癌基因,同时对RNAi的远程(穿过血脑屏障)基因沉默方法进行了非常有益的探索;利用细胞凋亡途径,通过RNAi抑制凋亡基因Caspase-8能提高患急性肝功能衰竭小鼠的成活率,并发现Caspase 8 siRNA 处理对特异性Fas激活剂 (Jo2和AdFasL)和野生型腺病毒介导的急性肝功能衰竭都有效,表明这个动物模型能反应人类急性病毒肝炎多分子参与的机制,增强了siRNA用于急 性肝炎病人治疗的希望。除了对某些关键基因的RNAi研究外,还在哺乳动物细胞中探索了siRNA在基因组水平上的筛选方法。他们建立了一个包含8 000多个基因的siRNA表达框文库阵列,通过它来高通量筛选NF-kB信号途径中已知的及Unique基因。 由此可见,RNA干扰也正作为筛选成百甚至上千基因的工具,发挥着越来越大的作用。RNAi为系统地抑制RNA分子合成蛋白提供了快速而相对简便 的途径。通过在一段时间内对一个基因RNA信号的抑制,研究者可以深入研究基因功能,进而描绘支配从细胞形态到信号系统的遗传网络。