出处：浙江农业学报15(4) :263～268 ,2003 作者：牛宝龙1 ,2 , 翁宏飚1 ,孟智启1 ,吕顺霖2(1 浙江省农业科学院;2 浙江大学动物科学学
摘 要: RNA 干涉是通过双链RNA 的介导,在基因的转录后水平上,特异性抑制具有相应序列的基因表达,即通过双链RNA 的介导特异性降解相应序列的mRNA ,从而导致转录后水平的基因沉默。迄今,在真菌、植物、动物等真核生物中都发现存在这一基因沉默机制。RNA 干涉对于抵抗病毒入侵、抑制转座子活动、生物体的发育和基因表达调控都有重要作用;它也为基因功能的研究开辟了一条新途径。文章综述了RNA 干涉的机制及其在基因功能研究方面的最新进展。
目前越来越多物种的基因组已完成测序, 但对这些基因的生物学功能的了解和认识却很少。因此,更为重要的任务是在于理解基因的功能。抑制这些基因活性,再检测由此引起的结果是现在一般采用判定基因生物功能的方法。RNA 干涉技术是近年来研究发明的一种范围广的全基因组规模的抑制基因功能的方法。其实质是通过双链RNA(dsRNA) 的介导,特异性地降解相应序列的mRNA ,从而阻断相应基因表达。它在特异并高效抑制基因活性方面展示出了广阔的前景。这种向生物体中导入双链RNA 后,引起生物体内同源基因沉默( silencing) 的现象称作RNA 干涉(RNA interference , RNAi) 。
1.RNA 干涉的普遍性
1990 年, Jorgensen[1 ] 等人在矮牵牛花(petunia) 转基因的研究中,发现一种转化基因同时具有抑制相应内源基因及自身表达的基因沉默现象,称为共抑制(cosuppresion) 或转录后基因沉默(posttranscriptional gene silencing , PTGS) [2 ] 。1994 年,Macino 和Cogoni将野生型粗糙链孢霉( Neurospora crassa) 中转基因抑制自身和相应内源基因表达的基因沉默现象称为消除作用(基因压制quelling) [3 ] 。
1995 年,Guo Su 在研究线虫( Caenorhabditis elegans) 的第一次卵裂不对称问题时,发现par-1 基因的失活会破坏线虫第一次卵裂的不对称性,并试图用反义技术关闭par-1 基因的表达, 结果发现正义RNA(sense RNA) 也同样能使par-1 基因的表达关闭[4 ] 。1998 年,Fire等人发现双链RNA 能够比反义RNA( siRNA)或正义RNA 更有效地关闭基因的表达,他们称这种现象为RNA 干涉[5 ] 。
可见RNA 干涉广泛存在于真菌、植物、动物等真核生物中,与基因本身及转录并无任何关系,属于转录后水平的基因沉默机制。Djikeng 与Fjose 等研究表明,无脊椎动物和植物中的RNA 干涉具有抑制侵入宿主体内的病毒和转座子,减弱和清除其基因毒性的作用[6 ,7 ] 。转基因植物中出现的基因沉默作用也是宿主细胞通过RNA 干涉而实现的自我保护反应[8 ] 。动物基因组对自私DNA(selfish DNA) ,例如病毒和转座元(transposon)的入侵和转录异常的抑制也是通过RNA 干涉实现的,因为在一般情况下生物体内不会产生双链RNA。当病毒或转座元等外来遗传物质侵入时,由于它们自身生活周期的需要,才会产生双链异常RNA(aberrant RNA) 或称为无赖RNA ( rogue RNA) 。生物体可能是在进化过程中形成了RNA 干涉等防卫机制来抵御外来遗传物质的寄生[9 ] 。