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RNA的发现、发展和应用
作者:未知 来源:本站原创 时间:2005-11-11


         1995年,康乃尔大学的Su Guo在利用反义RNA技术特异性地抑制秀丽新小杆线虫(C. elegans)中的par-1基因的表达时,意外发现对照实验中给线虫注射正义RNA(sense RNA)也能抑制par-1基因的表达。该研究小组一直未能给出合理解释。直到1998年2月,  Andrew Fire和Craig Mello才首次揭开这个悬疑:Su Guo遇到的正义RNA抑制基因表达的现象,是由于体外转录所得RNA中污染了微量双链RNA而引起,当他们将体外转录得到的单链RNA纯化后注射线虫,基因抑制效应变得十分微弱,而经过纯化的双链RNA却正好相反,能够高效特异性阻断相应基因的表达。该小组将这一现象称为RNA干涉(RNA interference ,简称RNAi)。
          在随后的短短一年中,RNAi现象被广泛地发现存在于真菌、拟南芥、水螅、涡虫、锥虫、斑马鱼等大多数真核生物中。随后在线虫中的研究发现RNAi过程中的第一步是序列特异的效应分子(siRNA)的产生,此效应分子存在的第一个证据可能是在植物PTGS(post-transciption gene silence转录后基因沉默)过程中发现的21~25nt的RNA分子。用果蝇胚胎提取物进行体外RNAi反应,其中的dsRNA(double-strand RNA 双链RNA)被切割成~22nt的siRNA,导入化学合成的21-和22-nt的siRNA也同样促进同源mRNA的降解。之后在注射dsRNA的果蝇胚胎和线虫中,以及转染了dsRNA的果蝇S2细胞中均发现了小RNA产物。2001年,Emily等人在果蝇中确定了降解dsRNA的关键酶,并命名为Dicer,此酶属于RNaseIII家族,并在进化上保守。之后,Wianny等在小鼠胚胎中,Svoboda等在小鼠的卵母细胞中完成RNAi的实验,Elbashir等在哺乳动物细胞中用siRNA诱导产生了特异性的RNAi,RNAi技术迅速扩展到哺乳动物领域。
    至此RNAi技术作为基因沉默的有力工具,在医药开发、基因治疗和功能基因组研究等方面的应用得到飞速发展。
    RNAi可能的应用领域
    1、功能基因组的研究
          在功能基因组研究中,需要对特定基因进行功能丧失或降低突变,以确定其功能。由于RNAi具有高度的序列专一性,可以特异地使特定基因沉默,获得功能丧失或降低的突变,因此RNAi可以作为一种强有力的研究工具,用于功能基因组的研究。RNAi技术高效、特异、低毒性、周期短、操作简单等优势是传统的基因敲除技术和反义技术所无法比拟的。根据基因组测序结果或EST文库构建的dsRNA文库可以用于大规模的基因组筛选。根据DNA芯片原理,将微电子技术与RNAi技术结合,构建RNAi芯片,让细胞生长在多种siRNA片段组成的点阵芯片上,只要解决好核酸从固相化物的解离问题(如利用核酸酶切割)和转染技术问题,就能产生各种基因功能失活表型库,并得到相应的mRNA-表型对应关系。联合应用DNA芯片技术还可能得到各个基因间相互影响的网络关系。甚至可以应用RNAi建立基因功能敲除动物模型代替繁琐的传统基因敲除。
    2、 在其他基础研究领域
          例如在信号传递途径中,根据RNAi产生的功能丧失表型,可以很容易的从某一信号传递途径被打断的所有表型中鉴定出被降解的mRNA,从而鉴定出参与了信号传递通路的信号分子。还有可能通过打靶某一信号分子mRNA明辨其与其它信号分子在传递通路中的关系。
          在发育研究中,已经发现许多miRNA可能参与其中的基因调节,例如在线虫中,let-7和lin-4对幼虫发育起着关键作用;而在拟南芥中,miR-172参与花发育的调节。这提示RNAi现象可能对发育也是极其重要的。

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