siRNA和RNAi概述

siRNA和RNAi概述
1 前言
　　RNA是生物體內(nèi)zui重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，它與DNA和蛋白質(zhì)一起構(gòu)成生命的框架。但長久以來，RNA分子一直被認(rèn)為是小角色。它從DNA那兒獲得自己的順序，然后將遺傳信息轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)。然而，一系列發(fā)現(xiàn)表明——這些小分子RNA事實上操縱著許多細(xì)胞功能。它可通過互補(bǔ)序列的結(jié)合反作用于DNA，從而關(guān)閉或調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。甚至某些小分子RNA可以通過指導(dǎo)基因的開關(guān)來調(diào)控細(xì)胞的發(fā)育時鐘。
2 綜述
2.1 研究歷史與發(fā)展前景
2.1.1 定義
siRNA和RNAi概述
　　雙鏈RNA對基因表達(dá)的阻斷作用被稱為RNA干預(yù)（RNA interference, RNAi ）雙鏈RNA經(jīng)酶切后會形成很多小片段，稱為siRNA，這些小片段一旦與信使RNA（mRNA）中的同源序列互補(bǔ)結(jié)合，會導(dǎo)致mRNA失去功能，即不能翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)，也就是使基因“沉默”了。
2.1.2 研究歷史
　　RNAi現(xiàn)象早在1993年就有報道： 將產(chǎn)生紫色素的基因轉(zhuǎn)入開紫花的矮牽牛中，希望得到紫色更深的花，可是事與愿違，非但沒有加深紫色，反而成了白色。當(dāng)時認(rèn)為這是矮牽牛本來有的紫色素基因和轉(zhuǎn)入的外來紫色素基因都失去了功能，稱這種現(xiàn)象是“共抑制”。1995年，康奈爾大學(xué)的Su Guo博士用反義RNA阻斷線蟲基因表達(dá)的試驗中發(fā)現(xiàn)，反義RNA（anti sense RNA和正義RNA（sense RNA）都阻斷了基因的表達(dá)，他們對這個結(jié)果百思不得其解。直到1998年，Andrew Fire的研究證明，在正義RNA阻斷了基因表達(dá)的試驗中，真正起作用的是雙鏈RNA。這些雙鏈RNA是體外轉(zhuǎn)錄正義RNA時生成的。于是提出了RNAi這個詞。
2.1.3 作用機(jī)理
　siRNA和RNAi概述
　目前RNAi的作用機(jī)理主要是在線蟲，果蠅，斑馬魚等生物體內(nèi)闡明的。生物體內(nèi)的雙鏈RNA可來自于RNA病毒感染，轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，外源導(dǎo)入的基因。這些來源的雙鏈RNA誘發(fā)了細(xì)胞內(nèi)的RNAi機(jī)制，結(jié)果是病毒被清除，轉(zhuǎn)座子的表達(dá)被阻斷，外源導(dǎo)入基因表達(dá)被阻斷同時，與其同源的細(xì)胞基因組中的基因表達(dá)也被阻斷。
　　雙鏈RNA進(jìn)入細(xì)胞后，一方面在Dicer酶的作用下被裂解成siRNA，另一方面在RdRP（以RNA為模板指導(dǎo)RNA合成的聚合酶，RNA-directed RNA polymerase）的作用下自身擴(kuò)增后，再被Dicer酶裂解成siRNA。SiRNA的雙鏈解開變成單鏈，并和某些蛋白形成復(fù)合物，Argonaute2是目前*已知的參與復(fù)合物形成的蛋白。此復(fù)合物同與siRNA互補(bǔ)的mRNA結(jié)合，使mRNA被RNA酶裂解。
　　
另一方面結(jié)合的產(chǎn)物以SiRNA作為引物，以mRNA為模板，在RdRP作用下合成出mRNA的互補(bǔ)鏈。結(jié)果mRNA也變成了雙鏈RNA，它在Dicer酶的作用下也被裂解成siRNA。這些新生成的siRNA也具有誘發(fā)RNAi的作用，通過這個聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，細(xì)胞內(nèi)的siRNA大大增加，顯著增加了對基因表達(dá)的抑制。從21到23個核苷酸的siRNA到幾百個核苷酸的雙鏈RNA都能誘發(fā)RNAi，但長的雙鏈RNA阻斷基因表達(dá)的效果明顯強(qiáng)于短的雙鏈RNA。
　　
siRNA還能夠通過某種不太明了的機(jī)制*地關(guān)閉或者刪除DNA片斷，以在非常大的程度上控制染色質(zhì)的形成，而不是僅僅暫時地抑制它們的活動。
　　動植物和人體的病原體中有一些是RNA病毒，如導(dǎo)致艾滋病的HIV和SARS的冠狀病毒都是RNA病毒。有些RNA病毒在復(fù)制過程的一定階段中會產(chǎn)生雙鏈RNA。如果宿主體內(nèi)有分解這種雙鏈RNA的酶，就可將雙鏈RNA降解。