RNAi5年成果回顾.PDFVIP

RNAi 5 年成果回顾 1998 年 Andrew Fire 和 Craig Mello 等人首次证实双链 RNA 分子可诱导同源目标 mRNA 降解， 导致特定基因表达沉默，并将其命名为 RNA 干扰（RNA interference, RNAi）。2001 年 Tuschl，Phil Sharp等人在 Nature上首次证实哺乳动物细胞中也存在 RNAi机制，并指出长度为 21-25 nt的 siRNA 瞬时转染体外培养的哺乳动物细胞能诱导 RNAi，但并不启动细胞凋亡或者干扰素响应。Tuschl 提 出 21bp、3’末端带有 2 个碱基突出的 siRNA（正符合 Dicer 酶切产物的特征）最有效。如果说 2001 年权威期刊《Science》10 大突破之一的“RNA 新功能”中提及 RNA 干扰现象，算是一次暂露头 角的前奏，那么 RNAi 真正大放异彩成为“主角”则是在 2002 年——siRNA 当选《Science》2002 年 度 10 大重要突破之首。打那之后，5 年来，RNAi 研究和应用达到了前所未有的新高度——从 RNAi 机制原理、RNAi 技术在基因功能研究领域的应用，乃至临床应用等众多领域都有大量突破性成果 涌现——RNAi 已经成为基因功能研究和基因治疗研究等领域的最热门技术之一，仅仅在首次命名 RNAi 的 8 年之后，Andrew Fire 和 Craig Mello 因此荣获 2006 年诺贝尔生理医学奖。 1. RNA 干扰机制研究----生物 体内广泛存在的 RNAi 作用是 什么？ （1）病毒防御 RNA 沉默被认为是低等 生物和植物抗病毒防御系统 的一道防线，2002 年 5 月《Science》的一篇 封面文章将这一范围扩大到了动物领域：加州 大学里弗塞德分校的 Shou-Wei Ding 等人首 次证明动物细胞也利用 RNA 沉默来抵御病毒 侵染，这也是首次为证明动物和植物王国抗病 毒通路的高度保守性提供了实验证据。之后法 国科学家进一步将这一范围扩大到了哺乳动 物。2006 年 Eugene Koonin 等人又证明原核生 物里存在类似于真核生物 RNA 干扰系统的 RNA 沉默机制。 （2）基因调控 多年来DNA和蛋白质一直是基因组研究 中的主角，而 RNA 只是被看作来往与 DNA 和蛋白质间的信使而已。然而越来越多的证明 表明了 RNA 的重要作用。在小分子 RNA 中 发现了一类与调节基因表达 密切相关的分子 micro RNA (miRNA)。这种内源性的小分 子 RNA 针对 3’端非编码区， 有着极高的保守性，并在组织 中广泛表达，可在转录后以及 翻译水平上调控基因表达。有人推测 siRNA 实际上不过是外源或病毒的 dsRNA 闯入内源 RNAi 通路的结果而已。寻找这类调节分子及 其靶基因已成为研究的热点。2005 年 White head 和 MIT 的研究人员发现 miRNA 调节着 成千上万个人类基因，这些基因所占比例超过 基因组蛋白编码区域的三分之一。这首次证明 了 miRNA 影响着很多的生命功能。在解开 miRNA 如何影响生物体发育的这一未解之谜 的道路上，Gaul 等人证明了 miRNA 调节着许 多发育中基本的过程，包括身体形态、形态发 育学、神经系统和肌肉的发育，尤其是对细胞 存活意义重大。另一方面，David Bartel 等人 发现在植物中存在的miRNA也控制发育过程 中的基因表达。 生物通 第 1 页 ebioTech特刊RNAI 5年回顾及技术宝典 2005 年《Nature》的一篇综述“Gene regulation：expression and silencing coupled” 中提到，RNAi 不仅可以通过促使 mRNA 分 解以进行转录后调控，而且 RNAi 也在另外一 个基因调控的过程——染色质的修饰中扮演 了重要的角色，这一过程主要是通过控制组蛋 白甲基化等修饰来实现的。这说明了 RNA 干 扰的一部分作用机理：由于只有在 DNA 未折 叠的情况下基因才会表现，因此 miRNA 凭借 甲基化等修饰组蛋白而影响局部 DNA 的折 叠，从调控大区域的基因表现，在发育及分化 的过程中扮演了极为重要的地位。miRNA 所 诱发的染色质修饰需要 RNA polymeraseII 的 参与，而也就说明了这种凭借甲基化染色质来 抑制基因表达的过程，可能也是需要先转录成 RNA，然后制造 siRNA 以进行染色质的修饰， 抑制基因的表达。 2006年David Corey还在Nature Chemical Biology发表文章提出 siRNA不单可以沉默目 标基因的表达，在某种情况下还可