RNA干涉_原创精品文档.pdfVIP

RNA干涉(RNAinterference，RNAi)是1998年由Fire等在线虫中发现的一种转录后的基因

沉默(Posttranscriptionalgenesilencing，PTGS)机制。双链RNA(double-strandedRNA，dsRNA)

能特异地抑制或沉默目的基因表达，产生如同目的基因突变的缺陷表型，这种由dsRNA介

导的基因阻抑作用被称为RNAi。1990年，美国和荷兰的两个转基因植物实验组，在矮牵牛

中发现的一种转基因能同时抑制相应的内源基因以及自身表达的基因沉默现象，当时将这种

现象称为共抑制。到1994年，由Cogni等在真菌中发现转录后的基因沉默现象，在野生型

粗糙链胞霉中转入胡萝卜素基因albino1或albino3时，发现在部分实验中，内源性al1或

al3基因的表达水平反而减弱，称此现象为基因压制(quelling)。1998年，Fire等在线虫中发

现了RNAi现象，并揭示了SuGuo发现正义RNA对基因表达也有抑制作用的原因，认为

SuGuo发现的这种现象是由于体外转录制备的RNA中污染了微量的双链RNA，而且dsRNA

能比反义RNA或正义RNA更有效地抑制基因的表达，把由RNA引起的基因表达的抑制

称为RNA干涉。

最初普遍认为共抑制、基因压制以及RNAi是机制完全不同的基因抑制现象。但经过科

研人员的不断研究，发现在共抑制、真菌中的基因压制以及RNAi现象之间存在着密切的联

系。都是由RNA引起的转录后的基因沉默，可能有共同的生物学意义和相似的作用机制。

但是共抑制与RNAi并不是完全相同，在植物的共抑制中，dsRNA不仅能引起转录后的基

因沉默，而且还能引起转录水平的沉默，其可能机制是dsRNA能引起染色质的重组或甲基

化而改变其内源基因的序列。因此，在植物共抑制中还存在RNAi以外的由RNA指导的DNA

甲基化，而引起转录水平抑制的机制。dsRNA能特异地抑制目的基因的表达，其广泛存在

各种有机体中，包括线虫、果蝇、涡虫、水螅、锥虫、真菌、植物以及哺乳动物。

1RNAi的特征

RNAi是发生在转录后水平的基因沉默。

dsRNA具有很高的特异性，能特异地将与其同源的mRNA降解。Andrew在植物中用3

种转基因诱导的转录后的基因沉默(PTGS)都检测到有约25nt(nucleotide)长的siRNA(short

interferenceRNA)。ShiChenyang等从已转染dsRNA的未分化的胚胎干细胞、卵母细胞以及

老鼠胚胎细胞的细胞质提取物中都发现有21～23nt长的siRNA。这些siRNA可能具有指导

核酸酶特异地识别靶mRNA而将其降解的功能，21～23nt以下的片段还没有发现，由于这

些片段不稳定，易被胞内其他核酸酶降解。

极低浓度的dsRNA就能完全抑制基因的表达。这可能由于RNA存在复制或由于dsRNA

具有很强的催化功能。

dsRNA抑制效应具有传递性。Timmons等用含目的基因表达dsRNA载体大肠杆菌喂养

线虫，RNA从肠中吸收，但在体细胞及生殖细胞中都有分布表达。此外，RNAi不仅发生

在亲代动物本身，其子代伴随基因表达过程也产生了强烈而特异的抑制效应。细胞的这种抑

制能力还能在细胞与细胞之间通过胞间连丝传递，甚至可以通过植物的维管组织在整个植物

体中传递。Jorgenese等将有共抑制现象的植物作为砧木，没有抑制现象的植物作为接穗，

一段时间以后在接穗中产生了共抑制现象。说明有某种信号分子通过植物的维管系统进行传

递，由于这种系统获得的沉默具有序列特异性的特点，这种信号分子可能是一种RNA与蛋

白质的复合体。

dsRNA模板有选择性。对不同目的基因结构序列而合成的dsRNA所产生的抑制效应存

在显著差异。Fire等发现，基因外显子编码区的dsRNA能够产生特异和高效的抑制作用，

而人对应于内含子和启动子序列的dsRNA不能发生可检测的抑制效应。

2RNAi的作用机制

2.1RNAi作用的自我扩增机制

Nellen等报道，RNA的作用机制可能类似于反义RNA抑制，以双链中的反义RNA链

与同源mRNA通过碱基互补结合，从而抑制其翻译或触发降解机制导致其丰度下降，但这