RNAi技術的研究進展與發展前景

【資料簡介】

RNA interference，RNAi)是1998年由Fire等在線蟲中發現的一種轉錄后的基因沉默 (Posttranscriptional gene silencing，PTGS)機制。雙鏈RNA(double-stranded RNA，dsRNA)能特異地抑制或沉默目的基因表達，產生如同目的基因突變的缺陷表型，這種由dsRNA介導的基因阻抑作用被稱為RNAi。1990年，美國和荷蘭的兩個轉基因植物實驗組，在矮牽牛中發現的一種轉基因能同時抑制相應的內源基因以及自身表達的基因沉默現象，當時將這種現象稱為共抑制。到1994 年，由Cogni等在真菌中發現轉錄后的基因沉默現象，在野生型粗糙鏈胞霉中轉入胡蘿卜素基因 albi或albino 3時，發現在部分實驗中，內源性al 1或al 3基因的表達水平反而減弱，稱此現象為基因壓制(quelling)。1998年，Fire等在線蟲中發現了RNAi現象，并揭示了SuGuo發現正義 RNA對基因表達也有抑制作用的原因，認為SuGuo發現的這種現象是由于體外轉錄制備的RNA中污染了微量的雙鏈RNA，而且dsRNA能比反義RNA或正義RNA更有效地抑制基因的表達，把由 RNA引起的基因表達的抑制稱為RNA干涉。 

zui初普遍認為共抑制、基因壓制以及RNAi是機制*不同的基因抑制現象。但經過科研人員的不斷研究，發現在共抑制、真菌中的基因壓制以及RNAi現象之間存在著密切的。都是由 RNA引起的轉錄后的基因沉默，可能有共同的生物學意義和相似的作用機制。但是共抑制與 RNAi并不是*相同，在植物的共抑制中，dsRNA不僅能引起轉錄后的基因沉默，而且還能引起轉錄水平的沉默，其可能機制是dsRNA能引起染色質的重組或甲基化而改變其內源基因的序列。因此，在植物共抑制中還存在RNAi以外的由RNA指導的DNA甲基化，而引起轉錄水平抑制的機制。dsRNA能特異地抑制目的基因的表達，其廣泛存在各種有機體中，包括線蟲、果蠅、渦蟲、水螅、錐蟲、真菌、植物以及哺乳動物。 

1 RNAi的特征 

RNAi是發生在轉錄后水平的基因沉默。 

dsRNA具有很高的特異性，能特異地將與其同源的mRNA降解。Andrew在植物中用3種轉基因誘導的轉錄后的基因沉默(PTGS)都檢測到有約25 nt(nucleotide)長的siRNA(short interference RNA)。Shi Chenyang等從已轉染dsRNA的未分化的胚胎干細胞、卵母細胞以及老鼠胚胎細胞的細胞質提取物中都發現有21～23 nt長的siRNA。這些siRNA可能具有指導核酸酶特異地識別靶mRNA 而將其降解的功能，21～23 nt以下的片段還沒有發現，由于這些片段不穩定，易被胞內其他核酸酶降解。 

極低濃度的dsRNA就能*抑制基因的表達。這可能由于RNA存在復制或由于dsRNA具有很強的催化功能。 

dsRNA抑制效應具有傳遞性。Timmons等用含目的基因表達dsRNA載體大腸桿菌喂養線蟲， RNA從腸中吸收，但在體細胞及生殖細胞中都有分布表達。此外，RNAi不僅發生在親代動物本身，其子代伴隨基因表達過程也產生了強烈而特異的抑制效應。細胞的這種抑制能力還能在細胞與細胞之間通過胞間連絲傳遞，甚至可以通過植物的維管組織在整個植物體中傳遞。Jorgenese等將有共抑制現象的植物作為砧木，沒有抑制現象的植物作為接穗，一段時間以后在接穗中產生了共抑制現象。說明有某種信號分子通過植物的維管系統進行傳遞，由于這種系統獲得的沉默具有序列特異性的特點，這種信號分子可能是一種RNA與蛋白質的復合體。