基因敲除的新技术——RNAi
rnai技术原理
rnai技术原理RNAi技术原理。
RNA干扰（RNA interference，RNAi）是一种特殊的基因沉默技术，通过特异性降解靶基因的mRNA，从而抑制靶基因的表达。
RNAi技术被广泛应用于基因功能研究、疾病治疗和农业生物技术等领域。
本文将介绍RNAi技术的原理及其在生物学研究中的应用。
RNAi技术的原理主要包括三个步骤，siRNA合成、RNA诱导靶基因沉默和RNA诱导沉默的效应。
首先，siRNA由外源DNA转录而来，或由细胞内Dicer酶切割长双链RNA产生。
siRNA由RISC复合物识别并结合，导致RISC复合物介导的靶基因mRNA降解。
最终，靶基因的表达被抑制，从而实现基因沉默的效果。
RNAi技术在基因功能研究中有着广泛的应用。
通过合成siRNA，研究人员可以选择性地沉默感兴趣的基因，从而研究其功能。
利用RNAi技术，研究人员可以验证基因的功能、探索信号通路、筛选药物靶点等。
此外，RNAi技术还被应用于疾病治疗领域。
通过设计siRNA靶向疾病相关基因的mRNA，可以实现对疾病基因的特异性沉默，为基因治疗提供了新的途径。
除此之外，RNAi技术还在农业生物技术领域发挥着重要作用。
利用RNAi技术，可以设计siRNA靶向害虫或病原体的基因，从而实现对害虫或病原体的生物防治。
此外，RNAi技术还可以用于改良作物品质、提高作物产量等方面。
综上所述，RNAi技术作为一种重要的基因沉默技术，具有广泛的应用前景。
通过深入理解RNAi技术的原理，研究人员可以更好地利用这一技术，推动基因功能研究、疾病治疗和农业生物技术等领域的发展。
RNAi技术的不断创新和应用将为生命科学领域带来更多的突破和进展。
RNA干扰(RNA interference, RNAi)
RNA干扰(RNA interference，RNAi)是近年来发现的研究生物体基因表达、调控与功能的一项崭新技术，它利用了由小干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)引起的生物细胞内同源基因的特异性沉默(silencing)现象，其本质是siRNA与对应的mRNA特异结合、降解，从而阻止mRNA的翻译。
RNAi是生物进化的结果，是生物体对病毒基因等外源核酸侵入的一种保护性反应。
它普遍存在于各种生物，具有抗病毒、稳定转座子及监控异常表达ｍRNA的生物学功能。
RNA干扰现象不仅能提供一种经济、快捷、高效的抑制基因表达的技术手段，而且有可能在基因功能测定，基因治疗等方面开辟一条新思路。
1 RNAi的历史背景20世纪20年代，人们发现，植物受到野生型病毒感染后，能产生对另一种亲缘关系相近的病毒的抵抗力。
而真正发现双链RNA(dsRNA)能引起基因沉默现象，则在1995年。
当时，Guo和Kemphues用反义RNA技术阻断秀丽新小杆线虫(C.elegans)中parl基因的表达时发现反义RNA具有抑制该基因表达的功能，同时正义RNA也同样出现了类似的抑制效应，实验表明正义RNA和反义RNA均能阻抑基因功能表达，而且两者的作用是相互独立的，机制也各不相同。
1998年，Fire和Mello等人首次发现dsRNA能够特异地抑制C.elegans中的纹状肌细胞unc-22基因的表达，结果发现dsRNA所引起的基因沉默效应要比单单应用反义RNA或正义RNA强十几倍。
而且注射入C.elegans的性腺后，在其第一子代中也诱导出了同样基因的抑制现象，说明在原核生物中，RNAi具有可遗传性。
他们将这一现象称为RNAi。
因为RNAi作用发生在转录后水平，所以又被称为转录后基因沉默(PTGS)或共抑制。
此后，又在果蝇、锥虫、涡虫、无脊椎动物、脊椎动物、植物、真菌、斑马鱼及哺乳动物等真核生物中发现了RNAi现象。
基因敲除与突变的原理和实践
基因敲除与突变的原理和实践自从我们开始理解和研究基因时，一直有一种技术可以让我们探究基因功能的机制：基因敲除。
基因敲除是一种对生物基因组进行彻底改变的方法，可以用来分析基因表达对生命过程的重要性。
在这篇文章中，我们将深入探讨基因敲除和突变的原理，以及它们在实践中的应用。
基因敲除的原理基因敲除是通过人工介入的方法将基因的表达沉默下来或停止表达，使其不再参与生物体发育或生理功能。
在基因敲除中，主要有几种方法可以实现：1. RNAi敲除：通过引入小分子RNA或其他小RNA分子来抑制基因的表达。
2. Crispr/Cas9敲除：通过引入双链脱氧核糖核酸（DNA）来干扰特定基因的序列，以阻止其表达。
3. 向后遗传：通过人工设计无功能DNA片段来取代基因的功能序列，以实现基因敲除。
这些方法在研究基因功能时，可以提供重要的帮助。
例如，使用基因敲除的方法可确定基因对信号转导和药物代谢等过程的影响。
基因突变的原理基因突变是指永久性破坏或改变基因的DNA序列的任何过程。
基因突变是生命进化中的基本过程之一，也是我们生活中常见的一种现象，如鼻子上的痣或特殊的眼颜色等。
这里我们将着重讨论基因突变的分类和原因。
基因突变分为两种主要类型：点突变和染色体突变。
点突变是指单个核苷酸的改变，这种改变会在蛋白质合成中引起细微的变化，但可能改变蛋白质的功能。
染色体突变是指涉及染色体的较大片段的改变，如整个染色体、某一段染色体缺失或重复等。
基因突变的原因可以是自然的或人为的。
自然突变可以是单一的，也可以是由较低水平的、长期的辐射和化学物质曝露致使的，这些物质可以改变DNA序列。
人为诱导的突变可以是由化学物质或其他环境因素，如紫外线或电离辐射等引起的。
基因敲除和突变的应用在生命科学领域，基因敲除和突变是非常重要的方法，用于解决生物信息学方面的重大问题。
基因敲除可以用于检测基因是否对生命过程必不可少，以及基因在生理和病理学过程中的作用。
在基因突变方面，可以在自然物种中发现耐药性的突变体，从而探寻一些新型的治疗策略。
基因敲除的新技术_RNAi
缺点 (表 1) 。哪种是最好的方法 ,取决于实验目的 。 除了方法 3 以外 ,其他方法在制备 siRNA 前都
需要单独设计 siRNA 序列 。关于怎样设计 siRNA 以 及 siRNA 设计对 siRNA 功能的影响 ,尽管不断掌握 了越来越多有关设计原则的信息 ,但仍然不精确 。通 常来说 ,每个目标序列设计 3～4 对 siRNA s ,在后面 的实验中选择最有效的 1 个即可 。网上可提供免费 的 siRNA 设计工具 。
中图分类号 : R457. 4
文献标识码 :A
文章编号 :167324130 (2007) 1121016204
基因敲除是一种反向的遗传学研究方法 ,是八十 年代后发展起来的一种新型的分子生物学技术 ,是通 过一定的途径使机体特定的基因失活或缺失的技术 。 通常意义上的基因敲除主要是应用 DNA 同源重组原 理 ,但此技术较复杂且成功率不高 。随着基因敲除技 术的发展 ,除了同源重组外 ,新的原理和技术也逐渐 被应用 ,比较成功的有基因的插入突变和 RNA 干扰 ( RNA interference , RNAi) ,它们同样可以达到基因 敲除的目的 。其中 RNAi 由于方法简便 ,周期较短 , 因此近几年来越来越多的基因敲除采用了 RNAi 方 法[1～3 ] 。RNAi 是指双链 RNA 诱导同源 mRNA 降解 导致基因表达抑制的现象 ,又称基因沉默. 是一种转 录后 基 因 沉 默 (po st t ranscriptio nal gene silencing , P T GS) 现象 ,是生物体在进化过程中抵御病毒感染及 防御重复序列和突变引起基因组不稳定的保护机制 。
RNAI原理及应用
RNAI原理及应用RNA干扰（RNA interference，RNAi）是一种基因调控机制，其通过抑制特定基因的转录或翻译过程，实现对基因表达的调控。
RNAi机制首先通过特定的酶将特定基因的mRNA分解为小片段，然后这些小片段与RNA-诱导沉默复合物（RISC）结合，最终导致该基因的特异性沉默。
RNAi技术已经被广泛应用于生物学研究以及治疗疾病的实践中。
以下是RNAi原理和应用的详细解释：RNAi原理：1.RNAi的起源：RNAi最早是在植物系统中被发现的一种基因沉默调控机制，随后发现其在真核生物中也存在。
2. RNA干扰的具体机制：首先，特定的酶（Dicer）将外源双链RNA （dsRNA）或内源的小干扰RNA（siRNA）切割为21-23个核苷酸的小分子（miRNA）；然后，这些小分子与RISC结合，形成siRNA-RISC复合物；最后，这个复合物会识别并结合到目标mRNA上，以一种亚完美匹配的方式，引发mRNA的降解或抑制其翻译，从而达到对基因表达的调控。
RNAi应用：1.功能基因组学研究：RNAi可以帮助研究人和动物的基因功能，通过抑制目标基因的表达，可以观察基因敲除后生物体产生的表型改变。
这有助于揭示基因在生物体内的功能和作用机制。
2. 疾病治疗：RNAi技术在药物研发中有着广泛的应用潜力。
通过设计和合成siRNA，可以在细胞内选择性地抑制特定基因的表达，从而治疗一系列遗传病和感染病。
例如，在癌症治疗领域，可使用RNAi技术抑制癌细胞特定的致癌基因，达到治疗癌症的效果。
3.植物基因改良：RNAi技术可用于改良植物的抗感染性、抗虫性、耐盐碱性等性状。
通过抑制特定基因的表达，可以增加植物对胁迫的抵抗能力，提高作物的产量和质量。
4. 遗传治疗：通过将siRNA导入体内，可以干扰基因表达和调节细胞功能。
这种方法被广泛应用于基因治疗、基因靶向和克隆动物等领域。
总结：RNA干扰技术作为一种重要的基因调控方法，已经在生物学研究和治疗疾病的实践中得到广泛应用。
简述rnai的定义和原理
塑料的合成效率，降低生产成本并减少环境污染。
工业酶
03
RNAi技术可用于改良工业酶的产量和性能，提高生产效率和产
品质量。
其他领域
• 基础科学研究：RNAi技术可用于 研究基因的功能和调控机制，揭 示生命科学中的一些基本问题。 例如，通过沉默或敲低细胞中特 定基因的表达水平，可研究该基 因在细胞生长、分化、凋亡等过 程中的作用。
植物保护
RNAi技术可用于保护植物免受病毒、细菌和真菌等病原 体的侵害。例如，通过沉默病毒的基因组或阻止病毒的复 制，可有效控制病毒病害的发生和传播。
工业领域
生物燃料
01
RNAi技术可用于提高微生物中脂肪酸合成的效率，进而提高生
物燃料的产量和品质。
生物塑料
02
RNAi技术可用于提高微生物中聚羟基脂肪酸酯（PHA）等生物
rnai的定义和原理
• 什么是rnai？ • rnai的作用机制 • rnai的应用领域 • rnai的优势与局限 • rnai的实际应用案例
目录
Part
01
什么是rnai？
定义
• RNA干扰（RNA interference，RNAi）是一种由双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）引发的、在转录后 水平沉默同源基因表达的分子机制。它具有高度特异性，能够降解特定基因的信使RNA（mRNA），从而阻断该基 因的表达。
详细描述
通过使用rnai技术，科学家可以研究 特定基因的功能，并探索使用rnai作 为基因治疗的方法。例如，在血友病 的研究中，科学家可以使用rnai来沉 默特定基因的表达，以探索治疗这种 疾病的方法。
案例三：rnai在生物制药产业的应用
总结词
rnai的原理与应用
RNAi的原理与应用1. RNAi的定义RNA干扰（RNA interference，RNAi）是一种在生物体内通过特定的RNA序列对靶基因进行抑制的现象。
它是由双链RNA（dsRNA）介导的基因沉默机制，可在转录后水解转录物或转录前阻断特定的mRNA来抑制基因表达。
2. RNAi的基本原理RNAi的基本原理是通过引入外源性的小RNA分子（小干扰RNA，siRNA）或合成人工的小RNA分子（小干扰RNA，shRNA），将其与目标mRNA相互配对，从而刺激酶的活性，引发mRNA的降解，在转录或翻译水平抑制目标基因的表达。
3. RNAi的步骤RNAi的过程主要包括以下几个步骤：•小RNA分子的合成：通过化学合成或由内源性基因产生的方式，合成得到小RNA分子。
•外源性小RNA的进入细胞：将合成得到的外源性小RNA引入目标细胞内。
•小RNA与RISC复合体结合：外源性小RNA与细胞内的RNA诱导靶向复合物（RISC）结合。
•小RNA的导引：外源性小RNA通过RISC复合体将其导引到目标mRNA上。
•目标mRNA的降解或抑制：外源性小RNA与目标mRNA配对后，通过RISC复合体的活性，引发目标mRNA的降解或抑制。
4. RNAi的应用领域RNAi技术已经广泛应用于许多生物学研究领域和医学领域：4.1 基因功能研究RNAi技术可以通过针对特定基因靶点的干扰，研究基因的功能和调控机制。
研究人员可以设计特定的siRNA或shRNA靶向目标基因，并观察目标基因沉默后细胞或生物体的表型变化。
通过这种方式，可以深入了解基因在生物体中的作用和相互关系。
4.2 病毒抑制RNAi技术可以用于抑制病毒的复制和传播。
例如，在研究HIV感染机制时，可以设计特定的siRNA或shRNA靶向HIV基因，抑制其复制和扩散。
这为研究病毒感染的治疗方法提供了新的思路。
4.3 肿瘤治疗RNAi技术可以用于抑制肿瘤细胞的生长和扩散。
通过设计特定的siRNA或shRNA靶向与肿瘤相关的基因，可以抑制肿瘤细胞的增殖和侵袭能力，从而达到治疗肿瘤的目的。
基因敲除的方法
基因敲除的方法
基因敲除是一种实验手段，通过干扰或删除某个基因来研究其对生物体的功能和表达的影响。
以下是常见的基因敲除方法：
1. RNA干扰（RNAi）：通过引入特定的双链RNA分子，可以在细胞中诱导RNA干扰复合物（RISC），使其与特定的mRNA序列结合并导致其降解或抑制翻译。
这种方法可以通过合成小分子RNA片段作为外源性RNAi分子，或者通过转染质粒表达RNAi分子来实现基因敲除。
2. 质粒介导的基因敲除：通过构建质粒载体，将基因的反义序列整合到质粒中，并将其导入到目标细胞中。
质粒中的反义序列可以与目标基因的mRNA互补配对，形成双链结构，从而抑制基因的翻译或引起mRNA降解。
3. CRISPR/Cas9系统：CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）/Cas9
（CRISPR-associated protein 9）系统是一种常用的基因敲除技术。
它利用Cas9酶与特定的单链RNA（sgRNA）结合，形成复合物，该复合物可以与目标基因的DNA序列互补配对，并导致DNA双链断裂。
当细胞修复这些断裂时，可能会引入错误的碱基，导致基因的敲除或功能丧失。
4. 胚胎干细胞敲除：通过基因敲除技术，可以在胚胎干细胞中敲除特定的基因，从而生成敲除该基因的小鼠模型。
这种方法可以用于研究特定基因的功能和生理学过程。
这些基因敲除方法可以在体外或体内进行，并根据具体研究需求
选择最适合的方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基因敲除的新技术——RNAi
作者：金美芳， 朱雪明
作者单位：江苏省苏州大学附属儿童医院中心实验室,215003
刊名：
国际检验医学杂志
英文刊名：INTERNATIONAL JOURNAL OF LABORATORY MEDICINE
年，卷(期)：2007,28(11)
1.Elbashir SM;Harborth J;Lendeckel W Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells[外文期刊] 2001(6836)
2.Yu JY;DeRuiter SL;Turner DL RNA interference by expression of short-interfering RNAs and hairpin RNAs in mammalian cells 2002(09)
3.Hannon GJ RNA interference[外文期刊] 2002(6894)
4.Zhang L;Yang N;Mohamed-Hadley A Vector-based RNAi,a novel tool for isoform-specific knock-down of VEGF and anti-angiogenesis gene therapy of cancer[外文期刊] 2003(04)
5.Castanotto D;Li H;Rossi JJ Functional siRNA expression from transfected PCR products 2002(11)
6.DasGupta R;Kaykas A;Moon RT Functional genomic analysis of the Wnt-wingless signaling pathway[外文期刊] 2005(5723)
7.Wilds M;Fuchs U;W(o)ssmann W Killing of leukemic cells with a BCR/ABL fusion gene by RNA interference(RNAi)[外文期刊] 2002(37)
8.Reid G;Wielinga P;Zelcer N The human multidrug resistance protein MRP4 functions as a prostaglandin efflux transporter and is inhibited by nonsteroidal antiinflammatory drugs 2003(16) 9.Fan QW;Weiss WA RNA interference against a glioma-derived allele of EGFR induces blockade at G2M [外文期刊] 2005(05)
10.Plasterk RH RNA silencing:the genome's immune system[外文期刊] 2002(5571)
11.Randall G;Grakoui A;Rice CM Clearance of replicating hepatitis C virus replicon RNAs in cell culture by small interfering RNAs 2003(01)
12.Wilson JA;Jayasena S;Khvorova A RNA interference blocks gene expression and RNA synthesis from hepatitis C replicons propagated in human liver cells 2003(05)
13.Moore MD;McGarvey MJ;Russell RA Stable inhibition of hepatitis B virus proteins by small interfering RNA expressed from viral vectors[外文期刊] 2005(07)
14.Uprichard SL;Boyd B;Althage A Clearance of hepatitis B virus from the liver of transgenic mice by short hairpin RNAs[外文期刊] 2005(03)
15.Novina CD;Murray MF;Dykxhoorn DM siRNA-directed inhibition of HIV-1 infection[外文期刊] 2002(07)
16.Anderson J;Banerjea A;Planelles V Potent suppression of HIV type 1 infection by a short hairpin anti-CXCR4 siRNA[外文期刊] 2003(08)
17.Song E;Lee SK;Dykxhoorn DM Sustained small interfering RNA-mediated human immunodeficiency virus type 1 inhibition in primary macrophages[外文期刊] 2003(13)
18.Gitlin L;Karelsky S;Andino R Short interfering RNA confers intracellular antiviral immunity in
19.Bitko V;Batik S Phenotypic silencing of cytoplasmic genes using sequence-specific double-stranded short interfering RNA and its application in the reverse genetics of wild type negativestrand RNA viruses[外文期刊] 2001
20.Ge Q;McManus MT;Nguyen T RNA interference of influenza virus production by directly targeting mRNA for degradation and indirectly inhibiting all viral RNA transcription 2003(05)
21.Jia Q;Sun R Inhibition of gammaherpesvirus replication by RNA interference[外文期刊] 2003(05)
22.Valdes VJ;Sampieri A;Sepulveda J Using double-stranded RNA to prevent in vitro and in vivo viral infections by recombinant baculovirus[外文期刊] 2003(21)
1.徐秉良.师桂英.王延秀RNA干扰与基因敲除[期刊论文]-生物技术通讯2004,15(4)
2.金美芳.邵雪军.吴士良.JIN Mei-fang.SHAO Xue-jun.WU Shi-liang ppGalNAcT2反义RNA对胃癌细胞SGC7901生物学特性的影响[期刊论文]-江苏大学学报（医学版）2008,18(5)
3.薛猛基因打靶技术的研究进展[期刊论文]-生物学杂志2002,18(1)
4.李颖平.张映.邵国青.Li Yingping.Zhang Ying.Shao Guoqing一种新的基因敲除术-RNAi[期刊论文]-生物技术通报2006(3)
本文链接：/Periodical_gwyx-lcsw200711021.aspx。