RNAi基因沉默的动力学研究进展

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RNAi技术的发展

RNAi技术的发展

RNAi 技术应用的研究进展生命学院2010级生命基地班喻曙光。

RNAi( RNA interference) ,即RNA 干扰是由与靶基因同源的内源或外源双链RNA( double stranded RNA,dsRNA)所引发的一种在动植物中普遍存在的基因沉默现象。

它最早在植物体中被发现,现在已发展成为一种生物技术,并成为了后基因时代的重要研究手段。

对RNAi 技术在生物基础、医学、药学和植物学等领域的研究成果进行综述。

1 RNAi 的发现1989 年,Matzke 等[1]首次报道了启动子介导的序列同源性基因共转染烟草,可引起转基因表达发生沉默的现象。

1990 年,Napoli 等[2]把已知色素基因置于强启动子后,导入矮脚牵牛花中,试图加深牵牛花的颜色,结果却发现花的颜色全部或部分变白。

该现象在当时被称为“共抑制”( co-suppression) ,即导入基因后,该基因和牵牛花内源的着色基因都被抑制了。

1995 年,康奈尔大学的Guo 等[3]尝试用反义RNA 去阻断线虫的par-1 基因表达,结果发现反义RNA 的确能阻断目的基因的表达,但作为对照的正义RNA,虽不能与活性RNA 结合,也照样能引发抑制。

1998 年,Fire[4]将双链RNA( dsRNA) ———正义链与反义链的混合物注入线虫后,结果出现了比单独注入单链要强得多的沉默,并且导致子一代同源基因的沉默。

这种现象被称为“RNA 干扰”( 即RNAi,RNA interference) 。

同时,这也是人们第一次对RNAi 技术的应用。

随后的研究发现,RNAi 现象在多种生物中存在,如线虫、果蝇、斑马鱼、真菌以及植物等,生物体可利用RNAi 来抵御病毒的感染,阻断转座子的作用[5]。

2 RNAi 的定义目前对RNAi 的定义有很多种,不同的资料对其定义的侧重点也不尽相同,如果将RNAi 看作一种生物学现象,可以有以下定义: ( 1) RNAi 是由双链RNA 介导的、由特定酶参与的特异性基因沉默现象,它在转录水平、转录后水平和翻译水平上阻断基因的表达; ( 2) RNAi 是有dsRNA 参与指导的,以外源和内源mRNA 为降解目标的转基因沉默现象,具有核苷酸序列特异性的自我防御机制,是一种当外源基因导入或病毒入侵后,细胞中与转基因或入侵病毒RNA 同源的基因发生共同基因沉默的现象。

RNA干扰技术在生物学研究中的应用研究进展

RNA干扰技术在生物学研究中的应用研究进展

RNA干扰技术在生物学研究中的应用研究进展RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术是目前分子生物学领域中最具有影响力的生物技术之一,它充分利用了RNA分子的本身的功能和特性,实现了基因沉默和特定蛋白表达的调节。

RNAi技术一方面广泛应用于疾病治疗、基因功能解析,另一方面也广泛应用于农业科学、动物繁殖等领域。

本文将探讨RNA干扰技术在生物学研究中的应用及其研究现状。

一、RNAi技术的原理及优势RNA干扰技术是一种利用小分子RNA分子介导的特异性基因沉默机制,通过导入人工的小干扰RNA或者小干扰RNA相关的载体来抑制特定的基因表达。

RNA干扰技术在生物学研究中,主要有以下优越性:1. 特异性强:RNAi技术针对的是靶基因的序列区域,能够准确特异抑制目标基因,最大程度避免了对其他基因的影响;2. 操作简单:RNAi技术不需要进行DNA突变、克隆、体外重组等复杂操作,基本上只需在体外导入siRNA快速获得RNAi效应,比较适用于高通量筛选试验;3. 应用广泛:RNAi技术可以应用于多种生物体系,包括哺乳动物、植物、昆虫、线虫等,可以实现基因功能筛选、药物靶点筛选、基因治疗、转基因等一系列应用。

二、RNAi技术在生物学研究中的应用1. 基因功能研究RNAi技术广泛应用于基因功能研究。

在人类基因组研究中,RNAi技术被广泛应用于基因功能解析、基因验证、药物靶点筛选等方面。

RNAi技术可以使细胞内特定基因的mRNA水平下降,进一步研究这些基因在细胞生物学、分子遗传学、生理学甚至疾病发生机制中的作用。

2. 肿瘤疾病治疗在肿瘤疾病治疗方面,RNAi技术也被广泛应用。

RNAi技术可以抑制肿瘤生成、扩散及各个阶段的控制,因此它已成为肿瘤治疗和预防的主要手段之一。

RNAi技术可以抑制特定的肿瘤细胞中的抗凋亡基因的表达,使得肿瘤细胞失去增殖和分化能力,达到治疗效果。

3. 转基因技术研究RNAi技术在转基因技术研究中也有较大的应用,不仅可以实现优良基因的精准插入,还可以实现对转基因生物的一系列控制。

RNAi的研究进展

RNAi的研究进展
维普资讯
20 0 7年 1 O月第 4卷 第 2 9期

研 究进 展 ・
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林 少微 , 雪华 , 高哲 , 王 郑 陈淑 贞
( 广东省 汕头 大 学 医学 院第一 附 属 医院检 验科 , 东汕头 广
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RNA干扰技术的研究及进展

RNA干扰技术的研究及进展

RNA干扰技术的研究及进展RNA干扰是近几年兴起的一种新技术,它是由双链核糖核酸引起的抑制基因表达的一种现象。

这种新技术在抗病毒、抗癌症和基因病等医学领域表现出了广阔的应用前景。

本文就RNA干扰的作用机制、研究进展进行综述。

标签:RNA干扰技术基因沉默研究进展RNA 干扰(RNA interference,RNAi)是近年来发现的一种高效特异地阻断基因表达的新技术。

RNAi 是指一些小的双链RNA(dsRNA)在细胞内Dicer 内切酶的识别、结合、酶切下,产生有活性的长度为21~23nt 干扰性RNA(short interfering RNA ,siRNA),与互补的目的基因的mRNA 结合并使之降解,从而到达抑制目的基因表达的作用,是一种由双链RNA诱发的“基因沉默”现象。

本文旨在讲述RNA干扰的作用机制及研究进展。

1. RNA干扰技术的作用机制RNAi是指细胞中导入与内源性mRNA编码区某段序列同源的双链RNA (double—stranded RNA,dsRNA)片段,可致该mRNA发生特异性降解从而导致基因表达沉默的现象[1]。

其作用机制是:外源性(如病毒)或内源性的dsRNA 在细胞内与一种具有dsRNA特异性的RNA酶Ⅲ内切核酸酶(RNaseUIendnuclease)——Dicer结合为酶dsRNA复合物,随即被切割成21~23nt的RNA片段,即siRNA。

siRNA与Dicer形成RISC。

siRNA 作为引导序列,按照碱基互补原则识别靶基因转录出的mRNA,并引导RISC复合体结合mRNA.随后siRNA与mRNA在复合体中换位,核酸酶Dicer将mRNA切割成21~23nt的片段,从而可以破坏特定目的基因转录产生的mRNA,使其功能沉默,即基因沉默(gene silencing)。

而新产生的siRNA片段可再次与Dicer酶形成RISC复合体,介导新一轮的同源mRNA降解,从而产生级联放大效应,显著增强了抑制基因表达的作用2. RNA干扰技术的临床应用与进展2.1抗肿瘤治疗2.1.1白血病的治疗化疗在恶性肿瘤的治疗中具有重要地位。

RNA介导的基因沉默技术研究

RNA介导的基因沉默技术研究

RNA介导的基因沉默技术研究基因沉默是基因表达调控的一种机制,它通过阻断基因转录或抑制已经转录的mRNA的翻译来抑制基因表达。

RNA介导的基因沉默技术采用了RNA作为调控基因表达的工具。

这种技术广泛应用于基因功能研究、疾病治疗和农作物改良等领域。

RNA介导基因沉默技术主要分为siRNA、miRNA和shRNA三类。

1. siRNAsiRNA是20-25个核苷酸的双链RNA,它通过与靶基因mRNA特异性杂交,介导RNA诱导靶基因沉默。

这个过程通过小核RNA和RISC( RNA-Induced Silencing Complex)协同完成。

当siRNA与mRNA杂交后,RISC会切断mRNA形成不完整的片段,导致mRNA降解或翻译抑制。

siRNA技术可以实现精准靶向,对于多种疾病治疗具有潜在的应用价值。

但是,siRNA技术的缺点是需要选择合适的RNA靶点,并且siRNA的短寿命和难以穿透细胞膜限制了其广泛应用。

2. miRNAmiRNA是20-24个核苷酸的单链RNA,它通过特异性结合目标mRNA,同时与RISC结合,引导RISC切割目标mRNA分子。

同时,miRNA还可以通过直接结合靶标的5’端和3’端调控mRNA 的效率和速度。

miRNA广泛参与基因表达调控,可以调控20000多种基因的表达。

miRNA的缺点是具有很高的复杂性和不确定性。

miRNA靶基因的预测算法准确性存在差异,miRNA同靶基因的作用机制还需要进一步研究。

3. shRNAshRNA是基于RNA干扰技术的新型分子,可以在基因水平靶向RNA,抑制基因表达。

shRNA是单链RNA,具有RNAi引发靶基因沉默的功能。

其优点是技术简单,稳定性较好,可以长期干扰一个基因,生成稳定的RNAi信号。

但是,shRNA技术的缺点是仍然存在一些安全性问题和非特异性靶向的可能性。

实现精准稳定靶向仍然是一个需要解决的问题。

RNA介导的基因沉默技术具有广泛的研究和应用前景。

RNAi技术沉默Livin基因在肿瘤中的研究进展

RNAi技术沉默Livin基因在肿瘤中的研究进展

发 现 Lvn 因还 可 以 通 过 诱 导 NFK ii 基 .B激 活 Ak 丝 氨 酸 / t( 苏 氨 酸 蛋 白激 酶 )途 径发 挥其 抗 凋 亡 作 用 。
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福建省厦 门市第二医院肿瘤科 ( 厦门 3 1 2 ) 冯丽华 6 0 6
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RNA干扰与siRNA研究进展

RNA干扰与siRNA研究进展一、本文概述RNA干扰(RNA interference,RNAi)是一种广泛存在于生物体内的基因沉默现象,其通过双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)诱导同源mRNA的降解,从而实现对特定基因表达的调控。

自1998年Fire和Mello首次在秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)中发现这一现象以来,RNAi已成为生物学领域研究的热点之一。

siRNA (small interfering RNA)是RNAi过程中的关键分子,其通过与mRNA的特异性结合,引导RNA诱导的沉默复合物(RISC)对mRNA进行切割,从而实现基因沉默。

近年来,随着研究的深入,人们对RNAi 和siRNA的作用机制、生物学功能以及应用前景有了更深入的了解。

本文旨在综述RNA干扰与siRNA研究的最新进展,探讨其在基因功能研究、疾病治疗以及农业生物技术等领域的应用前景。

二、RNA干扰机制RNA干扰(RNA interference,RNAi)是一种在生物体内广泛存在的基因表达调控机制,主要通过双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)引发,导致同源mRNA的降解或翻译抑制,从而实现基因沉默。

RNAi机制的核心是siRNA(small interfering RNA)的生成和作用。

siRNA的生成起始于dsRNA的形成。

这些dsRNA可以是由外源基因导入的,也可以是细胞内自身产生的。

当dsRNA进入细胞后,会被一种名为Dicer的核酸酶识别并切割成21-23个核苷酸长度的siRNA。

Dicer酶在切割过程中,会在siRNA的3'端添加2个核苷酸(通常是尿嘧啶),形成siRNA的双链结构。

随后,siRNA会与一种名为RISC(RNA-induced silencing complex)的蛋白复合物结合,形成RISC-siRNA复合物。

RNA介导的基因沉默机制和功能研究

RNA介导的基因沉默机制和功能研究一、引言RNA(核糖核酸)是生命的重要组成部分,而RNA分子除了传递遗传信息的功能外,还拥有许多其他重要的生物学功能。

其中,RNA介导的基因沉默机制是一个备受关注的研究领域。

这篇文章将探讨RNA介导的基因沉默机制的研究现状以及其在生物学中的作用。

二、RNA介导的基因沉默机制的研究现状在细胞中,RNA有许多不同的作用方式。

其中,RNA介导的基因沉默机制是其中的一个重要方面。

RNA介导的基因沉默涉及到的RNA种类也非常多,例如siRNA(小干扰RNA)、miRNA(微小RNA)和piRNA(小间隙RNA)等。

其中,siRNA和miRNA最为广泛研究。

siRNA指的是长度约为21-23个核苷酸的小分子RNA,它们介导着RNA调制途径,进而诱导基因的靶向沉默。

另一方面,miRNA是由约22个核苷酸组成的小分子RNA,它们通过与mRNA靶向互补匹配,抑制靶向mRNA的翻译和表达,从而控制基因的表达。

除此之外,piRNA也被证实对生命过程中的遗传信息保护和基因表达调节起重要作用。

piRNA通过抑制移动基因和转座子的行为,水平地调控基因表达并维持生命历程的完整性。

三、RNA介导基因沉默机制的作用RNA介导的基因沉默机制在生命过程中扮演着非常重要的角色。

它不仅仅对正常生理条件下基因表达调节起到作用,也发挥着一定的保护作用,避免外来RNA干涉(例如病毒RNA)进入细胞并干扰基因表达。

最显著的例子就是miRNA的作用。

miRNA不仅在细胞的生理条件下具有重要的调节作用,而且在疾病进程中起到了非常重要的角色。

例如,当细胞的miRNA发生异常时,可以引起一系列疾病,例如心血管疾病、癌症等。

在癌症中,miRNA可以控制基因的表达并影响基因表达与正常细胞周期、凋亡、细胞分化等生理过程有关的靶向基因的表达。

siRNA也在基因疾病治疗方面显示出了重要潜力。

例如,许多制药公司正在致力于开发siRNA治疗药物,通过特定的siRNA,可以沉默一些疾病中致病的基因,达到治疗疾病的效果。

RNAi药物的临床研究进展


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抑 制 效 果 E。 3 ] 机制 类 似 , 哺乳 动物体 内的 R A 过 程是 非 R R 依 赖 的 。因 但 N i d P 此外 源性 s N i A介导 的 R A 在人 细胞 中持续 的 时间 比较短 。 R N i
点 , 是 临床 应 用 研 究的 热 点 , 干扰 RNA(RNA) 也 小 s i 药物 虽 然在 国际 上 已有部 分进 入 II 期 临床 研 究 . 是 s  ̄I I 但 i r—
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此其 靶 向性 强 。 ( ) 度 限制 性 : 般 来 说 , 3长 一 引发 有 效 R A 的 dR A 要 N i sN 求 在 2 —3p 。大干 3b 12 b 0 p的 d R A诱 导 的 不 是 特 异 的 sN R A ,而 是 引起 细 胞 非 特 异 性 和 全 面 的 基 冈 表 达 受 抑 和 凋 N i
存 在 问题 及 广 阔前 景作 一 简要 综 述
关 键 词 RNA 干 扰 :s NA 药 物 : 临 床 研 i R
中 图分 类 号 Q7 8
文 献 标 志码 A
文 章 编 号 1 7 — 8 6( 0 0) 2 2 — 4 6 3 7 0 2 1 0 —1 7 0
至 比 蛋 白质 更 容 易被 降 解 , RNA 干扰 药 物 的有 效传 递依 旧 是 RNA 药 物 临 床 应 用 的 拦 路 虎 . 技 术 一 旦 被 攻 而 i 该

RNA介导基因沉默的机制和功能研究

RNA介导基因沉默的机制和功能研究DNA,作为生命体内重要的遗传信息载体,一直被认为是决定性的,但随着基因组学研究的不断深入,科学家逐渐发现,细胞中还存在着许多对于DNA的加工和修饰机制,这些机制都能够通过改变基因的表达水平来影响细胞的生理和生化过程。

而这其中的一个特别的机制,就是RNA介导的基因沉默。

RNA介导的基因沉默在细胞内发挥着重要的作用,它参与着细胞周期调控、发育、免疫和代谢等多个生物学过程,并在这些过程中发挥着不同的功能。

本文主要讨论RNA介导的基因沉默的机制和功能研究。

一、RNA介导的基因沉默的机制在RNA介导的基因沉默机制中,RNA分子与某些蛋白质组成复合物,形成RNA识别复合物(RISC),通过对靶基因mRNA的特异性靶向与结合,从而实现对于基因的调控。

研究显示,RNA介导的基因沉默主要是通过siRNA和miRNA来实现的。

siRNA(small interfering RNA)是由外源的双链RNA引发的一种高度特异性的RNA干扰(mRNAi)。

siRNA主要由外源RNA病毒或宿主昆虫细胞中产生,引起RNA干扰后,Dicer软件的RNA酶切割能够有效地分解siRNA的双链结构,分解后siRNA将形成RISC复合物,与mRNA靶标物进行互补配对并最终沉默。

siRNA可用于体内和体外基因功能的研究,以及引发基因沉默的治疗策略。

miRNA(micro RNA)则是内源生物合成的单链RNA,其长度通常为22个核苷酸。

与siRNA类似,miRNA也可以与RISC复合物结合,识别靶标mRNA,并在靶标mRNA上调节其翻译或降解。

miRNA广泛存在于生命体内,与细胞周期、细胞分化、细胞凋亡;乃至免疫反应等多个生物学过程密切相关,是一种重要的基因沉默机制。

二、RNA介导的基因沉默的功能RNA介导的基因沉默,在细胞生理、生化过程中发挥着重要的作用,参与调节着基因表达,影响了多种生物学过程的发生和发展。

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干扰 以其序 列特异 性 的优势 被广泛 应 用 于阻 断或 抑
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默 效能 的过 程 中, 多 因素都会 直接 或 间接 的影 响 最 终 默 效 率 和 沉默 时 间 。论 文从 s 许 的沉 i RNA 类 型 的 选
择 、i NA 的递 送和 细胞 内的 R s R NAi 途径 3个 方面 对 R NAi 径 中各 个 影响 其 效 能发 挥 的 因素及 其解 决 方 途 法做 一综 述 , 同时对描 述 R NAi 因沉默 动力 学的数 学模 型及其 应 用进 行 了介 绍 。 基 关键词 : A 干扰 ; 小 干扰 RNA; RN 短 短发 夹 R NA; 因沉默 ; 学模 型 基 数
综述, 以期 能 帮 助 人 们 更 深 入 地 认 识 R NAi促 进 ,
化过 程 中 , 高度 保 守 的 双 链 RNA ( o besrn 由 d u l—ta — d dR e NA, s d RNA) 诱导 同源 mR NA 高 效 特 异性 降
解 的现象_ 。它是 生物 体抵 御外 来感 染 的一 种重 要 1 ] 保护 机制 , 为此 R NAi S i c ) 志评 为 2 0 被《 ce e 杂 n ) 0 1年 十大 科 技 突 破 之 一 , 列 2 0 名 0 2年 十 大 科 学 之 首 。 20 0 2年 Nau e 志 亦将 R tr 杂 NAi 为 年度 重 大科 技 评
节物 , 具有 低毒性 和高 特异性 等 特点 , 具有 很强 的 且 基 因沉 默效 率 。d R s NA 与靶基 因有序 列 同源 性 , 长 双链 R NA 被 导人 或转染 至 细胞 内 时 , 会被 D cr i 酶 e
( s NA s eice d n ces ,D cr 裂解 成 短 小 d R p c i n o u l e i ) f a e
真核 生物 中。d R s NA 作 为 细 胞 内源 性 基 因表 达 调
挥 作用 。R NAi 效 应 分 子 主 要 有 两 类 , s 的 即 i RNA
和短 发 夹 RNA( h r h i i NA,h NA) so t a pn R r sR 。在
被 应用 于引 发基 因沉 默效 应 的过 程 中 , 学 合 成 的 化
动物 医学进展 。0 2 3 ( ) 8 —6 2 1 ,3 1 :28
Pr r s n Ve e i r e ii og e s i t rna y M d cne
RNAi 因沉 默 的动 力 学研 究 进展 基
孟 霞 鲁秦 安 。唐 彩 琰 陈 树 林 , , , , 张文 华
( 北农林科技大学动物医学院 , 西杨凌 西 陕 7 2 0 ;. 安 文 理 学 院 , 1 10 2 西 陕西 西 安 70 6 ) 1 0 5
摘 要 : A 干扰 ( RN RNA ) i是一 种 由 小双链 R NA 介 导 的 转 录后 基 因沉 默 现 象 。在 R NAi 挥 基 因沉 发
的层次 , 包括 s NA 类 型 的选 择 ,i NA 的递 送 过 i R sR
中 图 分 类 号 : 8 Q7 9 文献标识码 : A 文章 编 号 : 0 7 5 3 ( 0 2 0 — 0 2 0 1 0 — 0 8 2 1 ) 10 8 — 4
R NA 干扰 ( NA tree c , R i efrn e RNAi是指 在 进 n )
和R NAi 因沉 默动力 学 的数学 模 型及 其应 用 做一 基
sR i NA 和 载体 表 达 的 s R h NA 各 存 在 其 优 缺 点 , 现
从 4个 方 面 予 以论 述 。
1 1 s NA 和 s RN 在 产 生 非特 异 性 反应 方 面 . i R h A 的优缺 点 s i RNA 在细 胞 内的稳 定性 较 差 , 被 细胞 内核 易
R NAi 临床 上 的应 用进 程 。 在
1 干扰 RNA 类 型 的选 择
d RN 是 R i 初 始 诱 导 因子 , 是 , s — s A NA 的 但 dR
NA必 须被 进一 步加 工 成适 当大 小 的 s NA才 能发 i R
成果 之一 。现 已证 明 RNA 现象 广泛 存 在 于大 多数 i
酸酶降解 , 因此 较 易 产 生 脱靶 效 应 ;h s RNA 在 细 胞
核内 产 生 , 于 被 细胞 内的 特 异 机制 进 行 适 当 的剪 易 接, 因此 引起 免 疫 副反 应 的几 率 较 小 。细 胞 内过 多 的 s RNA 会 与 内 源 性 的 微 小 R h NA ( co NA, mi R r
mi RNA) 竞争 核转运 受体 , 扰 mi NA 正常 功 能 的 干 R
发挥 , 生 细胞 毒性 作用 , s 产 而 i RNA 不会 干扰 mi — R NA 的 功 能 , 会 产 生 类 似 的 毒 性 。与 s R 不 h NA 相
率 和沉 默时 间 。这 些 因素可被 分别 定 位 于 3 不 同 个
干扰 R NA(h r itreigR s ot nefr NA,i NA) 然后 被 ~ n s R , 结 合 到诱 导 沉 默 复 合 体 R S R IC( NA— d cd s e — i u e i n n l
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