基因沉默
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。
vigs原理
vigs原理VIGS原理。
VIGS（病毒诱导基因沉默）是一种基因沉默技术，通过利用病毒来诱导植物基因的沉默，从而研究基因功能和调控机制。
VIGS技术是一种快速、高效的基因沉默方法，被广泛应用于植物分子生物学研究中。
本文将介绍VIGS的原理及其在植物科学研究中的应用。
VIGS的原理主要是利用病毒载体来携带目标基因片段，并通过病毒的侵染和复制过程，将目标基因片段转录成siRNA（小干扰RNA），siRNA能够诱导RNA干扰（RNAi）途径，从而导致目标基因的沉默。
VIGS技术的关键在于选择合适的病毒载体和目标基因片段，以及优化转染条件和病毒复制过程，从而实现对目标基因的特异性沉默。
VIGS技术在植物科学研究中有着广泛的应用。
首先，VIGS可以用来研究基因功能。
通过沉默目标基因，可以观察到植物表型的变化，从而推断目标基因在生物学过程中的作用。
其次，VIGS还可以用来研究基因调控网络。
通过沉默一个基因，可以观察到其他相关基因的表达变化，从而揭示基因之间的相互作用关系。
此外，VIGS还可以用来筛选抗病基因。
通过沉默潜在的抗病基因，可以评估其对病原体的抗性作用，为植物抗病育种提供理论基础。
总之，VIGS技术是一种重要的基因沉默方法，具有快速、高效、特异性的优点，被广泛应用于植物科学研究中。
随着分子生物学技术的不断发展，VIGS技术在植物基因功能和调控研究中将发挥越来越重要的作用。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解VIGS的原理及其在植物科学研究中的应用，为相关领域的研究工作提供参考和借鉴。
基因沉默的技巧
基因沉默的技巧基因沉默是一种控制基因表达的方法，通过阻断特定基因的转录或翻译过程来抑制基因的功能。
这项技术可以帮助我们研究基因的功能以及疾病的发生机制，并且可以在基因治疗和生物工程中应用。
基因沉默的技巧主要有两种：RNA干扰（RNA interference，RNAi）和CRISPR/Cas9。
下面将详细介绍这两种技术及其应用。
1. RNA干扰（RNAi）：RNA干扰是一种通过RNA分子的相互作用来抑制特定基因表达的技术。
它利用小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）或microRNA（miRNA）与靶基因的mRNA结合，形成双链RNA复合体，在细胞内启动RNA降解机制，降解靶基因的mRNA，从而阻断靶基因的转录和翻译。
在实验室中，研究者可以合成特定靶向基因的siRNA或miRNA，并将其转染入细胞中。
为了提高转染效率，研究者通常会使用载体或转染试剂，帮助siRNA 或miRNA进入细胞内。
RNA干扰技术的优点是简便易行、基因特异性高，可以在多种细胞类型中应用，而不仅限于哺乳动物细胞。
在生物医学研究中，RNA干扰技术被广泛应用于基因功能研究、基因治疗、疾病模型的建立等方面。
通过沉默特定基因，研究者可以研究该基因的功能以及与其相关的信号通路；通过沉默病理基因，研究者可以评估基因治疗的潜力，并寻找治疗疾病的新靶点。
2. CRISPR/Cas9：CRISPR/Cas9是一种基因组编辑技术，也可以用于基因沉默。
它利用Cas9蛋白与特定的导向RNA（gRNA）形成复合物，通过与靶基因的DNA序列互补配对，引导Cas9蛋白在特定位点上切割DNA，导致DNA双链断裂。
然后细胞内的修复机制会修复该断裂，并可能导致基因沉默。
CRISPR/Cas9技术的优点是高效、精准、灵活，并且可以在多种生物体内应用。
研究者可以设计特定的gRNA，使其与靶基因的DNA序列完全互补配对，从而实现对该靶基因的沉默。
反义RNA与基因沉默机制研究
反义RNA与基因沉默机制研究基因是指生物体内遗传信息的基本单位，是控制生物体生长、分化、生殖和遗传特征的重要物质基础。
然而，在真核生物细胞中，基因的表达往往需要经过多种调控层次的控制，包括转录前、转录后的调控等。
其中，反义RNA（antisense RNA）通过与目标基因的mRNA序列互补配对，从而抑制其翻译或稳定，参与了基因表达的调控。
本文将介绍反义RNA的基本特征、调控机制及其在基因沉默中的作用。
一、反义RNA是什么？反义RNA是指其DNA或RNA序列与靶基因对应序列互补的RNA分子，在真核生物中普遍存在，包括胞质和胞核，其分子大小从几十到几千个碱基对不等。
反义RNA的生物功能一般通过与目标mRNA序列的碱基互补配对，形成双链结构，从而调节目标基因的表达。
二、反义RNA的调控机制1.稳定性调节反义RNA通过与目标mRNA序列互补配对，形成结构上的变化，从而影响其稳定性。
在某些情况下，反义RNA的结合还可以导致mRNA的降解，从而降低基因表达水平。
2.翻译调控反义RNA通过与目标mRNA序列互补结合，形成二级结构，阻碍其与核糖体结合，从而影响其翻译。
反义RNA同时也参与了某些复杂调控网络的调节，如与miRNA、lncRNA等共同参与目标基因表达调控。
三、反义RNA在基因沉默机制中的作用反义RNA调节基因沉默主要有两条途径：DNA依赖性和RNA依赖性。
在DNA依赖性途径中，反义RNA与DNA序列互补配对，形成二级结构，可能会阻止RNA聚合酶的进一步进入基因启动子区域，从而抑制目标基因的转录。
在RNA依赖性途径中，反义RNA与靶基因mRNA序列互补配对，形成双链RNA，从而形成RNA干扰复合体，介导mRNA的降解或抑制其翻译。
除此之外，还有一种抑制作用是通过调节miRNA调理靶基因的表达，如反义miRNA。
总之，反义RNA通过与目标基因的序列互补结合，介导了基因表达的调控。
由于其参与了调节各种基因表达的过程，因此其在生物学研究中具有重要价值，并且在治疗生物与疾病方面也具有不错的潜力。
vigs基因沉默原理
1997年，VIGS这一术语最早被Van Kammen用于描述植物受病毒侵染后的症状恢复现象。
1999年，Baulcombe认识到，由于VIGS允许通过讲解特定基因的转录本来有针对性地下调该基因，VIGS将被作为基因功能研究的潜力巨大。
2004年，Burch-Smith通过使用重组病毒来沉默植物内源基因，此后，VIGS作为一种反向遗传学技术被研究者广泛使用。
病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing，VIGS）是指携带目的基因片段的病毒侵染植物后，随着病毒的复制和转录而特异性的诱导序列同源基因mRNA降解或被甲基化等修饰，从而引起植物内源基因沉默、引起表型或生理指标变化，进而根据表型变异研究目标基因的功能。
VIGS是根据植物对RNA病毒防御机制发展起来的一种用以表征植物基因功能的基因转录技术，其内在的分子基础可能是转录后基因沉默(post-transcript gene silence)。
与传统的基因功能分析方法相比，VIGS能够在侵染植物当代对目标基因进行沉默和功能分析；无需开发稳定的转化子，并且具有沉默单个或多个基因家族成员的潜力。
因此，VIGS一经建立，即被视为研究植物基因功能的强有力工具，得到了深入的研究和广泛应用，已用于烟草、番茄、小麦、水稻等植物的抗病反应、生长发育以及代谢调控的功能基因研究。
沉默机制基因沉默在生物中普遍存在，表现在抵御病毒、转座子等外来核酸的入侵，识别并抑制外源基因表达，维持生物基因组稳定性等。
VIGS 作为基因沉默的特殊形式，是植物抗病毒侵染的一种自然机制。
当病毒或携带cDNA 的病毒载体侵染植物后，在复制与表达过程中通常会形成双链RNA （Double stranded RNA，dsRNA）形式的中间体。
dsRNA 作为基因沉默关键激发子，首先在细胞中被类似RNase Ⅲ家族特异性核酸内切酶Dicer 类似物（如DCL4）切割成21 ~ 24 nt 的小分子干扰RNA（Small interfering RNA，siRNA）。
植物基因沉默
摘要：植物抗病性是研究植物与病原体之间相互关系中寄主植物抵抗病原体侵染的性能，这是植物的一种属性。
对于植物的抗病性,人们早就从遗传学角度进行了研究。
40 年代通过遗传分析，提出了基因对基因学说，认为抗性是植物品种所具有抗性基因和与之相应的病原体的非致病性基因结合时才得以表现，从遗传上初步说明了病原体和寄主的相互关系。
60 年代发现寄主对病原体侵染的过敏反应，认为这是寄主对病原体侵染防卫反应。
70 年代开始运用分子生物学技术分析病原体的无毒基因和致病基因，开始确定寄生的防卫基因。
80 年代研究得到寄主系统抗病反应与水杨酸相关。
90年代开始克隆寄主的抗病基因。
从病毒诱导基因沉默的遗传学和分子生物学角度来探讨植物抗病的可能机制，基因沉默是近十年来在转基因植物中发现的一种后生遗传现象。
基因沉默大体可以分为两类：位置效应引起的基因沉默和同源依赖的基因沉默。
其中，同源依赖的基因沉默又可以分为转录水平的基因默和转录后水平的基因沉默。
基因沉默的发现使得人们对植物和病毒的相互关系有了一个新的认识。
基因沉默研究中所发现的转录后基因沉默现象是植物抵御病毒入侵、保持自身基因组完整性的一种防御机制，是植物与病毒共进化的结果。
对于沉默产生的机理，尤其是转录后基因沉默，已经提出不少模型，有阈值模型、异常RNA模型、生化开关模型、反义RNA模型等，但是都未能较全面地解释基因沉默中出现的各种实验现象。
该文现就实验所取得的相关结果、转录后基因沉默机制和植物对病毒防御机制的相互关系，以及其研究进展进行综述。
植物病毒是农作物生产上的主要病害之一，据统计，全球共有几百种植物病毒。
植物病毒有时会对粮食产量和人类数量产生灾难性的影响。
仅以马铃薯为例，因马铃薯X 病毒(PVX) 造成的损失可达10 % ，马铃薯Y 病毒( PVY) 所造成的损失可高达80 %。
对病毒病的研究始于20 世纪初，1928 年Wingard[28]首次发现了“恢复”( recovery) 现象，即植物受到病毒侵染发病后，经过一定时间植株可以从病毒侵染症状中“恢复”过来，新长出的叶片不再感染病毒，具有了一定的抗性。
基因沉默
基因沉默摘要随着基因技术的迅速发展和广泛应用，在转基因技术实践中首先暴露出来的外源基因不能按照预期设想进行表达的问题越来越显得普遍，而人们对基因沉默现象的不断深入研究和探索，不仅揭示出了基因沉默的发生机制，也在一定程度上推动了新技术的产生和应用，这不仅推动了基因研究领域的发展，更在遗传群体构建、疾病治疗等方面建立了新方法、新体系，为生物学技术的发展做出了贡献。
关键字基因沉默分类机理应用1.引言基因沉默（Gene Silencing），又称为基因沉寂，是真核生物细胞基因表达调节过程中的一种特殊生理现象，是指细胞基因在表达过程中受到各种因素的综合作用而导致基因部分区段发生“沉寂”现象，从而失去转录活性并不予表达或表达减少。
该现象最先于1986年Peerbolte在转基因植物研究中所发现，随后科学家在线虫、真菌、水螅、果蝇以及哺乳动物中陆续发现了基因沉默现象的存在。
转基因沉默是基因沉默现象最为频发和常见的，这也是转基因为何在受体难以百分之百全部表达的因素之一，其基本特征是导入并整合到受体基因组的外源基因在当代或后代中表达活性受到抑制。
研究发现，其主要原因是由于转基因之间或转基因与内源基因之间存在着序列同源性，因此转基因沉默又被称为同源性依赖的基因沉默（homology-dependent gene silencing）。
根据沃森-克里克的核酸碱基互补配对模型，基因沉默可能涉及到DNA-DNA、DNA-RNA以及RNA-RNA三种不同形式的核酸分子之间的互作，简单地说就是插入的外源DNA或自身基因区段在核内高浓度的RNA作用下，能够与内源反向DNA 或者RNA进行碱基互补配对，并且在核内被重新甲基化，进而导致基因沉默；而另一种可能则是内源基因与转基因转录生成的RNA之间互补配对生成可被RNases酶性降解的双链RNA（dsRNA），其水解直接导致基因的不表达，即基因沉默效果。
从染色体水平上看，基因沉默现象的实质是形成异染色质（Heterochromation）的过程，检查发现被沉寂的基因区段往往呈现出高浓缩状态，显然，这在一定程度上也决定了被沉寂基因的难表达性。
基因沉默的机制
基因沉默的机制基因沉默的机制是指一些基因在细胞中被关闭或抑制，使得它们的功能无法被表达出来。
这种现象在许多生物过程中都是非常重要的，因为它能够帮助细胞在特定的时刻只表达所需的基因，从而实现细胞的特化和分化。
现在，我们来看看基因沉默的机制是如何发生的。
1. DNA甲基化DNA甲基化是基因沉默的一种主要机制。
它是指DNA上的碳氢化合物甲基与DNA碱基结合，从而改变DNA的结构和功能。
在一些特定的基因区域，如启动子、预测性基因区域等，DNA甲基化可以阻止转录因子与DNA结合，从而导致细胞无法表达这些基因。
2. 组蛋白修饰组蛋白是一种重要的蛋白质，它包裹着DNA，帮助DNA形成一些特定的结构。
在某些情况下，组蛋白可以通过修饰来改变DNA的结构和功能。
例如，通过添加甲基、酰化或泛素化等修饰，可以使得某些基因区域对转录因子和RNA聚合酶的结合发生不同的响应，从而影响基因的表达。
3. RNA干扰RNA干扰是一种双链RNA介导的调节机制，它能够选择性地清除某些RNA，从而阻止它们被翻译成蛋白质。
在这个过程中，双链RNA机器会识别特定的mRNA，然后用核酸酶将mRNA剪切成小片段，使得其无法翻译成蛋白质。
这种机制对基因表达的调节十分重要，特别是在一些病毒感染、病理性突变和RNA病毒感染的情况下，RNA干扰可以帮助细胞对抗这些外来的遗传信息。
基因沉默机制是细胞分化和功能特化中非常重要的一部分。
尽管我们对这些机制的理解还不够彻底，但我们已经可以看到，这些机制是非常复杂和关键的。
在未来，随着科技的发展和研究的深入，我们相信我们将能够更好地理解这些机制，从而为人类的生长发育和疾病治疗提供更好的解决方案。
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定义：基因沉默（gene silencing）是指生物体中特定基因由于种种原因不表达或者是表达减少的现象。
基因沉默现象首先在转基因植物中发现，接着在线虫、真菌、水螅、果蝇以及哺乳动物中陆续发现。
基因沉默机制：
外源基因进入细胞核后，会受到多种因素的作用，根据其作用机制和水平不同可分为三种：位置效应（position effect），转录水平的基因沉默(tranional gene silencing, TGS）和转录后水平的基因沉默(post-tranional gene silencing, PTGS).
a.位置效应是指基因在基因组中的位置对其表达的影响.外源基因进入细胞核后首先整合到染色质上，其整合位点与表达有密切的关系.如果整合到甲基化程度高、转录活性低的异染色质上，一般不能表达；如果整合到甲基化程度低、转录活性高的常染色质上，其表达受两侧DNA序列的影响.植物基因组常是由具有相似GC含量DNA的片段相互嵌合在一起的，外源基因的插入打乱了它们正常的组合.例如，玉米中AI基因的 GC含量为52.5％，而在转AI基因沉默的矮牵牛中，AI基因两侧DNA序列的GC含量分别为26%和23%，明显低于52.5％，另外，AI基因是超甲基化的，但其两侧序列的甲基化程度则不高.在许多其他转基因沉默的植株中也发现了类似现象.这表明生物体可以通过外源基因与其两侧序列GC含量的差别来识别外源基因，激活甲基化酶，使外源序列甲基化而降低其转录活性.
b.转录水平的基因沉默是DNA水平上基因调控的结果，主要是由启动子甲基化或导入基因异染色质化所造成的.二者都和转基因重复序列有密切关系.
重复序列可导致自身甲基化.外源基因如果以多拷贝的形式整合到同一位点上，形成首尾相连的正向重复(direct repeat)或头对头、尾对尾的反向重复(inverted repeat)，则不能表达.而且拷贝数越多，基因沉默现象越严重.这种重复序列诱导的基因沉默
(repeat-induced gene silencing, RIGS)与在真菌中发现的重复序列诱导的点突变（repeat-induced point mutation, RIP）相类似，均可能是重复序列间自发配对，甲基化酶特异性地识别这种配对结构而使其甲基化，从而抑制其表达.此外，重复序列间的相互配对还可以导致自身的异染色质化.其机理可能是异染色质化相关蛋白质识别重复序列间配对形成的拓扑结构，与之结合，并将重复序列牵引到异染色质区，或直接使重复序列局部异染色质化.
c.转录后水平的基因沉默是RNA水平基因调控的结果，比转录水平的基因沉默更普遍.特别是共抑制（cosuppression）现象尤是研究的热点.共抑制是指在外源基因沉默的同时，与其同源的内源DNA的表达也受到抑制.转录后水平的基因沉默的特点是外源基因能够转录成mRNA，但正常的mRNA不能积累，也就是说mRNA一经合成就被降解或被相应的反义RNA 或蛋白质封闭，从而失去功能.这可能是由于同源或重复的基因表达了过量mRNA的结
果.Dawson提出，细胞内可能存在一种RNA监视机制用以排除过量的RNA. 当mRNA超过一定的域值后，就引发了这一机制.特异性的降解与外源基因同源的所有RNA. 此外，过量的RNA 也可能和同源的DNA相互作用导致重新甲基化(de novo methylation)，使基因失活.
上述三种机制并不是独立的，而是相互关联的.基因沉默机制在核酸水平上均是
DNA-DNA, DNA-RNA，RNA-RNA相互作用的结果，所以人们认为对基因沉默机制的研究开启了认识DNA水平及RNA水平上调节基因表达的新纪元，并提出了基因免疫，即基因组对外源基因入侵有抵抗能力的新观念.
防止基因沉默的对策
克服基因沉默已经成为基因工程的一个重要课题.目前，针对上述基因沉默的机制，初步提出了如下一些对策:
a.由于重复或同源序列是基因沉默的普遍诱因，所以在构建表达载体时，应尽量使得所设计的序列与内源序列的同源性较低，以减少或避免配对.另外，选用外源基因插入基因组中拷贝数低的，最好是单拷贝的转基因植株亦可减少重复序列的存在.
b.甲基化是基因沉默的直接原因，转基因甲基化的程度与基因沉默的程度成正相关.目前已知用5-氮胞嘧啶处理植株具有很好的抑制甲基化和脱甲基化作用.人们也正在试图在
载体上加上有去甲基化功能的序列以防止甲基化.
c.实验表明在转基因的侧翼接上核基质结合序列(matrix attachment regions, MAR)会在一定程度上避免位置效应，提高基因的表达.MAR具有限定DNA环的大小，使之成为相对独立的结构功能单位的作用.可能正是由于这一功能，使其起到类似绝缘子的作用使转基因成为相对独立的结构免受周围基因环境的影响［5］.
奥地利格雷戈尔·门德尔植物分子生物学研究所日前宣布，一个包括该研究所、中国同济大学、美国加利福尼亚大学等机构科学家在内的国际科研小组发现了一种特殊基因，没有它，植物细胞内其他一些基因就只能保持沉默。
最新一期英国《自然》杂志网络版发表了这个国际科研小组的论文。
这一科研小组发现的特殊基因名为RDM1，它可以编码生成一种小蛋白，从而参与指导其他基因的表达。
科学家指出，基因一般处于被保护状态中，只有通过所谓的甲基化，即与甲基接触，才能表达并发挥作用。
如果去除RDM1,被保护的基因就无法甲基化，也就无法进行表达。
由于每一个植物细胞中都存在着完整的遗传信息，因此必须让某些基因保持“沉默”,植物具体的器官才能顺利地发挥各自作用。
否则，所有基因就会都来表达，植物器官也将不知道听从谁的“指令”.一般在一个植物的上万个基因里，只有很少的一部分能够表达，RNA（核糖核酸）会对需要表达的基因进行标记。
RDM1基因的任务就是让RNA标记过的基因表达。
缺少了RDM1,植物中许多本该表达的基因就会保持“沉默”，植物无法正常生长。
结论
总之，基因沉默是基因表达调控的一种重要方式，是生物体在基因调控水平上的一种自我保护机制，在外源DNA侵入、病毒侵染和DNA转座、重排中有普遍性。
对基因沉默进行深入研究，可帮助人们进一步揭示生物体基因遗传表达调控的本质，在基因克服基因沉默现象，从而使外源基因能更好的按照人们的需要进行有效表达；利用基因沉默在基因治疗中有效抑制有害基因的表达，达到治疗疾病的目的，所以研究基因沉默具有极其重要的理论和实践意义。