RNA干扰技术的研究进展

2016-08-23徐帅陈宏波向阳

科学家 2016年6期

关键词：综述研究进展

徐帅　陈宏波　向阳

摘要：RNA干扰技术是发现的一种由双链RNA引起的基因沉默现象，是目前分子生物学领域研究的热点之一。本文对RNA干扰的历史、作用机制、生物学特点、动物中RNA干扰的特点、RNA干扰技术在动物中的应用作一综述。

关键词：RNA干扰；研究进展；综述

中图分类号Q75 文献标识码A 文章编号2095-6363（2016）06-0022-01

RNA干扰（RNAi）是由小分子双链RNA引发的转录后基因沉默现象。RNA干扰与动物或真菌中的共抑制、基因沉默、基因阻抑一样，都是生物体内普遍存在的一种生理机制。RNAi干扰技术现已在基础研究领域广泛应用，本文对RNA干扰技术作一综述。

1.RNA干扰的发现

Jorgensen等报道，在牵牛花中导入紫色素合成基因，结果发现，导入的基因没有表达，色素合成基因也受到一定程度的抑制，这种现象被称为共抑制。直到1998年，Fire等的研究结果表明，在一种秀丽线虫体内注入双链RNA（dsRNA）后，发现dsRNA诱导了靶向基因专一性的基因表达沉默，让实了上述现象是由于ssRNA中混有dsRNA所导致，纯化的dsRNA的抑制效果要比asRNA的抑制效果强约两个数量级。研究人员运用RNAi技术在锥虫、果蝇虫中进行了大量研究，实验结果证实了dsRNA介导的基因表达阻抑，不同长度的dsRNA可明显降低不同类型细胞的靶向基因表达。由此，RNA干扰这门新技术逐渐发展起来。2002年，《science》杂志将RNA干扰技术的发现评为年度世界十大科学成就之首。

2.RNA干扰的作用机制

RNA干扰的作用机制分为启动、效应、扩增、扩散4个阶段。启动阶段：这一阶段是指Dicer酶特异性识别进入到细胞后的dsRNA，并以ATP依赖的方式裂解成21～23个核苷酸的小干扰RNA。效应阶段：这一阶段是指siRNA双链与Dicer酶的双链RNA结合成RNA对沉默复合物进行诱导。当沉默复合物被激活后，通过解螺旋酶的作用将核苷酸的小干扰RNA的双链分开，随后在特异的位点切割目的基因mRNA，最终降解目的基因mRNA。扩增、扩散阶段：这一阶段是指核苷酸的小干扰RNA的反义链与目的mRNA结合会激活RNA依赖的RNA聚合酶介导的单链RNA的合成，导致双链RNA大量产生，而这些双链RNA双被切割成许多小干扰RNA，这些小干扰RNA被循环利用，因此，只需少量的双链RNA就能诱发整个生物体的基因沉默。

3.RNA干扰的生物学特点

3.1高效性

少量的双链RNA就能诱发整个生物体的基因沉默，原因在于RAN干扰存在级联放大效应，与普通的小分子干扰RNA相比，产生的RNA干扰效应更强，在RNA多聚酶的作用下，双链RNA得到复制，从而产生了更多的双链RNA。

3.2稳定性较强

RNA干扰基因的表达发生在转录后，小分子干扰RNA分子式3端有突出的非配对碱基的双链分子，与义寡聚核苷酸相比，半衰期明显延长，可在细胞内稳定存在3d～4d。

3.3操作简便

RNA干扰技术与传统的技术相比，难度低，费用低，试验周期较短，操作简单，效果明显，且RNA干扰还有对mRNA的切割位点确定性高、对细胞调控系统无影响，作用快速等特点。

4.RNA干扰技术在动物中的应用

4.1RNA干扰在分析动物基因功能方面的应用

由于RNA干扰的序列专一性具有高度性，对靶基因沉默具有特异性，获得功能丧失或降低突变，因此，RNA干扰可以作为基因功能研究的强有力的研究手段。大量临床研究表明，RNA干扰通过转染小干扰性RNA入哺乳动物细胞引起动物的RNA干扰效应。

4.2RNA干扰在动物抗病性方面的应用

将HBV质粒和能抑制同源HBV基因表达的小发夹结构RNA一起转染入小鼠肝脏进行RNA干扰技术，结果发现HBV表面抗原在小鼠血清中明显降低，RNA和蛋白表达水平也明显降低，研究结果表明RNA干扰技术为抵制肝炎基因和感染的基因治疗提供了新的手段。