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。RNAi 这种现象已被证实在植物中广泛存在，它可能是生物的发育调控及抗外源或内源侵染的一种普遍机制。2002 年，该发现被Science 杂志评为十大科技突破之一。如果将其作为一门生物技术，则可以定义为:( 1) RNAi 是指通过反义RNA 与正链RNA 形成双链RNA 特异性地抑制靶基因的现象，它通过人为地引入与内源靶基因具有相同序列的双链RNA( 正义RNA 和反义RNA) ，从而诱导内源靶基因的mRNA降解，达到阻止基因表达的目的; ( 2) RNAi 是指体外人工合成的或体内的dsRNA 在细胞内特异性的将与之同源的mRNA 降解成21 － 23 nt 的小片段，使相应的基因沉默的技术; ( 3) RNAi 是将与靶基因的mRNA 同源互补的dsRNA 导入细胞，特异性地降解该mRNA，从而产生相应的功能表型缺失的技术，属于转录后水平的基因沉默

( post-transcriptional genesilence，PTGS) 。各种不同定义虽然说法不同，但所描述的事实是大体相同的，即RNAi 就是指由dsRNA 介导的基因沉默现象。

3 RNAi 的分子机制

目前研究认为，RNAi 的过程可能包括起始和效应两个阶段。在起始阶段，加入的小分子RNA 被切割为21 － 23 nt 长的小分子干扰RNA 片段( small interfering，RNAs， siRNAs) ，