RNA干扰
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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。
RNA干扰什么是RNA干扰?RNA干扰(RNA interference,简称RNAi)是一种通过特定的RNA分子干扰基因表达的现象。
这种现象最早被发现于植物和线虫中,后来发现在动物中也普遍存在。
RNA干扰通过介导mRNA的降解或抑制转录来实现靶向基因的沉默。
RNA干扰的机制主要是通过一种特殊的小RNA分子,称为干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)或小干扰RNA (short interfering RNA,shRNA)。
这些siRNA或shRNA是由外源性或内源性的长双链RNA在细胞内被核酶Dicer切割而成的20-30个碱基的双链RNA分子。
RNA干扰的过程RNA干扰的过程可以分为三个主要步骤:siRNA的产生、siRNA的引物和RNA诱导沉默复合物(RISC)的形成、RISC 介导的mRNA降解或转录抑制。
首先,外源性或内源性的长双链RNA被核酶Dicer切割成20-30个碱基的siRNA。
siRNA由RNA诱导沉默复合物(RISC)捕获,其中的一个链被释放,留下一个导引链和一个剪切链在RISC中。
接下来,导引链将与靶标mRNA互补结合。
RISC将靶标mRNA切割成小片段,导致mRNA的降解或转录抑制。
这种RNA干扰过程可以非常特异地沉默特定的基因表达。
RNA干扰在基因研究中的应用RNA干扰已经成为基础科学研究和功能基因组学研究中广泛应用的工具。
通过沉默特定基因的表达,研究人员可以揭示该基因在生物学过程中的功能,以及该基因对疾病发展的影响。
在细胞水平上,RNA干扰可以用于验证候选基因是否在特定生物途径中起关键作用,或者用于筛选新药物靶点。
研究人员可以通过转染siRNA或shRNA来干扰目标基因,评估其对细胞功能的影响。
在动物模型中,RNA干扰可以用于研究特定基因的作用。
通过通过siRNA或shRNA直接注射进入动物体内,可以沉默目标基因的表达,并观察动物表型的变化。
RNA干扰的原理与应用RNA干扰是自然界普遍存在的生物学现象,它是一种介导基因表达调控的机制,被广泛应用于基因治疗、生物学研究、农业等领域。
本文将从原理、模式和应用三个维度阐述RNA干扰的相关知识。
一、RNA干扰的原理RNA干扰是一种介导小RNA与靶RNA互作的基因沉默机制,通过专一性配对抑制靶RNA的翻译或降解,实现对特定基因的调控。
RNA干扰始于在植物和酵母中发现的含有反义序列的小RNA干扰子,随后发掘到了基因静默机制,极大地推进了基因组学、转录组学和生物学的研究。
在RNA干扰中,小RNA (小分子RNA)是一个至关重要的组分,它们是将RNA干扰介导到靶基因的一系列小分子。
小RNA按照大小可分为siRNA、miRNA、piRNA等,它们的匹配部分序列与靶基因mRNA序列互补,在介导下联合RISC (RNA酶复合物)进行靶基因的沉默。
二、RNA干扰的模式RNA干扰可以分为两个主要的模式: siRNA介导和miRNA介导。
siRNA介导是双链RNA在转录后通过Dicer切割形成的siRNA 反应,现在这种模式被广泛应用于外源基因的特异性靶向,RISC 通过siRNA寻找外源性RNA进而介导沉默。
这个过程模拟了细菌的CRISPR-Cas系统。
miRNA介导是内源RNA作用于siRNA外,miRNA介导比siRNA介导更为广泛,miRNA通过匹配到mRNA保守区域,通常没有完全相同的序列匹配,而是在mRNA的5'UTR或3'UTR区域匹配不同部分。
miRNA的主要作用是抑制基因表达,但是其沉默效果通常不如siRNA,不适合对内源基因的特异性靶向。
RNA干扰的模式在人工应用中必须采取适当的策略,以满足不同的具体要求,如目标基因的靶向、RNA处理的方式等。
三、RNA干扰的应用RNA干扰的应用范围广泛,其中包括基因治疗、肿瘤治疗、生物学研究、农业等领域。
在基因治疗中,RNA干扰通过siRNA的特异性靶向,能够针对疾病相关基因进行沉默,达到抑制疾病的目的。
RNA干扰与基因沉默在分子生物学领域中,RNA干扰(RNA interference,简称RNAi)被广泛应用于研究基因功能、调控基因表达以及对抗病毒感染等方面。
RNAi是一种通过特异性降解靶向mRNA分子的机制,使得目标基因的表达水平下降或沉默。
本文将介绍RNA干扰的原理、应用以及其在基因沉默中的作用机制。
一、RNA干扰的原理RNA干扰是一种由双链RNA介导的基因沉默过程。
在RNA干扰中,首先通过酶类(Dicer)作用将长的外源双链RNA或内源pre-miRNA等RNA前体分子切割成短的小干扰RNA(small interfering RNA,简称siRNA)或小RNAs(microRNAs,简称miRNA)。
然后这些小RNA结合到RNA诱导的靶向复合物(RNA-induced silencing complex,简称RISC)中,以靶向特定的mRNA分子。
通过RISC诱导的选择性降解或抑制靶向mRNA的翻译过程,从而实现对基因表达的调控。
二、RNA干扰的应用RNA干扰技术已被广泛应用于基因功能研究、疾病治疗和农作物改良等领域。
1. 基因功能研究:通过人为干扰目标基因的RNAi方法,可以研究该基因对于细胞生长、发育和代谢等方面的影响。
通过靶向不同基因的RNA干扰,可以获取大量有关基因功能的信息。
2. 疾病治疗:RNA干扰技术被广泛应用于治疗各种疾病,例如癌症、传染病和遗传病等。
通过特异性地沉默与疾病相关的基因,RNA干扰可以抑制病毒复制、遏制肿瘤生长以及修复遗传缺陷。
3. 农作物改良:RNA干扰技术可以应用于改良农作物的抗病性、抗虫性和耐逆性等特性。
通过使用RNA干扰技术抑制特定基因的表达,可以增强作物对病菌或害虫的抵抗能力。
三、RNA干扰与基因沉默RNA干扰通过特异性降解或抑制靶向mRNA来实现基因沉默。
基因沉默是细胞中一种常见的调控机制,对于维持正常细胞功能至关重要。
RNA干扰作为一种重要的基因沉默机制,发挥着重要的生物学功能。
rna干扰RNA干扰技术是一种利用RNA分子干扰靶标基因表达的方法,该技术的研究与应用已经广泛扩展到生物学、医学以及生物技术领域。
本文将介绍RNA干扰技术的原理、应用和未来发展前景。
RNA干扰(RNA interference,简称RNAi)是由RNA介导的靶向基因沉默的一种机制。
它最早在植物中被发现,后来也被发现在动物细胞中广泛存在。
RNA干扰通过靶向性介导的方法,降低或抑制特定基因的表达,从而实现对基因功能的研究和调控。
RNA干扰的基本原理是双链RNA(dsRNA)通过酶切分解为20-25个碱基对长的小干扰RNA(small interfering RNA,简称siRNA)。
siRNA与RNA诱导静默复合体(RNA-induced silencing complex,简称RISC)结合,将其中一条链引导到靶标mRNA上,并通过与该mRNA互补配对,发挥沉默作用。
引导链与靶标mRNA形成稳定的双链结构,进而被RISC酶降解,从而阻断了该mRNA的翻译过程或引起其降解。
通过RNA干扰技术,可以特异性地沉默特定基因的表达。
RNA干扰技术的应用非常广泛。
首先,它被广泛应用于基因功能研究。
通过对单个基因进行沉默,可以直接观察到其对细胞及生物体的影响,从而揭示其在生物过程中的作用。
其次,RNA干扰技术也可以用于治疗疾病。
对于一些基因异常表达导致疾病的情况,通过RNA干扰技术恢复正常的基因表达,可以有望治疗相关疾病。
此外,RNA干扰技术还可以用于抗病毒研究、农业作物改良等领域。
在临床应用方面,RNA干扰技术已取得了一些重要的突破。
例如,目前已经有一些RNA干扰基因药物进入了临床试验阶段。
这些基因药物通过RNA干扰技术沉默与疾病相关的靶标基因,为患者治疗提供了新的选择。
此外,RNA干扰技术还可以用于个体化医学,根据患者基因的特点制定个体化的治疗方案,提高治疗的效果。
然而,RNA干扰技术仍然面临一些挑战和限制。
干扰rna的名词解释干扰RNA (RNA interference, 简称RNAi) 是一种重要的细胞遗传调控机制,它通过特定的RNA分子在基因表达和蛋白质合成过程中发挥作用。
作为生物体内一种自然存在的现象,RNA干扰可以帮助维持细胞内基因的平衡和调节,并在多个生物过程中扮演着关键的角色。
RNA 干扰是通过靶向调控靶基因表达的过程来实现。
在这个过程中,一种特殊的RNA分子,称为干扰RNA (siRNA),与目标RNA序列互补配对,从而形成一个双链结构。
这个双链RNA结构进一步被一个酶(Dicer)加工为更短的小RNA片段,称为小干扰RNA (small interfering RNA, 简称siRNA) 或干涉RNA (interfering RNA),它们的长度约为20-25个核苷酸。
一旦形成siRNA,它会与一个叫做RNA诱导沉默复合物 (RNA-induced silencing complex, 简称RISC) 的蛋白质复合物结合。
RISC复合物的一个子单位,称为Argonaute,能够识别并结合siRNA的一段,从而导致RISC与已经被转录出的mRNA结合。
而这个mRNA正是干扰RNA所靶向的基因的信息拷贝。
一旦RISC与mRNA结合,它会引导酶的活性来降解这个mRNA分子,进而阻止细胞合成特定蛋白质。
干扰RNA作为一种调控分子,在非人类物种中被首次发现并广泛研究,如拟南芥、线虫等。
随后的研究发现,在人类以及其他哺乳动物细胞中,干扰RNA也起着类似的调控作用。
它在调节细胞发育、基因表达、病毒防御等方面都发挥着重要的功能。
不仅如此,干扰RNA技术也被广泛应用于实验室研究和治疗领域。
科学家们可以设计合成siRNA来靶向特定的基因,从而研究其功能和调控机制。
这种技术被称为基因敲除,它为研究不同基因的功能提供了有力的工具。
此外,干扰RNA 技术还被用于治疗某些遗传病、肿瘤和病毒感染等疾病。
通过向患者体内注入特定siRNA,科学家们可以抑制病原基因的表达,从而减轻疾病的症状或逆转其进展。
RNA干扰RNA干扰(RNA interference, RNAi)是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。
由双链RNA(doublestrandedRNAs,dsRNAs)引发的植物RNA沉默,主要有转录水平的基因沉默(TGS)和转录后水平的基因沉默(PTGS)两类:TGS是指由于DNA修饰或染色体异染色质化等原因使基因不能正常转录;PTGS是启动了细胞质内靶mRNA序列特异性的降解机制。
有时转基因会同时导致TGS和PTGS。
由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达,(长度超过三十的dsRNA会引起干扰素毒性)所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的治疗领域。
RNAi是在研究秀丽新小杆线虫(C. elegans)反义RNA(antisense RNA)的过程1.作用机制病毒基因、人工转入基因、转座子等外源性基因随机整合到宿主细胞基因组内,并利用宿主细胞进行转录时,常产生一些dsRNA。
宿主细胞对这些dsRNA迅即产生反应,其胞质中的核酸内切酶Dicer将dsRNA切割成多个具有特定长度和结构的小片段RNA(大约21~23 bp),即siRNA。
siRNA在细胞内RNA解旋酶的作用下解链成正义链和反义链,继之由反义siRNA再与体内一些酶(包括内切酶、外切酶、解旋酶等)结合形成RNA诱导的沉默复合物(RNA-induced silencing complex,RISC)。
RISC与外源性基因表达的mRNA的同源区进行特异性结合,RISC具有核酸酶的功能,在结合部位切割mRNA,切割位点即是与siRNA中反义链互补结合的两端。
被切割后的断裂mRNA随即降解,从而诱发宿主细胞针对这些mRNA的降解反应。
siRNA不仅能引导RISC切割同源单链mRNA,而且可作为引物与靶RNA 结合并在RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRP)作用下合成更多新的dsRNA,新合成的dsRNA再由Dicer切割产生大量的次级siRNA,从而使RNAi 的作用进一步放大,最终将靶mRNA完全降解。
RNA干扰技术的研究和应用RNA干扰技术是一种利用RNA颗粒干扰基因表达的技术,近年来在基因学和生命科学领域得到了广泛的研究和应用。
本文将探讨RNA干扰技术的基础知识、其研究进展和应用前景。
一、RNA干扰技术的基础知识RNA干扰技术是利用RNA分子干扰基因表达的一种方法,可分为siRNA和miRNA两种类型。
siRNA(小干扰RNA)是由20~25个核苷酸组成的短RNA分子,与mRNA互补配对,从而导致靶基因的降解。
miRNA(微小RNA)是由22个核苷酸组成的短RNA分子,通过与mRNA部分匹配后,抑制靶基因的翻译过程。
这种RNA干扰过程被称为RNAi(RNA干扰)。
当siRNA或miRNA结合到靶基因mRNA时,RNAi复合物会切割靶基因mRNA分子,从而阻止蛋白质的合成,从而有效抑制基因表达。
此外,miRNA还能通过其他机制调节基因表达,如影响RNA稳定性和细胞内RNA转运等。
二、RNA干扰技术的研究进展RNA干扰技术自从1998年发现以来,受到了广泛的研究。
随着RNA干扰技术的发展,研究人员越来越能够研究和控制生物系统的表达和功能,开展了许多与调控基因表达相关的研究。
1. 基因治疗:RNAi技术可用于治疗各种疾病,如癌症和遗传疾病等。
例如,通过RNAi技术降低病毒蛋白的表达,可以延迟病毒的复制和扩散,从而达到治疗的效果。
2. 基因表达调控:RNAi技术可用于研究基因表达调控机制及新型基因治疗等。
研究团队可以通过设计不同的siRNA/miRNA靶向靶基因,来研究影响基因表达的因素和机制。
此外,RNAi技术还可用于设计新的靶向治疗模型,发现新的药物和治疗方法。
3. 基因组学研究:RNAi技术可应用于基因组学研究,例如针对遗传缺陷疾病,利用siRNA靶向特定基因进行修饰。
通过这种方法,研究人员可以探究靶向基因对生物发育、病理生理等方面的影响,为基因组学研究提供了较为便捷的工具。
三、RNA干扰技术的应用前景RNA干扰技术在许多领域都有着广泛的研究和应用前景。