RNA抗病毒防御机制的研究进展

RNA干扰的机制及应用研究RNA干扰是一种常见的基因沉默现象，它通过RNA介导的机制抑制了目标基因的表达。

RNA干扰技术已经被广泛应用于基因功能的研究、基因治疗、病毒防治等方面。

本文将从RNA干扰的发现、机制、应用以及未来的研究方向四个方面来分析RNA干扰技术。

一、RNA干扰的发现RNA干扰最早是在植物体系中发现的。

1990年代初，研究人员发现一个叫做PTGS（post-transcriptional gene silencing）的现象，即植物细胞在接受病毒侵袭后，能够对病毒RNA进行序列特异性的剪切、降解和沉默。

2001年，RNA干扰现象被发现并证实存在于小鼠细胞中，这标志着RNA干扰技术正式进入了哺乳动物体系中的应用研究。

二、RNA干扰的机制RNA干扰的机制可以分为siRNA途径和miRNA途径。

二者的共同点都是通过RNA结构具有“互补性”来实现对靶基因的靶向沉默。

siRNA途径：siRNA是一种由RNA多聚酶Dicer处理mRNA而产生的双链RNA分子，其长度一般在21~23个核苷酸左右。

siRNA可以和RISC（RNA-induced silencing complex，RNA诱导的沉默复合物）结合，形成基因诱导的沉默复合物（gene-induced silencing complex，GISC）。

GISC可以很好地识别特定靶基因，并使RNA逊式降解（RNAse H）或翻译停止。

miRNA途径：miRNA是一种在细胞发育和分化方面起重要作用的小RNA分子，长度一般在21~24个核苷酸左右，具有一定的保守性。

miRNA的合成过程比siRNA略微复杂，但机理类似于siRNA。

miRNA的生物学功能是干扰翻译或即时沉默，这主要是通过miRNA结合到3'UTR（未翻译区域）上来完成的。

三、RNA干扰的应用RNA干扰技术可以被广泛应用于基因功能的研究、基因治疗、病毒防治等方面。

基因功能的研究：RNA干扰技术已经被广泛应用于功能基因组学研究。

DOI: 10.3969/j.issn.1673-713X.2021.01.009·综述·siRNA和microRNA用于抗病毒的研究进展孙博，林嘉杰，王树松，孙绍光1999 年，Hamilton 和Baulcombe[1]首次提出了小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）的概念，发现植物中自然发生的siRNA 能引起转录后的基因沉默现象。

2001 年，Elbashir 等[2]发现合成的siRNA 能够引起不同哺乳动物细胞系的基因沉默现象。

这一发现表明，通过合成siRNA 能够引发可控的基因沉默现象，甚至有可能作为基因特异性治疗剂。

近年来，通过siRNA 来沉默病毒复制关键基因的表达，已成为抗病毒感染研究的热点。

1993 年，Lee 等[3]在秀丽隐杆线虫中首次发现了微RNA（microRNA，miRNA）。

该线虫中lin-4 基因的两种小转录物（分别为22 和61 nt）能与lin-14 mRNA 的3'-UTR 发生碱基互补配对，从而抑制lin-14 mRNA 的翻译。

2000 年，Pasquinelli 等[4]发现了第二种miRNA——let-7，同时发现let-7 在不同物种中高度保守。

这促使大量研究人员投入到miRNA 的研究中。

随着研究的不断深入，发现miRNA 水平的紊乱与多种疾病的发生有关[5-6]。

需要特别指出的是，miRNA 在病毒感染过程中发挥重要作用。

有研究表明，miRNA 既能抑制病毒在宿主细胞内的复制，也能促进病毒在宿主细胞内的复制[7-8]。

这说明miRNA 模拟物和miRNA 拮抗剂有望成为抗病毒药物的研发热点。

因此，探究参与病毒感染过程中的siRNA 和miRNA，对病毒感染的治疗具有重大意义。

1 siRNA 和 miRNA 的生成siRNA 是一种长度为21 ~ 23 bp 的小片段双链RNA （double stranded RNA，dsRNA），主要引起RNAi 现象。

RNA病毒的致病机制及其防治病毒是一种生物体，它不具备自主繁殖的能力，而是借助于感染其他生物细胞来进行繁殖，因此也被称为寄生生物。

而RNA病毒则是一类以RNA为基因组的病毒。

目前，已经发现了多种RNA病毒，比如流感病毒、埃博拉病毒、登革热病毒等，它们对人类健康构成了极大的威胁。

接下来，我们将分析RNA病毒的致病机制及其防治方法。

一、RNA病毒的致病机制RNA病毒感染人体后，它会侵入人体细胞并利用细胞内的代谢机制进行复制。

RNA病毒的基因组是由RNA构成的，而RNA本身是一种相对不稳定的分子。

因此在RNA病毒复制的过程中，可能会发生一些突变，导致病毒的致病性增强，也就是说，病毒的复制过程中会产生多个毒株，这些毒株之间可能存在一些差异。

RNA病毒感染人体细胞后，它会利用细胞内的生物合成系统，合成自己的复制酶和其他蛋白质，以及一些需要的中间体，然后利用这些物质合成大量的新病毒颗粒。

这些新颗粒会在细胞内自发组装成一个完整的病毒颗粒，并且在细胞内殖入到其他细胞中进行感染。

在这个过程中，RNA病毒会摧毁感染的细胞，并且导致一系列的病理反应，比如发热、头痛、肌肉酸痛等症状。

二、RNA病毒的防治方法RNA病毒的防治方法主要有两种：一种是疫苗预防法，另一种是药物治疗法。

1、疫苗预防法疫苗是一种预防传染病的方法，它主要通过注射一定量的病毒抗原或者病毒基因，来激发人体免疫系统产生相应的抗体或者免疫记忆细胞，从而为将来的感染做好预防。

目前，已经有多种RNA病毒的疫苗被研制出来，比如流感病毒疫苗、脊髓灰质炎疫苗、乙型肝炎疫苗等。

这些疫苗的研制主要需要先从病毒中筛选出相应的抗原，然后将这些抗原和疫苗佐剂一起进行充分混合，最后注射到人体中。

科学家们已经在RNA病毒的疫苗研制方面取得了一些重要的进展，比如在新冠病毒疫苗的开发方面，已经有多个疫苗得到了临床试验的许可。

2、药物治疗法药物治疗法是对RNA病毒进行治疗的另外一种常见且有效的方法。

RNA干扰技术的应用前景一、简介RNA干扰技术是一种通过介导特定RNA序列降低或抑制目标基因表达的方法。

它通过引入外源性双链RNA（dsRNA）分子，激活内源性RNA干扰机制，从而导致靶向特定mRNA的降解和靶标基因的沉默。

这一技术已经被广泛应用于基础生物学研究和生物医学领域，取得了重要的突破。

本文将探讨RNA干扰技术的应用前景。

二、农业领域1.提高农作物抗性通过应用RNA干扰技术，我们可以有效地靶向关键基因进行沉默，从而提高农作物对病原体、害虫和环境胁迫的抵抗力。

例如，靶向病原性真菌基因的RNA干扰技术可以有效抑制病害的传播，提高农作物的产量和品质。

2.调控农作物发育RNA干扰技术可以通过沉默植物内源性基因的表达，实现对农作物发育的精确调控。

这种技术可以用于改善农作物的大小、形状、颜色等特征，从而提高农作物的市场竞争力。

三、医学领域1.基因治疗RNA干扰技术在基因治疗中具有重要意义。

通过针对特定基因的干扰，可以有效地治疗一些遗传性疾病，如囊性纤维化、遗传性视网膜病变等。

此外，RNA干扰技术还可以抑制癌基因的表达，达到抗癌治疗的效果。

2.药物研发RNA干扰技术可用于药物的研发。

通过靶向特定基因的RNA干扰，可以筛选出具有特定治疗效果的候选药物。

这种技术可以促进药物的研发进程，提高新药的研发成功率。

四、病毒学研究RNA干扰技术在病毒学研究中起到了重要的作用。

通过利用RNA干扰技术，可以有效地抑制病毒的复制和传播，从而开发出新的抗病毒药物。

此外，RNA干扰技术还可以用于研究病毒的生命周期和致病机制，为病毒学研究提供了有力的工具。

五、遗传学研究RNA干扰技术在遗传学研究中的应用也愈发重要。

通过靶向特定基因的RNA干扰，可以对基因功能进行研究，揭示基因在生物体内的作用机制。

此外，RNA干扰技术还可应用于基因组学和转基因研究等领域。

六、总结RNA干扰技术作为一种先进的基因沉默技术，具有广泛的应用前景。

它在农业领域可以提高农作物抗性和调控农作物发育；在医学领域可以应用于基因治疗和药物研发；在病毒学研究领域可以用于抗病毒药物开发；在遗传学研究中可以揭示基因功能等。

【摘要】rna干扰( rnai) 是指内源产生或人为转染进入细胞的小干扰双股rna在细胞内特异性地诱导同源互补的mrna 降解, 从而阻断相应基因表达的现象。

rnai在生物界中广泛存在, 其发生过程主要分为3个阶段：起始阶段、效应阶段和扩增阶段。

它在抵御病毒感染、维持基因组稳定、基因表达调控等方面发挥重要生物学作用。

随着人们对rnai研究的不断深入，rnai技术作为基因沉默的一个工具，已被广泛用于基因功能研究、疾病的靶点治疗等方面的研究。

【关键词】rnai；基因沉默；sirna；基因治疗【中图分类号】r394 【文献标识码】a 【文章编号】1008-6455（2012）02-0031-02rna干扰(rna interference, rnai)是近年来新发现的一种重要的基因表达调控方式，它是由内源产生或人为转染进入细胞的小干扰双股rna(small interfering double strand rna, sirna)诱导产生的一种转录后基因沉默(post2transcrip tional gene silencing, ptgs) 现象。

它是一种进化上保守的抵御转基因或外来病毒侵犯的防御机制，广泛存在于生物界，从低等原核生物，到植物、真菌、无脊椎动物，甚至近来在哺乳动物中也发现了此种现象，由于使用rnai技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗等领域。

1 rnai的发现1990年，jorgensen等[1]将产生色素的基因导入矮牵牛中，试图加深花朵的颜色，结果很多花没有变成深紫色，反而成了花斑的甚至白的。

表明不仅导入的基因未表达，而且本身同源的基因失活。

从而发现在转基因植物中存在基因表达的共抑制现象，即转入的外源基因和本身的同源基因都被抑制，出现基因沉默现象。

后来发现在其它许多植物中也有类似的现象。

首次发现dsrna 能够导致基因沉默的线索来源于线虫的研究。

RNA干扰技术在病毒疫苗研究中的应用概述随着病毒感染和流行病的威胁日益加剧，开发高效安全的疫苗成为了保护人类健康的紧迫任务。

目前广泛使用的传统疫苗生产方法已经趋于成熟，但是存在反应较慢、生产成本高等问题。

因此，近年来，一种新型的疫苗生产技术——RNA干扰技术——越来越受到关注，并在病毒疫苗研究中得到广泛应用。

本文将对RNA干扰技术在病毒疫苗研究中的应用做一简要概述。

RNA干扰技术简介RNA干扰（RNAi）是一种基因靶向的干扰技术，可在细胞内诱导基因沉默。

RNAi是由双链RNA进入细胞引起的一系列反应，先由RNase-III超家族酶切断外来双链RNA成为长约21至23个核苷酸的小干扰RNA（siRNA），然后与Argonaute蛋白结合形成RNA-诱导的沉默复合物（RISC），最终通过靶向mRNA作用致使靶向mRNA的基因沉默。

RNAi技术可以被用来逆转疾病相关基因的表达，促进健康的基因表达，而在病毒疫苗研究中，研究人员可以利用RNAi技术加速病毒感染的理解，以及开发新的疫苗和抗病毒药物。

RNA干扰技术在病毒疫苗研究中的应用1. 病毒生物学研究病毒生物学研究是RNAi技术最早被应用的领域。

利用RNAi技术，研究人员可以直接敲除病毒基因，或降低基因表达水平，进而了解病毒进入细胞、复制和扩散的分子机制。

例如，在SARS冠状病毒的研究中，利用RNAi技术验证了ACE2蛋白是病毒侵染血吸虫刺环虫（SARS-CoV）所必需的受体。

另一方面，利用SARS-CoV相关基因敲除的RNAi模型，研究人员揭示了一系列SARS-CoV的复制和扩散机制。

2. 疫苗临床前研究RNAi技术可以用于病毒疫苗的临床前研究，通过敲除或降低病毒基因表达，将RNAi技术与传统的疫苗生产方法相结合，可以快速开发新型的病毒疫苗。

例如，研究人员利用RNAi技术针对流感A(H1N1) 病毒基因进行了敲除，成功生产出可用于预防流感的新型RNA干扰疫苗。

RNA功能及研究进展摘要核糖核酸(RiboNucleic Acid 简称RNA)由至少几十个核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的一类核酸,因含核糖而得名,简称RNA。

RNA普遍存在于动物、植物、微生物及某些病毒和噬菌体内。

RNA和蛋白质生物合成有密切的关系。

在RNA病毒和噬菌体内，RNA是遗传信息的载体。

RNA一般是单链线形分子;也有双链的如呼肠孤病毒RNA；环状单链的如类病毒RNA；1983年还发现了有支链的RNA分子。

RNA能够充当“信使”,传递DNA(脱氧核糖核酸)上的遗传信息,将其用于蛋白质的生产合成。

研究显示,向生物体内注入微小RNA片段,会干扰生物体本身的RNA“信使”功能,导致相应蛋白质无法合成,从而“关闭”特定基因。

科学家认为,采用RNA干扰技术直接从源头上让致病基因“沉默”,也许可以更有效地治疗某些疾病。

前言RNA指ribonucleic acid 核糖核酸，核糖核苷酸聚合而成的没有分支的长链。

分子量比DNA小，但在大多数细胞中比DNA丰富。

RNA主要有3类，即信使RNA（mRNA），核糖体RNA（rRNA）和转运RNA（tRNA）。

这3类RNA分子都是单链，但具有不同的分子量、结构和功能。

rRNA是核糖体的组成成分，由细胞核中的核仁合成，而mRNA、tRNA在蛋白质合成的不同阶段分别执行着不同功能。

mRNA是以DNA的一条链为模板，以碱基互补配对原则，转录而形成的一条单链，主要功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达，是遗传信息传递过程中的桥梁。

tRNA的功能是携带符合要求的氨基酸，以连接成肽链，再经过加工形成蛋白质。

在RNA病毒中，RNA是遗传物质，植物病毒总是含RNA。

近些年在植物中陆续发现一些比病毒还小得多的浸染性致病因子，叫做类病毒。

类病毒是不含蛋白质的闭环单链RNA 分子，此外，真核细胞中还有两类RNA，即不均一核RNA（hnRNA）和小核RNA（snRNA）。

hnRNA是mRNA的前体；snRNA参与hnRNA的剪接（一种加工过程）。

三种生物新技术在微生物研究中的应用进展摘要：本文对几种时下比较热门的生物技术的应用原理、存在的问题和研究进展进行了简单阐述，并且结合自己研究的领域，浅析了这些新兴的生物技术在生物防治真菌中研究的实际应用。

关键词：微生物新技术；基因编辑技术；RNA 干扰技术；DNA 芯片技术一、基因组编辑新技术：CRISPR–Cas近年来，随着生物技术突破性的变革及科学家们不断的努力，新的基因编辑技术不断涌现出来，出现了当下最热门最新型的CRISPR/Cas9 基因编辑系统。

近日，中国科学家利用该基因编辑技术对抑制狗骨骼肌生长的基因（MSTN）进行了敲除，培育出两只肌肉发达的“大力神”狗，成功构建了世界首个基因敲除狗模型。

科研人员所使用的“基因编辑技术”，顾名思义，能够让人类对目标基因进行“编辑”，实现对特定DNA 片段的敲除、加入等。

而CRISPR/Cas9 技术自问世以来，就有着其它基因编辑技术无可比拟的优势，技术不断改进后，更被认为能够在活细胞中最有效、最便捷地“编辑”任何基因。

1. CRISPR/Cas9 基因编辑技术概述CRISPR/Cas9 基因编辑技术是最近几年出现的一种由RNA 指导Cas 核酸酶对靶向基因进行特定DNA 修饰的技术。

它是细菌和古细菌为应对病毒和质粒不断攻击而演化来的获得性免疫防御机制。

此系统的工作原理是crRNA (CRISPR-derived RNA) 通过碱基配对与tracrRNA (trans-activating RNA) 结合形成tracrRNA/crRNA 复合物，此复合物引导核酸酶Cas9 蛋白在与crRNA 配对的序列靶位点处剪切双链DNA ，从而实现对基因组DNA 序列进行编辑；而通过人工设计这两种RNA，可以改造形成具有引导作用的gRNA (guide RNA)，足以引导Cas9 对DNA 的定点切割。

作为一种RNA导向的dsDNA 结合蛋白，Cas9 效应物核酸酶是已知的第一个统一因子(unifying factor)，它能够共定位RNA、DNA 和蛋白，从而拥有巨大的改造潜力。