反义技术

反义RNA的原理及其应用反义RNA（antisense RNA）是与特定信使RNA（mRNA）互补碱基配对的一类人工合成或天然存在的RNA分子。

反义RNA的原理是通过与目标mRNA序列互补配对，形成双链结构，从而干扰目标mRNA的转录或翻译过程。

这种干扰机制可以通过不同方式实现，具体包括1）诱导mRNA降解；2）阻断mRNA与翻译机器的结合；3）改变一些RNA结构的特定特性等。

反义RNA技术已经被广泛应用于生物医学研究和药物开发领域。

1.原理1.1干扰mRNA转录与翻译双链RNA形成后，可以由核酸酶识别并降解目标mRNA，从而阻断其进一步转录和翻译的过程。

这种机制基于RNA降解途径，被称为“RNA静默”。

一些RNA降解复合物（如Dicer）可以识别双链RNA，并将其切割成较短的片段，随后这些片段在RNA的修剪和降解过程中被进一步降解。

此过程的关键是确保反义RNA与目标mRNA形成稳定的双链结构，而且目标mRNA具有反义RNA的完全互补序列。

1.2阻断mRNA翻译双链RNA的形成可能会阻断mRNA与翻译机器（例如核糖体）结合，从而抑制目标蛋白质的合成。

RNA结构和翻译效率密切相关，双链RNA的形成可能会导致目标mRNA的折叠结构改变，使其无法与翻译机器发生作用。

此外，双链RNA还可以通过与mRNA靶标上的翻译起始区或其他调节序列特异性结合，从而直接阻断翻译的开始。

2.应用2.1功能研究通过合成反义RNA来靶向抑制或过表达特定的目标基因，可以帮助研究人员研究这些基因在生物体系中的功能。

这种方法可以通过控制基因的表达水平，从而观察到特定基因或蛋白质对细胞、组织或整个生物的影响。

这项技术在基因组学、生理学、病毒学和发育生物学等领域中得到了广泛应用。

2.2治疗方法反义RNA技术在治疗疾病方面具有很大的潜力。

例如，通过合成反义RNA来靶向抑制特定基因的转录或翻译，可以抑制疾病相关基因的表达。

这种方法可以用于治疗常见的遗传性疾病，如肌萎缩性侧索硬化症（ALS）和囊性纤维化（Cystic fibrosis），以及一些癌症等。

吉林农业大学学报　2004,26(5):515～518Journal o f Jilin Agricultural Univer sity反义技术及其在植物基因工程中的应用Ξ柴晓杰,王丕武ΞΞ,关淑艳,徐雅维(吉林农业大学生物技术学院,长春130118)摘　要:反义技术是根据核酸杂交原理设计反义核酸来人为控制基因表达的方法,现已成为基因工程中的常用技术。

文中就反义技术的作用机制、在植物基因工程中的应用及其前景作简要综述。

关键词:反义技术;核酸杂交;基因表达;植物基因工程中图分类号:Q78 文献标识码:A 文章编号:100025684(2004)0520515204Antisense T echnology and Its Application in Plant G enetic EngineeringCH AI X iao 2jie ,W ANG Pi 2wu ,G UAN Shu 2yan ,X U Y a 2wei(College o f Biotechnology ,Jilin Agricultural Univer sity ,Changchun 130118,China )Abstracts :Antisense technology has been comm only used in genetic engineering 1It is a method to design antisense nucleic acids based on hybridization in order to regulate gene expression artificially 1In this pa 2per ,we briefly review the mechanism of antisense technology and its application in genetic engineering and look forward to the prospect of this technology 1K ey w ords :antisense technology ;hybridization ;gene expression ;plant genetic engineering 20世纪80年代初,人们在研究反义核酸对原核和真核基因调控的基础上,发现了反义技术(antisense technique )。

反义基因技术在食品工业中的应用摘要: 本文介绍了反义基因的概念及作用机理，对反义基因技术及其在食品及其他领域的应用进行了概述。

反义基因技术是借助基因重组技术，根据碱基互补原理，用人工合成或生物体合成的特定RNA片段(或其化学修饰物)抑制或封闭基因表达的技术。

反义RNA技术是以互补的核酸链能够形成双螺旋的原理为基础的。

任何出现在活细胞中的单链核酸都可以通过Watson-Crick碱基配对原则与极性互补的核苷酸链相结合。

这条极性互补的核苷酸链即“反义链”，可以捕获与其互补的“正义链’，形成双螺旋结构，从而影响正义链核酸的生物学功能。

通常反义核酸链可以是RNA也可以是DNA。

在食品领域反义基因技术主要应用于果实性状及品质的调控，对观赏植物性状的调控，控制油料种子中脂肪酸的合成，降低或去除食物中有害化学成分等方面其功能获得可靠的成效。

关键词：反义基因基因工程应用Abstract:.Introduced importance of antosense gene characteristics and principle and bio-molecular base of ant i gene technology,otherwise its application in the plant research is covered. Antisense gene play a gr eat role to increase crop resistant storage,better crop. quality,get male-sterile plants in fertility restor ation,change flower colour,enhance plant disease resistance,and research unknown gene etc. Meanw hile,the application of antisense gene technology is prospected. Antisense RNA exists in all kinds of living beings wildly.People utilize this characteristic of antisense RNA to adjust effectively the biological gene in the fields of animals and plants,microorganism and medicine etc.I has made the excellent success.This article reviews the research of antisense RNA on mechanism,how to choice and the methods of antisense RNA technology.And this review summarized the antisense RNA in botanical research and treatment of animal and human disease.Antisense technology has been commonly used in genetic engineering.It is a method to design antisense nucleic acids based on hybridization in order to regulate gene expression artificially.Antisense RNA rrolecules deactivates target gene by binding to the sense strand.This allowed the application to themolecular alteration of flower color.To date three kinds of genes have been transformed into fourteen cultivars for this purpose and transgenic plants with color-altered flowers have been obtained.Filamentous fungi are important industrial microorganisms.The focus on its metabolic engineering is to optimize the metabolic pathway with gene expression regulation technology to meet with the industria production needs.Antisense RNA technology due to its simplicity compared with the gene knock-out technology has great perspectives in filamentous fungal mctabolic control.It is anefficient method for regulating gene expression and a key tool for metabolic engineering.The definition and action mechanism of antisense RNA is presented.The principle and method and role of antisense RNA technology is reviewed also.Antisense RNA technology is applied many aspect in plant germplasm innovation field,such as:adjusting and controlling fruit character,resisting disease,improving oil quality of oilseed crops,breeding male sterile line,reducing or being apart from harmful chemical compostition of food and so on.Key word:antisense technique,genetic engineering,applications正文：反义基因技术是19世纪八十年代提出的一种全新的基因工程技术。

反义RNA技术反义基因技术（antisense technique）是19世纪80年代发展起来的一项基因表达调控技术，它为植物基因工程在农业上及相关产业上的应用开辟了广阔的前景。

1．反义基因技术的基本概念和原理所谓反义RNA是指有义DNA 链转录成的，与特异的靶RNA互补结合并能抑制靶RNA表达的一段序列。

转录产生反义RNA的基因称之为反义基因（antisense gene）。

所谓植物反义RNA技术是指把一段DNA序列以反义方向插入到合适的启动子和终止子之间，然后把此基因构建体转化到植物中去（通常用农杆菌转化的方法）进行选择培养以获得转化植株的技术。

反义基因转录生成的m RNA可以抑制具有同源性的内源基因的表达，用这种方法可获得特定基因表达受阻而其他不相关基因的表达不受影响的转基因植株。

一般认为，在原核细胞中反义RNA与靶RNA具有特异互补性，通过碱基配对结合的方式在复制(replicate)、转录(transcript)、翻译(translation)等过程中对目的基因起着负调控作用（图2-3），但详细的机理还不清楚。

真核生物尚未找到天然存在的反义RNA，但有一些小RNA分子可能起类似反义RNA的作用，反义RNA在真核细胞中的作用机制目前尚不清楚。

研究发现，不仅与靶5`端互补的反义RNA有抑制作用，而且与3`端互补的反义RNA有抑制作用，而且反义RNA在真核细胞中的抑制作用具有高度的专一性。

进一步研究认为反义RNA或DNA与形成RNA·DNA或DNA·DNA杂交链,或抑制翻译起始，或抑制RN A多聚/酶体上的翻译，或抑制从核内向胞质的转运。

图2-3 反义RNA对mRNA翻译过程的调控作用（闻伟等，1990）2．反义基因技术的特点经过20多年的研究和应用发现，反义基因技术有许多特点使其能够很好地应用于实践，总结起来有以下一些特点：（1）反义RNA可以高度专一地调节某一特定基因的表达，不影响其它基因表达。

名词解释：1.质粒（Plasmid）：质粒是细菌的染色体外能够自我复制的环状DNA分子。

它能够和细胞核中的染色体明显地区别开来，而且并不是细胞生存的必要物质。

一些质粒适宜于引入到宿主细胞中去，并利用宿主细胞的DNA大量繁殖，因此我们常常采用质粒作为外源DNA的载体，外源DNA借助于质粒在宿主细胞中大量繁殖。

2.2.启动子（Promoter）：一段能被宿主ＲＮＡ聚合酶特异性识别和结合并指导目的基因转录的ＤＮＡ序列，是基因表达调控的重要元件。

位于基因的上游，一般长40-60bp3.限制性内切酶（Restriction enzyme， endonuclease）：这种酶能够识别出DNA上特定的碱基序列，并在这个位点将DNA酶切。

细菌中有400中限制性内切酶，能够识别出100中DNA序列4.载体：基因载体是一类能自我复制的DNA分子，其中的一段DNA被切除而不影响其复制，可用以置换或插入外源(目的) DNA而将目的DNA带入宿主细胞。

常用的载体有质粒、噬菌体、病毒5.核糖体结合位点（SD序列，shine-dalgarno ）：原核基因转录起始位点下游的一段DNA序列，与核糖体16SrRNA特异配对而与宿主核糖体结合，对mRNA 的翻译起决定性作用。

将RNA定位于核糖体上，从而启动翻译6.质粒的不亲和性：两种亲缘关系密切的不同质粒，不能够在同一个寄主细胞系中稳定地共存的现象。

7.穿梭质粒载体（shuttle vector)：是指一类由人工构建的载体，含有两种不同复制起点和选择标记，可以携带外源DNA在不同物种的宿主细胞中复制、表达的质粒载体。

8.定向克隆：DNA用两种不同的限制性内切酶消化时，产生带有非互补粘性末端的片断，此种片段只能以一个方向插入用相同的两种酶消化的载体中。

9.非定向克隆：是指目的DNA通过一个限制性内切酶酶切形成的片断，或两个形成平端的内切酶形成的片断，此种片段可能以两个方向插入相同酶切处理的载体DNA中。

ionis配体偶联反义(lica)技术的原理IONIS配体偶联反义（LICA）技术是一种创新的药物研发方法，旨在提高反义寡核苷酸（ASO）的靶向性和疗效。

LICA技术的核心原理在于将特定的配体（如GalNAc）与反义寡核苷酸（ASO）偶联，从而实现针对特定组织和细胞的精准递送。

在LICA技术中，配体被选择性地与ASO结合，形成配体-ASO复合物。

这种复合物能够识别并结合到目标细胞表面的特异性受体上，进而通过细胞内吞作用进入细胞内部。

一旦进入细胞，ASO就能够发挥其反义作用，通过碱基配对原则与特定的mRNA结合，进而调控基因表达或诱导mRNA降解，从而达到治疗疾病的目的。

LICA技术的优势在于其能够提高ASO的靶向性和疗效，同时降低药物剂量和副作用。

通过选择适当的配体，LICA技术可以实现针对特定组织和细胞的精准递送，从而提高药物在目标部位的浓度，减少在非目标部位的分布。

此外，LICA技术还可以延长ASO在体内的半衰期，从而提高其疗效持续时间。

LICA技术目前仍处于不断发展和完善阶段，其应用范围和疗效仍需进一步研究和验证。

同时，LICA技术也面临着一些挑战，如配体的选择、ASO的稳定性和安全性等问题，需要在未来的研究中加以解决。

LICA（配体偶联反义）技术在疾病治疗方面的应用主要集中在那些可以通过调节特定基因表达来治疗的疾病。

由于LICA技术能够精准地递送反义寡核苷酸（ASO）到目标细胞，并调控特定基因的表达，因此它在多种疾病治疗中具有潜力。

具体来说，LICA技术可能适用于以下类型的疾病治疗：1.遗传性疾病：对于由基因突变引起的遗传性疾病，LICA技术可以通过调节突变基因的表达来减轻症状或治疗疾病。

2.代谢性疾病：LICA技术可以针对代谢通路中的关键基因进行调节，以纠正代谢紊乱，从而治疗代谢性疾病，如糖尿病、高脂血症等。

3.感染性疾病：LICA技术可以针对病原体的基因进行调节，以抑制病原体的生长和繁殖，从而治疗感染性疾病。

反义核酸技术(antisense technology) 主要包括反义RNA ( antisense RNA) 和反义寡核苷酸(antisense oligonucleotide) ,可以通过多种机制快速、可预测地调节培养组织或细胞的基因表达,用来快速、有效地测定基因功能。

RNA 干扰技术天然反义RNA 广泛存在于原核和真核细胞内, 通过与靶基因形成RNA-RNA 或RNA-DNA 双螺旋, 对基因功能起重要的调节作用。

RNA 干扰技术(RNA interference ,RNAi) 正是利用了反义RNA 与正链RNA 形成双链RNA ,特异性抑制靶基因轉录後表达这一原理,成为研究轉录後调控的有效工具, 广泛用于功能基因组学、基因治疗和轉录调控机制研究。

在这一技术中,早期使用双链RNA (double-strand RNA , dsRNA) 作为干扰剂,核心技术是小分子干扰RNA( small interfering RNA , siRNA) 的设计与合成(哺乳动物通常选择21～23 bp dsRNA ,其他生物选择更长的片段) ,另外,还包括siRNA 的标记、轉染和RNAi 的检测。

然而,基因敲除实验显示RNAi 存在一定程度的非特异性。

分析认为,RNAi 最初在哺乳动物细胞中所获得的成功,部分是由于所使用的短链dsRNA 激活了胞内dsRNA 依赖的蛋白激酶,引起细胞反应并不断累积。

新近两方面技术的发展使得RNAi 在哺乳动物细胞中更加奏效: (1) 使用能使siRNA 稳定表达的新的载体系统[21 ] ; (2) 利用人U6核内小RNA ( snRNA) 启动子进行单一RNA 轉录单位的核内表达[22 ] 。

即通过轉染dsRNA 的胞内表达并在胞内降解成约20 bp 的dsRNA ,後者通过RNA依赖的RNA 合成酶复制,并结合到核酸酶复合物上,形成RNA 诱导的轉录沉默复合体(RNA-induced silencing complex ,RISC) ,降解靶mRNA。

分子生物学名词解释基因组，Genome，一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组半保留复制（semiconservative replication）：一种双链脱氧核糖核酸（DNA）的复制模型，其中亲代双链分离后，每条单链均作为新链合成的模板。

因此，复制完成时将有两个子代DNA分子，每个分子的核苷酸序列均与亲代分子相同，半不连续复制(Semi-ondisctinuousreplication)。

是指DNA复制时，前导链上DNA的合成是连续的，后随链上是不连续的，故称为半不连续复制。

dNTP，deoxy-ribonucleoside triphosphate（脱氧核糖核苷三磷酸）的缩写。

是包括dATP, dGTP, dTTP, dCTP,dUTP等在内的统称，N是指含氮碱基，代表变量指代A、T、G、C、U等中的一种。

在生物DNA、RNA合成中，以及各种PCR（RT-PCR（reverse transcription PCR）、Real-time PCR）中起原料作用。

转座子是一类在细菌的染色体，质粒或噬菌体之间自行移动的遗传成分，是基因组中一段特异的具有转位特性的独立的DNA序列.多顺反子（polycistronicmRNA)在原核细胞中，通常是几种不同的mRNA连在一起，相互之间由一段短的不编码蛋白质的间隔序列所隔开，这种mRNA叫做多顺反子mRNA。

这样的一条mRNA链含有指导合成几种蛋白质的信息。

基因表达：(gene expression)是指生物基因组中结构基因所携带的遗传信息经过转录、翻译等一系列过程，合成特定的蛋白质，进而发挥其特定的生物学功能和生物学效应的全过程外显子(expressed region)是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。

外显子是最后出现在成熟RNA中的基因序列，又称表达序列。

反义技术的原理
反义技术是一种通过对目标对象进行反向处理，达到改变其特征或性质的技术。

它的原理在于对目标对象进行反向处理，例如将其属性值取反、颜色反转、镜像翻转等，从而实现对目标对象的改变。

反义技术在许多领域都有着广泛的应用，例如图像处理、音频处理、数据处理等。

在图像处理中，反义技术可以用来制作负片效果、镜像翻转、颜色反转等特效。

在音频处理中，反义技术可以用来制作倒放、音高反转等特效。

在数据处理中，反义技术可以用来对数据进行逆序排列、取反等操作。

反义技术的实现需要根据不同的应用领域和目标对象的特征进
行具体的处理。

例如，在图像处理中，可以通过对每个像素的颜色值进行取反来实现颜色反转效果；在音频处理中，可以通过对每个音频采样点的音高值进行取反来实现音高反转效果。

总的来说，反义技术的原理在于对目标对象进行反向处理，从而实现对其特征或性质的改变。

它在各个领域都有着广泛的应用，为我们带来了许多有趣的效果和应用。

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