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1、RNAi技术在结肠癌研究与治疗方面的应用【摘要】结肠癌在我国的发病率与国外发达国家相比较低。但近年由于饮食结构变化,发病有增加趋势,在消化道肿瘤中仅次于胃癌。RNAi是由双链RNA(double-strandedRNA,dsRNA)介导,非编码特异性降解相应序列的小mRNA与封闭性核酸酶调控复合物结合,再与互补目标mRNA配对,阻止相应mRNA表达,从而产生特异的基因沉默。随着RNAi技术的出现和飞速发展,其被应用与结肠癌的发生发展的相关研究和治疗等方面的研究报道逐渐增多,为结肠癌的深入研究提供了新的思路。本文结合文献资料综述对相关研究进展作一综述。【关键词】RNAi技术;结肠癌;肿瘤
2、发生发展;治疗在2004年9月《Nature》第一次出版了RNA干扰(RNAi)相关的文章之后,短短6年内,RNAi在生物学领域掀起了一场革命,产生极大地影响。为其在肿瘤研究与治疗领域提供了更为有效的方法。 1RNAi的分子基础及机制 1.1RNAi的分子机制RNAi的具体机制未明确,但通常认为RNAi包括三个步骤[1,2]：第一步,细胞中的内源性或外源性长链双链RNA(dsRNA)被命名为Dicer的核苷酸酶Ⅲ(RNaseⅢ12)分解为小RNA双链体(包括正义和反义链);第二步,小RNA双链体在RNA解旋酶作用下展开,形成单链,其中反义链指导形成RNA诱导的沉默复合体(RNA-i
3、nducedsilencingcomplex,RISC);第三步,活化的RISC在小RNA引导链-载入单链RNA(ssRNA)引导下,识别互补的mRNA,并在RISC中的核酸内切酶作用下从ssRNA中心所对应的靶基因位置切割靶mRNA,最后可能再被核酸外切酶进一步降解,从而干扰基因表达。 1.2RNAi的分子组成在不同生物体中,RNAi途径包含不同的蛋白和机制,但它们依然有值得人们关注相似的步骤。在所有已被研究的生物体中,RNAi包括两个主要的成分：小RNA,决定干扰的特异性;Argonaute蛋白,执行干扰。 RNAi以及相关的基因沉默途径起始于有特殊序列的小RNA(约20～30
4、核苷酸),它们能与转录子的片段互补。小RNA主要包括三种类型：短链干扰RNA(shortinterferingRNAs,siRNA)、microRNA(miRNA)和PIWI蛋白-作用RNA(piRNA)。简单地说,小RNA主要根据其前体成分进行分型,siRNA和miRNA来源于内源性和外源性dsRNA前体,由Dicer(RNAaseⅢ家族中对双链RNA具有特异性的酶)加工而成[3]。 1.2.1siRNAi的分子组成及生物学活性12siRNA是RNAi途径发挥应所必要的重要因子,为长度约在22nt左右的双链RNA,生成需要Argonaute家族蛋白存在,能作用于mRNA的任何部位,
5、但是只能导致靶基因降解,即转录水平后调控。siRNA识别靶序列是有高度特异性,原因是降解首先在相对于siRNA来说的中间位置发生,这些中间的碱基位点就显得极为重要,一旦发生错配会严重抑制RNAi效应。siRNA并不参与生物生长,其原始作用是抑制转座子活性和病毒感染。 1.2.2miRNA的分子组成及生物学活性miRNA,则类似于siRNA,通过和靶基因mRNA碱基配对诱导RISC降解mRNA或阻碍其翻译。在植物、动物和真菌种发现的miRNAs只在特定的组织和发育阶段表达,miRNA组织特异性和时序性,决定组织和细胞的功能特异性,表明miRNA在细胞生长和发育过程中起一定作用。PiRN
6、A,与siRNA和miRNA不同,其前体是单链RNAs,其发生并不需要Dicer。 1.2.3piRNA的分子组成及生物学活性由于技术的限制,piRNAs的产生和作用机制了解有限,但是已知的是piRNA在Argonaut家族蛋白的PIWI分支体(包括PIWI蛋白、AUB和AGO3)介导下,导致正义和反义转座子转录体的限制依赖性断裂。PIWI或AUB介导的正义转录子的沉默产生正义piRNA,后者与AGO3相互作用,直接沉默反义转录子的转录。沉默产物产生反义piRNAs,后者依次连接到PIWI上,介导正义转录子沉默从而产生正义piRNAs。 1.3Argonaute蛋白组成及其生物学活
7、性12Argonaute蛋白(AGO)是一类庞大的蛋白质家族,是组成RISCs复合物的重要成员。Argonaute家族蛋白与引导链小RNA相互作用,构成RISCs复合物的核心成分,是RNAi和所有与小RNA介导相关的沉默途径的共同特点[4]AGO蛋白主要包含两个结构域：PAZ和PIWI两个结构域,但具体功能仍未完全清楚。最近研究表明,PAZ结构域结合到siRNA上催化其核内切酶沉默目标mRNA,而在微生物中,PIWI结构域连接piRNAs赋予s
