.RNA干扰现象的发现.ppt

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1、RNA干扰现象的发现2001级博：潘皎导师：张义正教授2003年4月24日RNA干扰一些小的双链RNA可以高效、特异地阻断体内特定基因表达,促使ｍRNA降解,诱使细胞表现出特定基因缺失的表型,称为RNA干扰(RNAinterference,RNAi,也译作RNA干预或者干涉)。RNAi－一种新的遗传工具RNAi是植物、果蝇、线虫和很可能包括哺乳动物在内的许多生物抵抗病毒感染和限制转座子运动的一种自然存在的防御机制。RNAi可以作为一种简单、有效的代替基因敲除的遗传工具，来制备特定基因缺失表型的个体,从而研究该基因的功能.它正在功能基因组学领域掀起一场真正的革命,并将彻

2、底改变这个领域的研究步伐,为此被SCIENCE评为2002年最重要的科研成果之一。在哺乳动物细胞中用siRNA(21－23核苷酸长的小分子干扰ＲＮＡ片段(smallinterferingRNAs,siRNAs,又被称为引导RNAs)。能高效阻断某个特定基因的表达,这项技术在疾病的基因治疗上也有光明的应用前景。特别可以用于阻断某些突变基因的表达,或者由蛋白过量表达引起的疾病。共抑制现象的发现ＲＮＡｉ研究的早期线索早在20年前,来自于美国和荷兰的两个转基因植物实验组Richjorgensen和同事,在对矮牵牛(petunias)进行的研究中有个奇怪的发现:将一个能产生色素

3、的基因置于一个强启动子后,导入矮脚牵牛中,试图加深花朵的紫颜色,结果没看到期待中的深紫色花朵,多数花成了花斑的甚至白的。jorgensen将这种现象命名为共抑制(cosuppression),因为导入的基因和其相似的内源基因同时都被抑制。开始这被认为是矮牵牛特有的怪现象,后来发现在其他许多植物中,甚至在真菌中也有类似的现象。随后几年,另外几个植物学家也发现了类似的现象。如Santa等,将番茄病毒Ｘ复制所需的复制酶基因导入烟草中,以阻断病毒的生活周期而控制病毒的生长,但有些烟草表现出抗病毒的特性,而另外一些则相反。随后,在植物病毒实验中也观察到共抑制现象,并发现共抑制具

4、有抗病毒功能。Quelling现象并非只有植物学家才注意到了这种意外的现象。意大利的Cogoni等,将外源类胡萝卜素基因导入链孢霉(Neurosporacrassa),结果转化细胞中内源性的类胡萝卜素基因也受到了抑制。而在真菌转基因实验中这种共抑制现象被称为“quelling”。基因沉默转录阶段基因沉默(transcriptionalgenesilencing,orTGS)：对于部分植物来说,转基因引发的基因沉默可能是因为基因特异的甲基化而导致,这被称为转录阶段基因沉默.转录后发生的基因沉默(posttranscriptionalgenesilencing,orPTG

5、S)Ｈａｍｉｌｔｏｎ等,率先在发生ＰＴＧＳ的西红柿中检测出与被沉默基因同源的约25ｎｔ的短片段ＲＮＡ,而未发生ＰＴＧＳ的西红柿则不能检出25ｎｔ的ＲＮＡＨａｍｉｌｔｏｎＡＪｅｔａｌ.Ｓｃｉｅｎｃｅ,1999,286(5441):950—952RNA干扰现象的发现线虫中首次发现了RNAi：首次发现dsRNA能够导致基因沉默的线索来源于秀丽新小杆线虫(Caenorhabditis.elegans)的研究。1995年康乃尔大学的研究人员Guo和Kemphues尝试用反义RNA(antisenseRNA)去阻断par1基因的表达以探讨该基因的功能,结果反义RNA

6、的确能够阻断基因的表达,但是奇怪的是,注入正义链RNA(senseRNA)作为对照,也同样阻断了基因的表达。ＧｕｏＳ,ＫｅｍｐｈｕｅｓＫＪ.ＰａｒＬ.[Ｊ].Ｃｅｌｌ,1995,81:611-620.这个奇怪的现象直到3年后1998才被解开———华盛顿卡耐基研究院的AndrewFire和马萨诸塞大学癌症中心的CraigMello首次将双链dsRNA———正义链和反义链的混合物注入线虫,结果诱发了比单独注射正义链或者反义链都要强得多的基因沉默。将体外转录得到的单链ＲＮＡ纯化后注射线虫时,基因抑制效应变得十分微弱,而经过纯化的双链ＲＮＡ能够高效地特异性阻断同源基因的表达。

7、实际上每个细胞只要很少几个分子的双链ＲＮＡ已经足够完全阻断同源基因的表达。后来的实验表明在线虫中注入双链ＲＮＡ不单可以阻断整个线虫的同源基因表达,还会导致其第一代子代的同源基因沉默。他们将这种现象称为ＲＮＡ干扰。ＦｉｒｅＡ,ＸｕＳ,ＭｏｎｔｇｏｍｅｒｙＭＫ,ｅｔａｌ[Ｊ].Ｎａｔｕｒｅ,1998,391:806～811.ＲＮＡｉ潜在的作用促使Fｉｒｅ和Ｔｉｍｍｏｎｓ继续实验,将一种能够表达与ｕｎｃ22基因同源的双链ＲＮＡ的基因工程细菌喂食线虫,结果线虫表现出类似ｕｎｃ22缺陷的表型。ＴｉｍｍｏｎｓＬ，ＦｉｒｅＡ，1998Ｎａｔｕｒｅ，395：85