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1、第12卷第2期中国组织化学与细胞化学杂志Vol12No.22003年6月CHINESEJOURNALOFHISTOCHEMISTRYANDCYTOCHEMISTRYJun.2003RNA干扰技术的原理与应用*马鹏鹏薛社普韩代书(中国医学科学院基础医学研究所,中国协和医科大学基础医学院细胞生物学系,北京100005)摘要RNA干扰(RNAinterference,RNAi)是由双链RNA(doublestrandedRNA,dsRNA)所引起的序列特异性基因沉默,是真核生物中一种非常保守的机制,它与协同抑制(
2、cosuppression)、转座子沉默(transposonsilencing)以及发育等许多重要的生物学过程密切相关。RNA干扰依赖于小干扰RNA(smallinterferenceRNA,siRNA)与靶序列之间严格的碱基配对,具有很强的特异性,涉及众多基因和蛋白复合物,构成了一个以小RNA为核心的真核基因表达调控系统,它可以在染色质水平、转录水平、转录后水平和翻译水平参与基因表达的调节。RNA干扰技术为人们迅速、准确的剖析基因的功能,分析基因之间错综复杂的联系和相互作用提供了极为有用的工具,同时也为人们预防和治疗癌症和病毒疾病提供
3、了新的思路。关键词RNA干扰(RNAi);双链RNA(dsRNA);小干扰RNA(siRNA);基因沉默中图分类号Q522文献标识码ARNAi是由双链RNA所引起的序列特异性基称为小干扰RNA,siRNA通过碱基互补配对识别[1因沉默。RNAi首先由Fire等发现于秀丽隐杆具同源序列的mRNA,并介导其降解。研究表明线虫(C.elegans)中,他们发现将dsRNA注入线在生物体中siRNA具相似的结构特征:为长约21虫体内后可抑制序列同源基因的表达,并证实这种~23bp的双链RNA,具5单磷酸和3
4、羟基末抑制主要作用于转录之后,所以又称RNAi为转录端,互补双链的3端均有一个2~3nt的单链突后基因沉默(posttranscriptionalgenesilencing,[5]出。在RNAi过程中一种称为Dicer的核酸酶负PTGS)。随后人们陆续在果蝇(Drosophila)、锥虫责将dsRNA转化为siRNA,它属于RNase家族,(Trypanosomes)、涡虫(Planaria)、斑马鱼(Ze具有两个催化结构域、一个解旋酶(helicase)结brafish)、拟南芥(Arabidopsisthaliana)、大小鼠和
5、构域和一个PAZ(Piwi/Argonaute/Zwille)结构[2]人体内发现了RNAi现象,遗传学研究表明域,Dicer在催化过程中以二聚体的形式出现,其RNAi是真核生物中一种普遍存在且非常保守的机催化结构域在dsRNA上反平行排列,形成四个活制,与真核细胞中许多重要生物学过程密切相性位点,但只有两侧的两个位点有内切核酸酶活[3]关。性,这两个位点在相距约22bp的距离切断dsR1RNAi作用机制NA,各种生物体内Dicer结构略有不同,致使siR通过对RNAi现象的遗传学与生物化学研究,NA长度存在微小差别[6]。[4]其
6、作用机制已日渐清晰(见图1)。Zamore等利siRNA形成之后,与一系列特异性蛋白结合形用果蝇胚胎提取物建立的体外系统,证实RNAi是成siRNA诱导干扰复合体(siRNAinducedinter一个依赖ATP的过程,在此过程中,dsRNA(外ferencecomplex,RISC),此复合物通过碱基互补配源的或体内产生的)首先被降解为具5单磷酸、对识别靶mRNA并使其降解,从而导致特定基因长21~23bp的小分子双链RNA,这种RNA分子沉默。在RISC中,起靶序列识别作用的是siRNA[7][8]的反义链,Zamore等发现
7、在RNAi过程中,收稿日期20030315修回日期20030330首先产生的是RISC无活性前体,分子量~250kD,基金项目国家科技部973项目[G19990559(01)]当加入ATP后可形成100kD的活性复合体。由无作者简介马鹏鹏,男(1975年),汉族,在读博士研究生。活性前体向活性酶复合物的转换类似蛋白酶原的激*通讯作者(Towhomcorrespondenceshouldbeaddressed)活,但RISC酶复合物激活不需要共价键断裂,而202中国组织化学与细胞化
8、学杂志第12卷要求结合于其上的siRNA双链的解开。在ATP存释这种高效性。许多研究显示RNAi过程中有新的在时,依赖于ATP的解旋酶解开siRNA的双链并
