结构生物化学/核酸/RNA/RNA干扰

历史

RNA干扰最初是在植物中发现的，第一次是在理查德·乔根森及其同事进行的实验中观察到的，他们在实验中试图改变矮牵牛的审美特征。他们的目标是通过将花卉色素沉着的关键酶引入正常紫色的矮牵牛中，使紫色的花朵颜色更深。预计过表达的基因会导致更深色的花朵，但结果却产生了色素沉着较少的白色花朵，表明查尔酮合酶的活性已大大降低。这种现象被称为基因表达的共抑制，但当时对干扰的整体理解仍然非常有限。后来，科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛进行了一项研究，他们将双链 RNA (dsRNA) 注入 mRNA 中，发现它非常有效地模拟了表型。从他们的研究中可以得出结论，RNAi 是系统的、可遗传的，并且会导致目标转录本的减少。

过程

文件:RNAi.JPG

RNA 干扰的机制

RNA干扰是降解 mRNA 以沉默目标基因的表达。该过程从长双链 RNA (dsRNA) 开始，长双链 RNA (dsRNA) 被切割成小干扰 RNA (siRNA)。这是通过切割与 dsRNA 互补的目标转录本实现的，切割后的尺寸与小干扰 RNA 相似。为此，可以合成 RNA 双链体以模拟 dsRNA 产物，因此这些短的合成链靶向 siRNA 的对应位点。对 siRNA 和 micro-RNA (miRNA) 的研究也观察到内切核酸酶切割模式，导致 dsRNA 转换为 siRNA。从这些观察结果中，这种酶被称为 Dicer，它负责产生小 RNA。在 ATP 的作用下，双链 siRNA 然后解开成两条单链 siRNA：一条乘客链和一条引导链。乘客链被降解，而引导链被保留。^[1] 然后，siRNA 被组装成称为 RNA 诱导沉默复合体 (RISC) 的复合体。在复合体内部的 siRNA 解开后，RISC 被激活。然后，siRNA 引导激活的 RISC 到目标 mRNA 进行降解。这些被切割的 mRNA 随后变得无功能，与 siRNA 不兼容。

RNA 干扰中一个非常重要的因素是 RNA 诱导沉默复合体 (RISC) 的激活。因此，几种模型被用来研究理解其功能的挑战。刘及其同事在实验中发现，Dicer 酶 Dicer-2 能够招募双链 siRNA 以实现 RISC 激活。研究还发现，Dicer-2 酶是高效 RISC 活性和 RNA 干扰所必需的。

另一种模型，解旋酶模型，也被用来理解 RISC 激活。在这种方法中，dsRNA 在天然凝胶电泳中运行以解析双链和单链 siRNA，这表明链的分离需要 ATP (Nykanen 等人)。双链的解开也表明解旋酶是 RISC 激活的重要因素。通过这些研究，还发现 RNA 解旋酶在小 RNA 途径中具有重要作用，例如 dsRNA 加工、mRNA 识别以及切割产物的释放。Slicer 模型是另一种 RISC 激活模型，其中乘客链被切割成片段，留下引导链以创建激活的 RISC。^[2]

据认为，RNAi 大约在一百万年前就出现了。siRNA 存在于人类、植物和单细胞生物中。据信，这些 RNAi 进化为一种防御机制，以抵抗产生 mRNA 分子的病毒。

现在人们相信 RNAi 能够帮助研究组织再生。组织再生目前还没有得到很好的理解；然而，其想法是使用 RNAi 关闭单个基因。通过关闭这些基因，科学家希望了解两栖动物中哪些基因参与了再生组织，当缺失的肢体再生时。科学家希望了解两栖动物的再生过程将帮助他们学习如何再生人类组织。RNAi 对研究组织再生的科学家特别感兴趣。如果能够得到利用，RNAi 的再生能力有可能被用来治愈退行性盘病、心脏瓣膜病以及各种自身免疫性疾病。不用说，如果解开 RNAi 的秘密，它可以用来再生肢体，这可能挽救生命，甚至延长人类寿命。

由于该过程减少了基因编码蛋白质的产生，许多研究人员认为，这种方法可以有利地用于抵御疾病，通过消除不需要的病毒 RNA，如上所述。目前，医学研究人员正在对基于 RNAi 的药物进行测试，以治疗艾滋病毒和疱疹等疾病。^[3]

外部链接

• http://www.ambion.com/techlib/resources/RNAi/index.html