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RNA干扰基因表达
 

关键词:细胞实验外包  细胞培养  实验室  细胞转染  质粒转染 脂质体转染 第三方检测机构 

 

  RNA干扰(RNA interference, RNAi)是一种利用小RNA发夹结构来抑制基因表达的有效方法,在生物医学研究中取得了重大进展,特别是在通过干扰基因功能来解析基因型-表型关系方面。由于基于RNAi的工具和技术的激增,以及RNAi在需要瞬时基因敲除的特殊应用中的独特优势,RNAi仍然是现代生物学家的一个重要研究工具。

  尽管CRISPR/Cas9介导的基因编辑等新技术的发展,可能会使RNAi在特定应用中的效用黯然失色,但这项重要的技术仍然被广泛使用,具有高度的适用性。RNAi是一种双链RNA介导的机制,在转录后水平调控基因表达,其工作原理是将双链RNA发夹结构加工成小干扰RNA (small interfering RNA, siRNA)或微RNA (microRNA/miRNA)。然后,这些小RNA与同源的mRNA结合,并通过RNA诱导沉默复合体(RNA induced silencing complex, RISC)诱导其降解。

miRNA的形成和调控机制
  MicroRNA(miRNA)是一类长度为19-23nt的小型非编码RNA,对植物和动物的基因表达具有调节作用,最先在秀丽隐杆线虫中被发现,随后被证明在人类等高等脊椎动物的基因组中编码,以序列特异性方式作用于靶mRNA,以促进其切割、降解或降低其翻译效率。

  miRNA的初级产物是pri-miRNA,它是一种至少包含一个发夹结构的长RNA转录本,在细胞核内核糖核酸酶RNase III(即Drosha和DGCR8/Pasha)的作用下,生成前体miRNA(pre-miRNA)。随后,pre-miRNA在Exportin-5复合物的作用下被转运出细胞核,在细胞质中由Dicer酶剪切成为成熟的miRNA。成熟的miRNAs可通过Argonaute蛋白质家族与RISC结合,从而导致靶mRNA降解或翻译抑制(图1描述了miRNA的形成和调控机制)。

siRNA的形成和调控机制
  Small interfering RNA(siRNA)是一种小的外源性dsRNA,包含约20个核苷酸,在体外RNA干扰(RNAi)过程中人工合成或通过转运体从细胞核转移到细胞质中。在秀丽隐杆线虫中,dsRNA通过跨膜蛋白SID-1被转移到细胞质中,再经DCR-1处理形成双链siRNA。这些双链siRNA与RISC结合形成小干扰RISC(small interfering RISC, siRISC),然后通过解旋酶作用激活siRISC。随后,激活的siRISC以序列特异性的方式作用于靶mRNA,导致互补靶mRNA降解,从而抑制翻译过程(图1描述了siRNA的形成和调控机制)。

  miRNA和siRNA之间既有相似之处,比如长度均约为20个核苷酸,都由dsRNA产生,由Dicer酶切割参与RNAi过程。但二者也有许多不同之处,比如miRNA是单链小RNA,通过抑制翻译而不是影响转录稳定性来调节基因表达,而siRNA是双链小RNA,通过在转录后水平上降解靶mRNA来调节基因表达等。