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RNA干涉(RNA Interference,,RNAi)介紹
點(diǎn)擊次數(shù):1099 發(fā)布時(shí)間:2017-6-26
基因沉默(gene silencing)是生物體內(nèi)特定基因由于種種原因不表達(dá)的遺傳現(xiàn)象,。一方面,基因沉默是生物遺傳操作創(chuàng)造新的遺傳修飾生物(genetically modified organisms)的障礙,,另一方面,,它又是植物抵抗外來核酸入侵(如病毒)的一種反應(yīng),,為植物抗病毒的遺傳育種提供了具有實(shí)用價(jià)值的策略:RNA 介導(dǎo)的病毒抗性(RNA mediated virus resistance, RMVR)。近年來,,在不同的研究領(lǐng)域和生物中發(fā)現(xiàn)了許多新的使基因關(guān)閉或沉默的類型,,并賦予其不同的名稱:在植物中稱為RNA 共抑制(co-suppression),在真菌中叫RNA 壓制(quelling),動(dòng)物中則叫RNA干涉(interference),。RNA干涉是指短的dsRNA 可以降解內(nèi)源的同源RNA,,,而使相應(yīng)基因沉默的現(xiàn)象,簡稱RNAi,。
1995年,,康乃爾大學(xué) Su Guo博士,于試圖阻斷線蟲(C. elegans)中 par-1基因時(shí),,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)意想不到的現(xiàn)象:她們本來利用anti-sense RNA 技術(shù),,可達(dá)到特異性阻斷 par-1基因的表達(dá),同時(shí)亦在其對照組實(shí)驗(yàn)中,,注射 sense RNA 到線蟲體內(nèi),,預(yù)期可能觀察到此基因表現(xiàn)的增強(qiáng)。但得到的結(jié)果竟是二者都切斷了par-1RNA干涉(RNA Interference,,RNAi)基因的表達(dá)途徑,。這與傳統(tǒng)上對 anti-sense RNA 技術(shù)的解釋竟是正好相反。研究小組一直沒能把這個(gè)意外結(jié)果予以合理的解釋,。
直到1998年2月,,華盛頓卡耐基研究院的 Andrew Fire 和馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的 Craig Mello才揭開這個(gè)懸疑之謎,。通過大量艱苦的工作,,他們證實(shí),Su Guo 博士遇到的 sense RNA 抑制基因表達(dá)的現(xiàn)象,,以及過去的 anti sense RNA 技術(shù)對基因表達(dá)的阻斷,,都是由于體外轉(zhuǎn)錄所得 RNA 中污染了微量雙鏈RNA而引起。當(dāng)他們將體外轉(zhuǎn)錄得到的單鏈RNA純化后注射線蟲時(shí)發(fā)現(xiàn),,基因抑制效應(yīng)變得十分微弱,,而經(jīng)過純化的雙鏈RNA卻正好相反,能夠特異性阻斷相應(yīng)基因的表達(dá),。該小組將這一現(xiàn)象稱為RNA干擾(RNA interference ,簡稱 RNAi),。
隨后,在短短一年中,,RNAi 現(xiàn)象被廣泛地發(fā)現(xiàn)于真菌,、阿拉伯芥、水螅,、渦蟲,、錐蟲、斑馬魚等多數(shù)真核生物中,。這種存在機(jī)制揭示了 RNAi 很可能出現(xiàn)在生命進(jìn)化的早期階段,。隨著研究的不斷深入,RNAi 的機(jī)制正逐步地被闡明,同時(shí)亦成為功能基因組研究領(lǐng)域中的有力工具,,RNAi也越來越為人們所重視,。
體外實(shí)驗(yàn)表明:RNAi反應(yīng)中,加入的雙股 ds RNA 可切割出 21-23 核苷酸長度的RNA 片段,,后者會(huì)使 target mRNA 被切割為 21-23 核苷酸長的片段,。從已經(jīng)發(fā)生 RNAi 的果蠅 S2 細(xì)胞中,Hammond 等人純化出一種具有序列特異性的核酸酶,,它僅會(huì)降解與引起 RNAi 的 dsRNA 具有同源序列的 mRNA,。那么這種核酸酶如何確定哪些 mRNA該降解,而哪些不該呢,?由于在純化該核酸酶時(shí),,共分離出 21-23核苷酸的 dsRNA片段,暗示著該核酸酶對mRNA 的切割,,可能是以這些片段作為模板來指導(dǎo)核酸酶進(jìn)行切割程序,。