RNA干擾(RNA interference，RNAi)是正常生物體內(nèi)抑制特定基因表達(dá)的一種現(xiàn)象，它是指當(dāng)細(xì)胞中導(dǎo)入與內(nèi)源性mRNA編碼區(qū)同源的雙鏈RNA(double stranded RNA，dsRNA)時，該mRNA發(fā)生降解而導(dǎo)致基因表達(dá)沉默的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后水平，又稱為轉(zhuǎn)錄后基因沉默(post-transcriptional gene silencing，PTGS)。外源dsRNA 進(jìn)入細(xì)胞后產(chǎn)生的小分子干擾RNA（small interfering RNA, sirna）的反義鏈和多種核酸酶形成了沉默復(fù)合物(RNA-induced silencing complex，RISC)，RISC具有結(jié)合和切割mRNA的作用而介導(dǎo)RNA干擾的過程。RNAi具有特異性和性。這種技術(shù)已經(jīng)成為研究基因功能的重要工具，并將在病毒病、遺傳性疾病和腫瘤病的治療方面發(fā)揮重要作用。
近年來，RNA干擾的研究成為熱點(diǎn)，預(yù)測未來10年間zui有可能出重大成果的領(lǐng)域之一，并被《science》評選為2002年度zui重要科技突破的*。RNAi是細(xì)胞本身固有的對抗外源基因及其侵害的一種自我保護(hù)現(xiàn)象，是雙鏈RNA(double stranded RNA，dsRNA)分子在mRNA水平關(guān)閉相應(yīng)序列及基因的表達(dá)使其沉默的過程。RNAi技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從基因組學(xué)研究逐步擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域并作為基因治療手段。利用RNAi不僅能提供一種經(jīng)濟(jì)、快捷、的抑制基因表達(dá)的技術(shù)手段，而且有可能在基因功能測定和基因治療等方面開辟一條新思路，因此包括動物醫(yī)學(xué)在內(nèi)的諸多領(lǐng)域的應(yīng)用也有非常廣闊的前景。
1.RNA干擾的發(fā)現(xiàn) 1995年，康乃爾大學(xué)的Su Guo博士在試圖阻斷秀麗新小桿線蟲(C.elegans)的par-1基因時，發(fā)現(xiàn)了一個意想不到的現(xiàn)象。她們本想利用反義rna技術(shù)特異性地阻斷上述基因的表達(dá)，而同時在對照實(shí)驗(yàn)中給線蟲注射正義RNA以期觀察到基因表達(dá)的增強(qiáng)，但得到的結(jié)果是二者都同樣地切斷了par-1基因的表達(dá)途徑。這是與傳統(tǒng)上對反義RNA技術(shù)的解釋正好相反。該研究小組一直未能給這個意外以合理解釋。1998年，華盛頓卡耐基研究院的Fire和麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Mello在秀麗新小桿線蟲中證明上述現(xiàn)象屬于轉(zhuǎn)錄后水平的基因沉默。他們發(fā)現(xiàn)Su Guo博士遇到的正義RNA抑制基因表達(dá)的現(xiàn)象，以及過去的反義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)，其抑制基因表達(dá)的效率比純化后的反義RNA至少高2個數(shù)量級。該小組將這一現(xiàn)象稱為RNA干擾。在1999年短短的一年間,發(fā)現(xiàn)RNA干擾現(xiàn)象廣泛存在于從植物、真菌、線蟲、昆蟲、蛙類、鳥類、大鼠、小鼠、猴一直到人類的幾乎所有的真核生物中細(xì)胞。2000年，又先后發(fā)現(xiàn)小鼠早期胚胎中和大腸桿菌中也存在ＲＮＡ干擾現(xiàn)象。
2.RNA干擾的作用機(jī)制 當(dāng)病毒基因、人工轉(zhuǎn)入基因、轉(zhuǎn)座子等外源性基因隨機(jī)整合到宿主細(xì)胞基因組內(nèi)，并利用宿主細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄時，常產(chǎn)生一些dsRNA。宿主細(xì)胞對這些dsRNA迅即產(chǎn)生反應(yīng)，其胞質(zhì)中的核酸內(nèi)切酶Dicer將dsRNA切割成多個具有特定長度和結(jié)構(gòu)的小片段RNA（大約21～23 bp），即siRNA。siRNA在細(xì)胞內(nèi)RNA解旋酶的作用下解鏈成正義鏈和反義鏈，繼之由反義siRNA再與體內(nèi)一些酶(包括內(nèi)切酶、外切酶、解旋酶等)結(jié)合形成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物(RNA-induced silencing complex，RISC)。RISC與外源性基因表達(dá)的mRNA的同源區(qū)進(jìn)行特異性結(jié)合，RISC具有核酸酶的功能，在結(jié)合部位切割mRNA，切割位點(diǎn)即是與siRNA中反義鏈互補(bǔ)結(jié)合的兩端。被切割后的斷裂mRNA隨即降解，從而誘發(fā)宿主細(xì)胞針對這些mRNA的降解反應(yīng)。siRNA不僅能引導(dǎo)RISC切割同源單鏈mRNA，而且可作為引物與靶RNA結(jié)合并在RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase，RdRP)作用下合成更多新的dsRNA，新合成的dsRNA再由Dicer切割產(chǎn)生大量的次級siRNA，從而使RNAi的作用進(jìn)一步放大，zui終將靶mRNA*降解。
RNAi發(fā)生于除原核生物以外的所有真核生物細(xì)胞內(nèi)。需要說明的是，由于dsRNA抑制基因表達(dá)具有潛在性，任何導(dǎo)致正常機(jī)體dsRNA形成的情況都會引起不需要的相應(yīng)基因沉寂。所以正常機(jī)體內(nèi)各種基因有效表達(dá)有一套嚴(yán)密防止dsRNA形成的機(jī)制。
RNAi干擾現(xiàn)象具有以下幾個重要的特征：①RNAi是轉(zhuǎn)錄后水平的基因沉默機(jī)制；②RNAi具有很高的特異性，只降解與之序列相應(yīng)的單個內(nèi)源基因的mRNA；③RNAi抑制基因表達(dá)具有很高的效率，表型可以達(dá)到缺失突變體表型的程度，而且相對很少量的dsRNA分子(數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于內(nèi)源mRNA的數(shù)量)就能*抑制相應(yīng)基因的表達(dá)，是以催化放大的方式進(jìn)行的；④RNAi抑制基因表達(dá)的效應(yīng)可以穿過細(xì)胞界限，在不同細(xì)胞間長距離傳遞和維持信號甚至傳播至整個有機(jī)體以及可遺傳等特點(diǎn);⑤dsRNA不得短于21個堿基，并且長鏈dsRNA也在細(xì)胞內(nèi)被Dicer酶切割為21 bp左右的siRNA，并由siRNA來介導(dǎo)mRNA切割。而且大于30 bp的dsRNA不能在哺乳動物中誘導(dǎo)特異的RNA干擾，而是細(xì)胞非特異性和全面的基因表達(dá)受抑和凋亡；⑥ATP依賴性：在去除ATP的樣品中RNA干擾現(xiàn)象降低或消失顯示RNA干擾是一個ATP依賴的過程?？赡苁荄iecer和RISC的酶切反應(yīng)必須由ATP提供能量。
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