RNA 干扰是什么?
RNA 干扰(RNAi),即用 20 多个核苷酸组成的短的双链 RNA(siRNA)代替传统反义核酸进行转录后基因沉默。论文中出现的很多与 RNA 干扰相关的概念,意思很相近但并不完全相同,下面列举几个常见的 RNA 干扰相关的名词及其简单的解释:
1、miRNA:
在遗传学中,微 RNA(microRNAs,miRNA)是长度在 21-23 个核苷酸之间的单链 RNA 片段, 调节基因的表达。miRNA 由基因编码,从 DNA 转录而来, 但不翻译成蛋白。初级转录产物(primary transcripts,pri-miRNA)缩短其颈环结构得到功能性的 miRNA。成熟的miRNA分子与一个或更多个mRNA分子部分互补,其主要功能是下调基因的表达。而microRNA这个概念第一次在 2001 年 Science (26 October 2001)的文章中出现。
2、dsRNA:
双链 RNA(double-stranded RNA, dsRNA)是一种有互补链的 RNA,与细胞中发现的 DNA 相似,dsRNA 构成了一些病毒(双链 RNA 病毒)的基因组。像病毒 RNA 或 siRNA之类的 双链 RNA 能够促发真核细胞中的 RNA 干扰,引起脊椎动物中的干扰素反应。
3、shRNA:
小发卡或短发卡 RNA(a small hairpin RNA or short hairpin RNA, shRNA)是一段具有紧密发卡环(tight hairpin turn)的 RNA 序列,常被用于 RNA 干扰沉默靶基因的表达。利用载体把 shRNA 导入细胞,载体中的 U6 启动子确保 shRNA 总是表达;这种装载了 shRNA 载体可被传递到子代细胞中去,从而使基因的沉默可被遗传。shRNA 的发卡结构可被细胞机制切割成 siRNA,然后 siRNA 结合到 RNA 诱导沉默复合物上(RNA-induced silencing complex, RISC),该复合物能够结合到目的 mRNAs 并将其降解。shRNA 是由 RNA 聚合酶Ⅲ转录的,哺乳细胞中的 shRNA 产物有时会促使细胞产生干扰素反应(细胞遇到病毒侵袭时做出的自我防卫反应),而 miRNA 中却不会遇到这种问题 (miRNA 是由 RNA 聚合酶Ⅱ转录,与转录 mRNA 的聚合酶相同)。 shRNA 也被用于植物和其它系统中,在这些系统中不需要 U6 启动子的驱动。在植物 中,常用的增强表达的启动子是 CaMV35S(cauliflower mosaic virus 35S),在这种情况下,RNA 聚合酶Ⅱ参与了转录,起始 RNA 干扰。
4、siRNA:
小或短干扰 RNA(small/short interfering RNA, siRNA)是一类 20-25 个核苷酸长度的双链 RNA 分子,其主要在 RNAi 通路中起作用,干扰特异基因的表达。此外 siRNA 在 RNAi相关的通路中 也起作用,如抗病毒机制,基因组染色体结构的塑造等。其结构是一段完全互补的 RNA 双链,两端各有两个未互补的的碱基。
小结
miRNA,siRNA,dsRNA 和 shRNA 都是 RNA 干扰技术中用到的小分子RNA,其不同之处在 miRNA 是单链 RNA,其余均为双链 RNA;siRNA 和 dsRNA 相似;shRNA需通过载体导入细胞后,然后利用细胞内的酶切机制得到 siRNA 而最终发挥 RNA 干扰作用。