【摘要】  RNA干扰是基因转录后沉默的一种方式，是生物界古老而且进化的高度保守的现象之一。RNAi是通过siRNA介导的特异性高效抑制基因表达途径，由siRNA介导识别并靶向切割同源性靶mRNA。RNAi具有生物催化反应特征，反应中需要多种蛋白因子以及ATP参与。RNAi在基因功能研究和基因药物应用具有广泛的前景。
    
 【关键词】  RNA干扰  siRNA  dsRNA  RNA诱导的沉默复合体  Argonaute  RNA聚合酶III启动子
    
【Abstract】  RNA interference(RNAi) in diverse organisms reveals the same highly conserved mechanism with an ancient origin.RNAi is the mode of sequence-specific post-transcriptional gene silencing in animals and plants initiated by homologous double-stranded RNA(dsRNA).Thediscovery of RNAi and the molecular mechanism will help us apply it to study the gene function and exploit the gene drug.
    
【Key words】  RNA interference(RNAi)  small interfering RNA(siRNA)   double-stranded RNA(dsRNA)   RNA-induced silencing complex(RISC)  Argonaute  pol III
   
    1  背景
   
    20 多年前，在对矮牵牛（petunias）进行的研究中有个发现：Rich Jorgensen和同事将一个能产生色素的基因置于一个强启动子后，导入矮牵牛中，试图加深花朵的紫颜色，结果没看到期待的深紫色花朵，多数花成了花斑的甚至白的。因为导入的基因和其相似的内源基因同时都被抑制，Jorgensen将这种现象命名为协同抑制（cosuppression）。在真菌中也有类似的现象，1996年就在脉孢菌属(Neurospora)发现这种现象。当时将这种现象命名为基因表答的阻抑作用(quelling)［1］。
   
    通过对转基因植物的研究，发现相应基因的转录并不受影响，将这种现象称为基因转录后沉默（posttranscriptional gene silencing， PTGS）。转录后的基因沉默可能是进化过程中一种抵御转座子和RNA病毒的防御机制，可能在植物和动物分化之前就已经出现。1998年华盛顿卡耐基研究院的Andrew Fire 和马萨诸塞大学癌症中心的Craig Mello 首次将双链dsRNA （double-stranded RNA）注入线虫，结果诱发了比正义链和反义链的单独注射都要强的基因沉默。将这种由dsRNA（double-stranded RNA）引发的特定基因表达受抑制现象称为RNA干扰作用（RNA interference RNAi）［2］。
   
    2  RNAi的分子机制
   
    dsRNA（double-stranded RNA）可以介导基因沉默作用，以dsRNA为基点研究基因沉默的分子机制成为热点。dsRNA指的是大于30个碱基对的RNA分子。哺乳动物细胞有至少2条路径竞争双链RNA(dsRNA)，其一是特异性路径：特殊dsRNA的序列用于RNAi，起始阶段dsRNA被切成siRNA（small interfering RNA 或short interfering RNAs）。siRNA是RNA干扰作用赖以发生的重要中间效应分子，能提供一定的信息，允许一个特定的mRNA被降解。siRNA正义链与反义链各有21个碱基，其中19个碱基配对，再每条链的3’端都有2个不配对的碱基（图1）。

                              
                                                    图1  siRNA    
    
    另一条是非特异性路径：只要有长的dsRNA的存在它可以降解所有的RNA，抑制所有蛋白质的合成。长的dsRNA激活蛋白激酶PKR，激活的PKR通过一系列的磷酸化关闭翻译起始因子，导致翻译抑制。也可以通过激活2’－5’AS 合成一个分子激活RNase L，导致非特异的RNA降解［3］。
   
    关于特异性的RNA作用机制模型，包括起始阶段和效应阶段［4］。起始阶段dsRNA在Dicer酶（RNaseIII家族中特异识别双链RNA的一员，属内切核酸酶）的作用下加工裂解21－23核甘酸长的小分子干扰RNA片断（siRNA）［5］。Dicer含有解旋酶活性以及dsRNA结合域和PAZ结构。
   
    在RNAi 的效应阶段，siRNA双链结构解旋并形成有活性的蛋白/RNA复合物（RNA－induced silencing complex or RISC），在siRNA 解双链即RISC激活过程需一个ATP［5］。由RISC中siRNA反义链与mRNA互补区域结合，随后切割mRNA从而达到在RNA水平干扰基因表达。RISC由多种蛋白成分组成，包括核酸酶，解旋酶和同源RNA链搜索活性等。
   
    最新研究表明，Argonaute蛋白为RISC的特有成分，被比喻成“切薄片的机器”。Argonaute有一个月牙型的底座由三部分组成，分别为N-端（amino-terminal）、中部（middle）和PIWI区域（PIWI domain）。在月牙底座上面有一个PAZ部分，由茎杆结构支撑。Argonature蛋白有一个明显的凹槽贯穿整个蛋白，凹槽内壁带正电有利于与RNA带负电的磷酸骨架结合。siRNA解旋后， siRNA单链的3’端伸入PAZ的裂缝中，整个单链沿着PAZ伸展开，同时目的片段mRNA结合于新月型底座。mRNA与siRNA互相配对形成双链后，在离单链siRNA5’端9个碱基处（即离siRNA3’端11－12个碱基处）切割mRNA（图2）［6］。    
                            

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更新：2007-1-22 9:19:32 编辑：fengyefy

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