RNA 干扰 (RNAi) 指双链RNA(dsRNA)通过刺激目标RNA降解而特异性抑制目标蛋白质表达的现象, 这些目标RNA 具有与双链RNA 相同的序列。现有RNAi两步机理假说:其始阶段和效应器阶段。在起始阶段,导入非哺乳动物细胞系统,例如果蝇的长的dsRNA(200-1,000bp)被RNaseIII 家族的一个成员 (例如如果蝇中的Dicer)加工成21-23nt 的dsRNA (短干扰RNA, siRNA)。再被进一步切割生成具有两个核苷酸3’突出的双链RNA 二聚物。在效应器阶段,siRNA 二聚物诱发形成RNA 诱导的沉默复合体(RISC), 这是一个由若干蛋白质和siRNA 组成的核酸酶复合体。siRNA 复合体中的解旋酶可以解开siRNA 二聚体,解开后形成的单链RNA 就成为选择靶标基因的向导。一旦ssRNA 与靶标mRNA 碱基配对,与沉默复合体相联系着的核酸酶活性就会将目标mRNA降解。
如果向哺乳动物细胞中导入长的dsRNA 就会激活细胞的各种抗病毒防御系统。这些系统包括双链RNA 激活的抑制物(DAI),这个抑制物使翻译起始因子elF-2 磷酸化,阻止翻译及后续的蛋白合成;还包括RNAse L, 它使整个细胞中的RNA 非特异性降解。这两个机制会有效地关闭哺乳动物细胞,从而制服长双链RNA 使其不能诱导特异RNAi效果。但是,具有两个碱基3’突出的较短dsRNA(21-23nt)不诱导这些抗病毒机制,它们可以有效导致RNA 干扰。
目前有几种不同的试剂可在细胞中诱导RNA 干扰效果:
RNA 试剂
合成的siRNA:21-23 个碱基的RNA 寡聚核苷酸经化学合成、纯化,并退火后,直接转染进培养的细胞。RNA 寡聚核苷酸比DNA 寡聚核苷酸价格贵,而且在操作中需要更多小心。
转录的siRNA:21-23 个碱基的短转录子可由T7 或其它噬菌体RNA 聚合酶在体外制造。它们被与DNA 模板分开后再进行退火。这时多余的T7 启动子需要的核苷酸被RNA 酶消化除去,接着是纯化步骤。与化学合成的siRNA 相比,这些RNA 的单位siRNA 价格不是很贵,但制备的过程较长,也较费工。
加工的siRNA:长的前体RNA 经重组RNA 酶III,如Drosophila Dicer 加工成siRNA。体外转录的有义或反义方向的长RNA 退火,再被切成较短的dsRNA。与转录的siRNA相比,实验过程较简单较短(几小时相对于几天),但有可能诱导同源基因的非特异性RNA 干扰。
DNA 试剂
以聚合酶III 为基础的载体:siRNA 可被以聚合酶III 启动子为基础的质粒有效地转录。使用相对相对简单的启动子和终止子序列,RNA 聚合酶III 就能产生大量的小RNA。终止子含有一小段尿嘧啶(一般3-4个碱基);这与原先设计的siRNA以3’末端突出的2个尿嘧啶的终止方式相容。使用这些载体需要克隆靶标DNA,然后筛选并制造适于转染的DNA(来源于promega)。
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