RNAi的作用机制及抗病毒研究进展
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陈 煜, 谢小芳
RNAi;抗病毒,陈煜,谢小芳,通讯作者,摘要,关键词:,0,引言,1RNAi的机制,1.1RNAi的起始阶段,1.2RNAi持续阶段或放大阶段,1.3RNAi的效
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参见附件(837KB，7页)。
陈煜, 谢小芳, 福建农林大学生命科学学院 福建省福州市 350002
通讯作者: 陈煜, 350002, 福建省福州市, 福建农林大学生命科学学院. Chenyuyu521@126.com
电话: 0591-87694239
收稿日期: 2006-03-30 接受日期: 2006-05-22
摘要
由于RNAi具有特异性的抑制甚至关闭相关序列基因表达的特点, 已应用于重大传染病治疗、肿瘤治疗、基因功能研究和新基因的发现等领域. 现对近年来有关RNAi的机制、抗病毒应用及前景作一综述.
关键词: RNAi; 抗病毒
陈煜, 谢小芳. RNAi的作用机制及抗病毒研究进展. 世界华人消化杂志 2006;14(21):2123-2129
0 引言
RNAi (RNA interference)是1995年康奈尔大学Guo博士试图阻断线虫基因表达时被意外发现的, 是指内源或外源双链RNA (double-stranded RNA, dsRNA)分子在基因转录水平上关闭相应序列基因转录所致的细胞内有效、特异性的基因封闭. 其主要借助转录后加工特异性抑制目标mRNA的生成, 并导致相应蛋白合成的减少甚至停止. 1998年Fire将这一发现正式命名为转录后基因沉默(post-transcriptional gene silencing, PTGS). 他广泛存在于生物界, 是生物体抵御病毒或其他外来核酸入侵而保持自身遗传稳定的保护性机制. 目前已在果蝇、真菌、昆虫、植物以及哺乳动物中均发现了RNAi现象, 由于其高效率、高特异性等特点, 一些科学家已将其以基因治疗的方式应用于一些重大传染病的治疗, 如HIV和HBV. 同时, 由于RNAi具有基因敲除的功能, 所以作为反向遗传学的工具已被广泛应用于基因功能的研究和新基因的发现. 现就其作用机制、抗病毒研究及应用前景和存在的问题进行综述.
1 RNAi的机制
1.1 RNAi的起始阶段 RNAi的一般机制是内源性或外源性dsRNA被切割成21-23 nt长度的小干扰RNA (small interference RNA, siRNA), 该过程由Dicer完成, Dicer是RNaseⅢ的成员之一. Brantl[1]报道Dicer有以下结构域: 1个与Argonaute家族同源的PAZ结构域, 2个RNAase活性结构域, 1个dsRNA结合结构域, 1个DEAH/DCXH RNA解旋酶活性结构域. Dicer的处理结果是形成siRNA的复合物, 该复合物5'端磷酸化和3'羧基末端具有2-3个游离核苷酸. Chiuet al[2]对siRNA的2'端的化学修饰研究表明, RNAi的过程并不需要2'羟基对siRNA的识别, 通过2'氟尿嘧啶和2'氟胞嘧啶的应用, 明显增加了siRNA的半衰期, 并延长了RNAi的作用. 利用该方法对人周期蛋白T1进行了研究, 发现在很长一段时间内能有效沉默内源性人类基因.
1.2 RNAi持续阶段或放大阶段 随后, 这些siRNA被RNA诱导的沉默复合物(RNA-induced silencing complex, RISC)识别, 现有研究表明, RISC包含有Argonaute蛋白家族的多个成员, 可能有转运siRNA到RISC上的功能, Hannon et al在果蝇S2细胞的提取物中也检测到Dicer与Argonaute的相互作用. siRNA与RISC结合后, RISC被活化, 大小为100 kDa, 活化的RISC复合物通过ATP依赖的过程促进siRNA的解旋, 解旋酶包括QDE-3, MUT-6, MUT-14. Chiu et al[2]研究表明, siRNA结构的5'端的完整性对于RNAi非常重要, 而不是其3'端, 这表明siRNA对解旋起始的识别具有不对称的性质. 解旋的反义链指引活化的RISC到互补的mRNA并与之结合, 然后siRNA与mRNA换位, 再由RISC将靶mRNA切割成21-23 nt片段, 这些片段由于缺少PolyA尾巴及特定的头部而很易被降解, 导致翻译受阻, 产生转录后基因沉默(PTGS). 换位后的siRNA可继续充当起始诱导物, 重复参与PTGS过程, 产生级联放大效应, 同时siRNA可在(RNA依赖的RNA聚合酶)RdRp作用下大量扩增, 并且转运出细胞, 扩散至整个机体 ......
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