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癌症

如何将RNA导入细胞中进行RNAi?


问:我现在需要将RNA导入细胞中进行RNAi,但是不知道有哪些方法可供我选择,请求帮助!目标是癌细胞的端粒酶。

答:1RNAi的机制

RNAi的机制可能是细胞内双链RNA在Dicer酶的作用下,可形成-22bp大小的小干扰RNA(smallinterferingRNAs,siRNAs),siRNAs可进一步掺入多部分核酸酶(multicomponentnuclease,RISC)并使其激活,从而精确降解与siRNAs序列相同的mRNA,完全抑制了该基因在细胞内的翻译和表达.

RNA酶Ⅲ是一种能切割双链RNA的酶,参与RNAi反应的Dicer酶是RNA酶Ⅲ家族的一个成员.Dicer酶广泛存在于蠕虫、真菌、物及哺乳动物体内.他的结构中包括一个螺旋酶结构域,两个RNA酶Ⅲ结构域,一个双链RNA结合位点.在Dicer酶的作用下,双链RNA被裂解成21-23个核苷酸的siRNA,他启动了细胞内的RNAi反应.因少量双链RNA即能阻断基因表达,且此效应可传至子代细胞,研究者们推测细胞内存在RNAi效应的扩增系统.研究者们发现,在真核细胞中也存在能以RNA为模板指导RNA合成的聚合酶(RNA-directedRNApolymerase,RdRP).在RdRP的作用下,进入细胞内的双链RNA通过类似于PCR的反应过程,呈指数级的数量扩增.双链RNA进入细胞后,一方面在Dicer酶的作用下被裂解成小片段siRNA,另一方面在RdRP的作用下自身扩增后,再被Dicer酶裂解成siRNA.小片段siRNA生成后与核酸酶形成复合物,随后mRNA与小片段的正义链置换,被mRNA替代.mRNA的位置与最初正义链的位置相同,从而被核酸酶在相同的位点降解.更有意义的是mRNA的降解使核酸酶得以再生,这样周而复始,mRNA得以降解,因此RNAi呈酶解动态.

由于mRNA也以21-23nt的特定间隔降解,因此认为降解dsRNA与mRNA的核酸酶相同.另一方面以SiRNA作为引物,以mRNA为模板,在RdRP作用下合成出mRNA的互补链.结果mRNA也变成了双链RNA,他在Dicer酶的作用下也被裂解成siRNA.这些新生成的siRNA也具有诱发RNAi的作用,通过这个聚合酶链式反应,细胞内的siRNA大大增加,显著增加了对基因表达的抑制.RNAi不同于其他基因阻断技术,他是转录后水平的基因静默机制,因此注射该基因的内含子或者启动子顺序的dsRNA都没有干涉效应.RNAi具有较高的特异性,能够非常特异地降解与之序列相应的单个内源基因的mRNA,且抑制基因表达效率很高,相对少量的dsRNA就可以使表型达到缺失突变体程度,但dsRNA需要一个最小的长度才能产生有效的干扰效果.dsRNA小片段如小于21-23nt(如10-15nt),特异性将显著降低,不能保证不与细胞内非靶向基因相互作用,如远远大于21-23nt,互补序列可能延伸,超出抑制范围.RNAi基因表达的效应可以突破细胞界限,在不同细胞甚至生物体间长距离传递和维持,并可传递给子一代



2双链RNA的构建
双链RNA可先在体外构建好,用脂质体转染细胞.但有些细胞脂质体转化效果差,转化到细胞内的双链RNA半衰期短.而先在体外构建能表达双链RNA的载体,再将载体转到细胞内合成出双链RNA,不但能增加有效转染细胞的种类,而且在长期稳定表达载体的细胞株中,双链RNA能够长期发挥阻断基因的作用.构建双链RNA表达载体,使用RNA多聚酶Ⅲ指导RNA的合成.因为RNA多聚酶Ⅲ有明确的启始和终止序列,当RNA多聚酶Ⅲ遇到连续5个胸腺嘧啶时,他指导的转录就会终止,且转录产物在第二个尿嘧啶处被切下来,因此合成的RNA无polyA尾.U6启动子能被RNA多聚酶Ⅲ识别,合成出RNA.Suietal用Bluescript作为载体,RNA多聚酶Ⅲ可识别的U6作为启动子,从绿色荧光蛋白(GFP)的基因上选择了一个21个核苷酸的片断(片断1),将其插入到Bluescript载体中.然后合成出片断1的反向重复序列,并在其后加了5个胸腺嘧啶,称为片断2.他们将片断2接到Bluescript载体中片断1的后面,将载体转移到细胞中后,转录出的RNA由于具有回文序列,会形成一个发卡样结构,从而得到了双链RNA.片断后面加了5个胸腺嘧啶,RNA转录到这个位置时就会终止.而且转录出的RNA形成发卡样结构后,会在3’端形成2个突出的尿嘧啶,这类似于天然的siRNA,因而有利于双链RNA诱发RNAi.RNA多聚酶Ⅲ亦识别H1-RNA启动子.在H1-RNA启动子后面接上能形成发卡样结构的反向互补序列,将此载体转入细胞后也能在细胞内合成dsRNA.T7也可作为启动子合成dsRNA.将PCR产物用NotI酶切后自身连结,回收正向片断和反向片断连结形成的具有反转重复序列的片断,接到pGEMTeasy载体上,就构建成了可以表达dsRNA的载体.用此载体可先在体外合成dsRNA,或将其转入到细胞内合成dsRNA.在后一种情况下,还须将能表达T7RNA多聚酶的载体也一起转入到细胞中,以提供能识别T7启动子的RNA多聚酶.腺病毒是体内转基因的常用载体.Xiaetal用腺病毒做载体,在体内和体外表达dsRNA,并成功的阻断了基因的表达.




RNAinterference(RNAi)isamechanisminmolecularbiologywherethepresenceofcertainfragmentsofdouble-strandedRNA(dsRNA)interfereswiththeexpressionofaparticulargenewhichsharesahomologoussequencewiththedsRNA.RNAiisdistinctfromothergenesilencingphenomenainthatsilencingcanspreadfromcelltocellandgenerateheritablephenotypesinfirstgenerationprogenywhenusedinCaenorhabditiselegans.

BeforeRNAiwaswellcharacterized,itwascalledbyothernames,includingposttranscriptionalgenesilencingandtransgenesilencing.Onlyafterthesephenomenawerecharacterizedatthemolecularlevelwasitobviousthattheywerethesamephenomenon.

TheuseofRNAtoreduceexpressioninplantshasbeenacommonprocedureformanyyears.Single-strandedantisenseRNAwasintroducedintoplantcellsthathybridizedtothecognate,single-stranded,sensemessengerRNA.WhilescientistsfirstbelievedthattheresultingdsRNAhelixcouldnotbetranslatedintoaprotein,itisnowclearthatthedsRNAtriggeredtheRNAiresponse.TheuseofdsRNAbecamemorewidespreadafterthediscoveryoftheRNAimachinery,firstinpetuniasandlaterinroundworms(C.elegans).


RNAi原理图解
http://lddljf.stedu.net/Article_Show.asp?ArticleID=1974


RNAi知识介绍powerpoint
1http://www.biox.cn/content/20050519/13420.htm
2http://www.biox.cn/content/20050519/13422.htm
3http://www.biox.cn/content/20050519/13423.htm
4http://www.biox.cn/content/20050519/13425.htm
5http://www.biox.cn/content/20050519/13426.htm
6http://www.biox.cn/content/20050519/13429.htm
7http://www.biox.cn/content/20050519/13431.htm
8http://www.biox.cn/content/20050519/13433.htm
9http://www.biox.cn/content/20050519/13434.htm参考资料:任玥欣,宋于刚,陈学清.RNAi研究进展.世界华人消化杂志2004;12(3):748-750http://www.wjgnet.com/1009-3079/12/748.asp

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