RNA干扰.ppt

2017/7/19
近年来,人们逐渐认识到,基因的沉默(gene silencing)相对于基因的激活(gene activation)而言,也是一种重要的基因表达调控手段。
基因如何激活目前已经研究得比较透彻,但相对而言,人们对基因如何失活、被抑制了解得并不多。
随着这几年RNA干扰(RNA interference, RNAi)和microRNA (miRNA)领域的研究,一种古老、有效的抑制基因表达的机制又一次向我们展示出生命世界的丰富多彩。
RNA沉默----真核细胞基因表达调控的新途径
2017/7/19
为了应对外源遗传物质的侵入,很多物种发展出具有很高特异性防御措施来“消灭”外界入侵的核酸,以阻止它们整合到宿主的基因组或干扰正常的细胞活动,这种核酸诱导的免疫过程的核心就是双链RNA(double-stranded RNA, dsRNA)。
双链RNA的作用机制在于它能够触发不同类型的基因表达的抑制,即基因沉默,统称为RNA沉默(RNA silencing)。RNA沉默是从酵母到人类都保守的一种基因沉默机制。
2017/7/19
转录后水平的基因沉默现象---RNA干扰
RNA干扰现象的发现、作用机制及应用研究在2001~2003年连续三年被Science杂志评为当年十大科学突破,其中2002年位于十大之首;
2003年美国Fortune(财富)杂志将RNA干扰与基因重组技术、单克隆抗体技术并称为生物制药业三大“金矿”。
那么,这座“沉默”的“金矿”是如何被发掘出来的呢?
2017/7/19
1995年,康奈尔大学的S. Guo博士和Kemphues在线虫()中进行反义RNA实验时,意外的发现,对照实验中给线虫注射正义RNA,不但不增加该基因的表达,反而如反义RNA一样,也能特异性的阻断该基因的表达。
这与反义RNA技术的传统解释机制完全相违背,在当时一直无法解释这一现象。正义RNA (sence RNA) 也具有很高的基因沉默活性。
RNAi的发现
2017/7/19
直到1998年,华盛顿卡耐基研究院的Andrew Fire和马萨诸塞大学医学院的Craig Mello才解开这个谜底。他们通过大量的尝试发现,Guo发现的正义RNA对基因的表达抑制,以及过去利用反义RNA技术对基因表达的阻断,都是由体外转录制备的单链RNA中污染的微量双链RNA所引起的。
RNAi的发现
2017/7/19
RNAi的发现
实验:
将纯化后的单链反义RNA注射线虫,结果只有微弱的基因抑制作用。
用纯化的双链RNA(反义RNA和正义RNA)注射线虫,却能高效特异性阻断相应基因的表达,抑制效率比单独注射反义RNA诱导基因沉默的效率高2个数量级。
由此推断,dsRNA触发了高效的基因沉默机制并极大降低了靶mRNA水平(Fire等,1998)。
人们将这一现象命名为RNA干扰,RNAi (Arenz & Schepers,2003)。
2017/7/19
RNAi的发现
1998年,匹兹堡大学的Richard Carthew等人证明RNA干扰现象在果蝇(Drosophila melanogaster)中也存在。
随后的一年时间里,又陆续发现RNA干扰现象也存在于真菌、拟南芥、锥虫、水螅、涡虫、斑马鱼等几乎所有真核生物中。
这说明RNA干扰现象很可能是在真核生物进化的很早期阶段就已经产生了。
2017/7/19
2000年2月,剑桥大学的研究人员发现,在哺乳动物小鼠的早期胚胎中,也有RNA干扰现象。表明RNA干扰也存在于哺乳动物中,同时利用RNA干扰研究人类基因功能和治疗人类疾病提供了希望。
2000年6月,密歇根大学的研究人员又发现RNA干扰在体外培养的细胞系中也能实现,从而使利用RNA干扰技术研究细胞复杂的信号转导途径的生化和分子机制更为便捷。
RNAi的发现
2017/7/19
目前RNAi技术已经进入了生物科学研究的许多领域,成为了一种主要的生物学研究工具,发展得相当迅速,并受到了此次诺贝尔奖评审委员会的青睐,获得2006年诺贝尔奖医学/生理奖。
颁奖委员会评价:“他们发现了控制基因信息流通的基本机制, 解释了困惑这一研究者们许久的难题。”“像在清晨突然打开窗帘,然后一切都一目了然了”。
2006年诺贝尔生理/医学奖
2017/7/19
2006年诺贝尔生理/医学奖获奖者简介
安德鲁·法尔(Andrew Fire)
·1959年出生于美国加利福尼亚州圣克拉拉县
·1983年获美国麻省理工学院生物学博士学位
·现任斯坦福大学斯坦福医学院病理学和遗传学教授