RNA干扰
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RNA干扰(RNA_interference，简称RNAi)是指一种分子生物学上由双链RNA诱发的基因沉默现象。与其它基因沉默现象不同的是，RNAi具有传递性，可在细胞之间传播，在秀丽隐杆线虫上实验时还可使子一代产生基因突变。
RNAi与转录后基因沉默(post-transcriptional gene silencing and transgene silencing)在分子水平上被证实是同一种现象。
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[编辑] 定义
RNAi指的是当细胞中导入与内源性mRNA编码区同源的双链RNA时，该mRNA发生降解而导致基因表达沉默的现象。
[编辑] 步骤
RNA干扰过程主要有2个步骤：（1）长双链RNA被细胞源性的双链RNA特异的核酸酶切成21-23个碱基对的短双链RNA，称为小干扰性RNA（small interfering RNA）。（2）小干扰性RNA与细胞源性的某些酶和蛋白质形成复合体，称为RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex,RISC），该复合体可识别与小干扰性RNA有同源序列的mRNA，并在特异的位点将该mRNA切断。
[编辑] 背景
1998年，安德鲁·法厄（Andrew Z. Fire）等在秀丽隐杆线虫（C.elegans）中进行反义RNA抑制实验时发现，作为对照加入的双链RNA相比正链或反链RNA显示出了更强的抑制效果（Fire et al., 1998）。从与靶mRNA的摩尔比考虑，加入的双链RNA的抑制效果要强于理论上1:1配对时的抑制效果，因此推测在双链RNA引导的抑制过程中存在某种扩增效应并且有某种酶活性参与其中。随后，又相继发现具有RNase III活性的Dicer可将长的双链RNA加工成称之为siRNA（small interfering RNA）的21～23nt及３'端突出的短的双链RNA，siRNA与若干个蛋白组成称之为RISC复合物（RNA-induced silencing complex）的RNA蛋白复合物，并由该复合物主导RNAi效应。 2001年，Tuschl等将短的siRNA导入到哺乳动物细胞中并由此解决了在哺乳细胞内导入长的双链RNA时引发的干扰素效应，由此拓展了RNAi在基因治疗上应用前景。RNAi机制普遍存在于生物种中，因此被认为是进化上相对保守的基因表达调控机制。一种假说为，RNAi机制是作为在RNA水平上抵御病毒入侵的防御机制而存在的。目前发现，RNAi机制中的相关一些因子如内源性双链RNA及蛋白因子可以在多种层次上对基因表达进行调控，其范围已经超越了PTGS（post transcriptional gene silencing），如RNAi机制同样参与了转录水平上的基因表达调控过程中。 2006年，安德鲁·法厄与克雷格·梅洛（Craig C. Mello）由于在RNAi机制研究中的贡献获得诺贝尔生理及医学奖。
[编辑] RNAi的分子机制
由外界导入的长的双链RNA首先被称作Dicer并具有RNaseIII活性的RNA酶切割成21~23碱基对的小的双链RNA，这种RNA被称作small interfering RNA(siRNA)，其特征是3'端相对于互补链突出两个碱基。完成上述过程后，siRNA上结合RNAi蛋白因子，并形成称为RISC(RNA-induced silencing complex)的RNA-蛋白复合物。在RISC复合物中，siRNA依赖于ATP／或ATP非依赖性的转换为单链，进而RISC被活化。活化型RISC受已成单链的siRNA引导（guide strand），序列特异性地结合在标靶mRNA上并切断标靶mRNA，引发靶mRNA的特异性分解。迄今为止已鉴定出包括Dicer在内的若干个与RNAi有关的蛋白因子。在果蝇（Drosophila melanogaster）RISC中，已知存在着称为Argonaute2(AGO2)的因子，AGO2蛋白的表达受到抑制时，RNAi效应缺失，也就是说AGO2是果蝇RNAi机制的必须因子。研究表明Argonaute家族蛋白具有RNA切割酶活性（slicer activity），RNAi机制正是由Argonaute家族蛋白的RNA切割酶活性主导。另外，几个RNA解旋酶(RNA helicase)也被鉴定为参与RNAi机制的因子。在秀丽隐杆线虫（C. elegans）的RNAi中必须的因子有EGO１，这是一种RdRP(RNA-dependent RNA Polymerase)，植物中也存在该蛋白同系物。RNAi中RdRP是将标靶mRNA作为模板，以导入的dsRNA(或siRNA)作为引物合成RNA，在细胞内针对于标靶mRNA合成新siRNA的酶。这一反应在一些生物的RNAi中为必须，但RdRP活性在人和果蝇的RNAi中是非必须的，这说明在不同物种之间RNAi机制的基本框架虽然相同，但存在着微妙差异。
[编辑] RNAi在医药研究上的应用
RNAi在基因沉默方面的具有高效性和简单性，所以是基因功能研究的重要工具。大多数药物属于靶标基因（或疾病基因）的抑制剂，因此RNAi 模拟了药物的作用，这功能丢失（LOF)的研究方法比传统的功能获得（GOF)方法更具优势。因此, RNAi 在今天的制药产业中是药物靶标确认的一个重要工具。同时，那些在靶标实验中证明有效的siRNA/shRNA本身还可以被进一步开发成为RNAi药物。
在药物靶标发现和确认方面，RNAi技术已获得了广泛的应用。生物技术公司或制药公司通常利用建立好的RNAi文库来引入细胞，然后通过观察细胞的表型变化来发现具有功能的基因。如可通过RNAi文库介导的肿瘤细胞生长来发现能抑制肿瘤的基因。一旦所发现的基因属于可用药的靶标（如表达的蛋白在细胞膜上或被分泌出细胞外），就可以针对此靶标进行大规模的药物筛选。此外，被发现的靶标还可用RNAi技术在细胞水平或动物体内进一步确认。
在疾病治疗方面，双链小分子RNA或siRNA已被用于临床测试用于几种疾病治疗，如老年视黄斑退化。
[编辑] 参见
- 新药药物靶标开发技术，2006年版，高等教育出版社, ISBN 7-04018953-4
- Recent develpment of RNAi in drug target discovery and validation, Drug Disvoery Today:Technologies.(2006)3:293-300.
- Development of new RNAi therapeutics, Histology and Histopathology. (2007)22:211-217.
