RNA干扰与基因沉默

双链RNA如何触发序列特异性基因沉默——一种防御和调控途径，同时也是一种强大的实验室工具。

Definition

RNA干扰是一种保守的基因沉默途径，其中双链RNA被加工成短的引导RNA，这些引导RNA指导蛋白质复合物与互补的信使RNA结合，导致其裂解或翻译抑制。

Scope

本主题涵盖RNA干扰及相关的小RNA沉默：双链RNA如何触发沉默，其如何被加工成小干扰RNA，沉默效应复合物的作用，以及该途径在抵御病毒和转座子以及基因调控中的生物学作用。它还阐述了RNAi作为实验和治疗策略的应用。内源性微RNA将在非编码RNA主题中更全面地介绍。

Core questions

• 双链RNA如何引起特异性基因沉默？
• 触发RNA如何被加工成小干扰RNA？
• 沉默复合物对靶mRNA有什么作用？
• RNA干扰的自然作用是什么？它在实验室中如何使用？

Key theories

双链RNA作为沉默触发器

Fire和Mello的研究表明，双链RNA比单独的任何一条链都能更有效地以序列特异性方式沉默匹配基因，揭示了RNA干扰是一种明确的调控途径。

引导RNA介导的效应沉默

长双链RNA被切割成短双链体，其引导链编程效应复合物识别互补的信使RNA，将序列特异性与mRNA裂解或抑制相结合。

Mechanisms

核酸内切酶将长双链RNA加工成短干扰RNA双链体，其中一条链作为引导链加载到含有Argonaute蛋白的RNA诱导沉默复合物中。引导RNA与互补的信使RNA碱基配对，当配对广泛时指导其裂解，当配对部分时抑制其翻译。该途径在机制上与内源性微RNA沉默重叠，并且在某些生物体中，可以指导染色质水平的沉默，从而提供针对病毒和移动元件的防御以及基因调控。

Clinical relevance

RNA干扰是研究中敲低基因的标准工具，也是已批准的小RNA疗法的基础；此处作为重要性提供，而非临床指导。

History

Fire和Mello于1998年证明双链RNA在秀丽隐杆线虫中触发了强效、特异性的沉默，从而定义了RNA干扰，并因此获得了2006年诺贝尔生理学或医学奖。此后，该途径的组分和用途得到了迅速发展。

Key figures

• Andrew Fire
• Craig Mello

Seminal works

• fire1998
• alberts2014

Frequently asked questions

什么触发RNA干扰？

与基因匹配的双链RNA；它被加工成短的引导RNA，指导该基因信使RNA的沉默。

为什么RNA干扰在实验室中很有用？

引入匹配的双链RNA或小干扰RNA，使研究人员能够特异性地降低所选基因的表达，以研究其功能。