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1、An RNA-directed nuclease mediates post-transcriptional gene silencing in Drosophila cells 果蝇细胞中RNA指导的核酸酶调节的转录后基因沉默这是我的理解:本文章于2000年一月26日接收。2006年诺贝尔生理及医学奖授予该方面的研究。RNAi机制现在已研究比较透彻。文章主要讲的是RNA干扰(RNA interference)的早期发现阶段的相关研究。2000年 Hammond等使用体外培养的果蝇细胞进行研究发现了:外源性dsRNA通过耗能过程降解成小干扰RNA引发RNAi。RNAi mechanism :病
2、毒基因、人工转入基因、转座子等外源性基因随机整合到宿主细胞基因组内,并利用宿主细胞进行转录时,常产生一些dsRNA。宿主细胞对这些dsRNA迅即产生反应,其胞质中的核酸内切酶Dicer将dsRNA切割成多个具有特定长度和结构的小片段RNA(大约2123 bp),即siRNA。siRNA在细胞内RNA解旋酶的作用下解链成正义链和反义链,继之由反义siRNA再与体内一些酶(包括内切酶、外切酶、解旋酶等)结合形成RNA诱导的沉默复合物(RNA-induced silencing complex,RISC)。RISC与外源性基因表达的mRNA的同源区进行特异性结合,RISC具有核酸酶的功能,在结合部位
3、切割mRNA,切割位点即是与siRNA中反义链互补结合的两端。被切割后的断裂mRNA随即降解,从而诱发宿主细胞针对这些mRNA的降解反应。siRNA不仅能引导RISC切割同源单链mRNA,而且可作为引物与靶RNA结合并在RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRP)作用下合成更多新的dsRNA,新合成的dsRNA再由Dicer切割产生大量的次级siRNA,从而使RNAi的作用进一步放大,最终将靶mRNA完全降解。你因该可以看懂,就是通过小RNA片段序列互补识别,来决定mRNA降解的特异性,之后产生的次级小RNA加强特异降解,最终该基因的mRNA全部或大部分被
4、讲解,使其功能丧失,因为在mRNA水平,因此叫转录后的基因沉默PTGS(post-transcriptional gene silencing )RNAi 可能是生物自身基因调节的一种机制,也可能是生物体防御外来核酸入侵的一种方式,比如在植物中,它没有免疫系统,但RNAi可以 起到一种分子免疫作用,病毒侵染植物后会进行大量的核酸复制,其间必然形成双链RNA(dsRNA),而dsRNA一旦形成,就会引发植物体内的dicer 酶的切割,进而引发 RNAi机制,讲解病毒核酸。这也应该是长期进化的选择的结果吧,之后还有病毒会产生沉默抑制现象,抑制植物对其核酸的降解,他们是相互生存竞争中逐渐进化的。人们
5、发现后利用这种现象做基因功能敲除技术,你可以了解一下VIGS(病毒诱导的基因沉默),估计你导师可能想用RNAi做基因敲除来研究细胞中某基因的功能。你也可以查查Cas9 (小猛她们假期就做的这个)利用CRISPR方法引导Cas9 进行基因组的编辑,定点打靶。你文章中的实验为证明RNAi现象用果蝇S2细胞做的验证实验:实验一:lacZ (外源基因)基因的敲出首先将lacZ基因转入果蝇S2细胞,然后导与lacZ基因(在特定底物培养基上可呈现蓝斑)序列相似的300nt的dsRNA同时用CD8基因的dsRNA做负对照只有IacZ dsRNA 导入后会导致IacZ功能的丧失(几乎无蓝斑)Assay 2:c
6、yclinE (内源基因)基因的沉默Cyclin(控制细胞S期)起始540nt的dsRNA/ IacZ dsRNA (Ck)可见Cyclin dsRNA细胞周期停滞不能越过S期进入G2,而IacZ dsRNA 正常Assay 3:mRNA level to prove gen was silenced用Northen探针杂交法检测总RNA中被dsRNA沉默的mRNA含量cyclinE/fizzy/cyclinA的mRNA明显减少,这也说明它是转录后沉默实验1.2.3都是体内实验,之后作者开展了体外RNAi现象证明:Assay 4 :proved RNAi in vitro将导入cycE与Iac
7、Z的S2细胞胞浆提取液加入到cycE与IacZ转录反应体系中(不同时间间隔),看其是否能抑制其mRNA的合成cycE 转录的过程可被抑制,而IacZ的转录很稳定Assay 5 : Explorate the appropriate size of dsRNa for RNAi 不同时间段,不同dsRNA 长度探究发生RNAi的最适dsRNA长度同样是用Northern检测的吧,条带越弱说明mRNA被讲解越严重Assay 6 : RISC复合物(小RNA与核糖核蛋白的复合物)的底物要求通过Northern检测目标mRNA的有无,判断某种第五是不是RISC形成所必须的,只有RISC的形成才能降解靶
8、mRNA Assay 7 : To demonstrate that RISC cintains a guide RNA他们用的什么色谱分析,阴离子交换的方法分离RISC的成分,又用Northern检测目标mRNA的存在,我也没看特别懂这是2000年的文章,里面说的一些uncertain现在很多都certain了,但是听老师说用RNAi做基因敲除得其缺失突变体如VIGS技术好像还不是很成熟,其这些都是生命科学的常规研究方法,无论你做什么植物/动物还是细胞。尤其是现在后基因组时代的到来,伴随各物种全基因组的测序,我们今后很长一段时间要做的工作就是探究这些海量基因的功能,我是这么想的,所以没准真会考bioinformatics。在实验室注意安全尤其接触那些有毒的药品,保护好自己。 come on . Saturday September 21 2013 yjl