RNAi技术在分子生物学领域的应用前景和存在的问题
什么是RNAi?
RNA干扰(RNA interference,缩写为RNAi)是指一种分子生物学上由双链RNA诱发的基因沉默现象,其机制是通过阻碍特定基因的转录或翻译来抑制基因表达。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。
与其它基因沉默现象不同的是,在植物和线虫中,RNAi具有传递性,可在细胞之间传播,此现象被称作系统性RNA干扰(systemic RNAi)。
在秀丽隐杆线虫上实验时还可使子一代产生基因突变,甚至于可用喂食细菌给线虫的方式让线虫得以产生RNA干扰现象。RNAi现象在生物中普遍存在。2006年,安德鲁法厄(Andrew Z. Fire)与克雷格梅洛(Craig C. Mello)由于在秀丽隐杆线虫的RNAi机制研究中的贡献而共同获得诺贝尔生理及医学奖。
扩展资料
RNA干扰现象是1990年由约根森(Jorgensen)研究小组在研究查尔酮合成酶对花青素合成速度的影响时所发现,为得到颜色更深的矮牵牛花而过量表达查尔酮合成酶,结果意外得到了白色和白紫杂色的矮牵牛花,并且过量表达查尔酮合成酶的矮牵牛花中查尔酮合成酶的浓度比正常矮牵牛花中的浓度低50倍。
约根森推测外源转入的编码查尔酮合成酶的基因同时抑制了花中内源查尔酮合成酶基因的表达。
1992年,罗马诺(Romano)和Macino也在粉色面包霉菌中发现了外源导入基因可以抑制具有同源序列的内源基因的表达。
1995年,Guo和Kemphues在线虫中也发现了RNA干扰现象。
1998年,安德鲁法厄(AndrewZ.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相比正义或反义RNA显示出了更强的抑制效果。
从与靶mRNA的分子量比考虑,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。
并且将这种现象命名为RNA干扰。
2006年,安德鲁法厄与克雷格梅洛(CraigC.Mello)由于在RNAi机制研究中的贡献获得诺贝尔生理及医学奖。
参考资料来源:百度百科-RNA干扰
rnai指RNA干扰
RNA干扰(RNA interference, RNAi)是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。基因沉默,主要有转录前水平的基因沉默(TGS)和转录后水平的基因沉默(PTGS)两类:TGS是指由于DNA修饰或染色体异染色质化等原因使基因不能正常转录;PTGS是启动了细胞质内靶mRNA序列特异性的降解机制。有时转基因会同时导致TGS和PTGS。
扩展资料:
1992年,罗马诺(Romano)和Macino也在粗糙链孢霉中发现了外源导入基因可以抑制具有同源序列的内源基因的表达。
1995年,Guo和Kemphues在线虫中也发现了RNA干扰现象。
1999年,Hamilton等首次在PTGS植株中发现了长度为25nt的RNA中间产物。2000年,Zamore和Hammond等使用体外培养的果蝇细胞进行研究发现,外源性dsRNA通过耗能过程降解成21-23nt的小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)引发RNAi。
参考资料来源:百度百科- rnai
参考资料来源:百度百科- rna
1.RNAi的定义
目前对RNAi (RNA interference)的定义有很多种,不同的资料对其定义的侧重点也不尽相同,如果将RNAi看作一种生物学现象,可以有以下定义:① RNAi是由dsRNA介导的由特定酶参与的特异性基因沉默现象,它在转录水平、转录后水平和翻译水平上阻断基因的表达。② RNAi是有dsRNA参与指导的,以外源和内源mRNA为降解目标的转基因沉默现象。具有核苷酸序列特异性的自我防御机制,是一种当外源基因导入或病毒入侵后,细胞中与转基因或入侵病毒RNA同源的基因发生共同基因沉默的现象。
如果将其作为一门生物技术,则定义为:① RNAi 是指通过反义RNA与正链RNA 形成双链RNA 特异性地抑制靶基因的现象,它通过人为地引入与内源靶基因具有相同序列的双链RNA(有义RNA 和反义RNA) ,从而诱导内源靶基因的mRNA 降解,达到阻止基因表达的目的。② RNAi是指体外人工合成的或体内的双链RNA(dsRNA)在细胞内特异性的将与之同源的 mRNA降解成21nt~23nt 的小片段,使相应的基因沉默。③ RNAi是将与靶基因的mRNA 同源互补的双链RNA(dsRNA ) 导入细胞,能特异性地降解该mRNA ,从而产生相应的功能表型缺失, 属于转录后水平的基因沉默(post - transcriptional gene silence , PTGS)。
各种不同定义虽然说法不同,但所描述事实是大体相同的,简单地可以说,RNAi就是指由RNA介导的基因沉默现象。
孔雀鱼 下小鱼饲养问题
我家的小鱼下了!小小鱼! 要怎么饲养难!~~ 我买了点红线虫和饲料! 是喂着个好还是 喂红虫! 还有就是!买的线虫好讨厌每天都给它换水 臭的要命! 有什么好办法 处理这个线虫吗?这里所说的线虫特指秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)是一种很小的蠕虫。秀丽隐杆线虫已经成为现代发育生物学、遗传学和基因组学研究的重要模式材料.其成体长仅1mm ,全身透明, 以细菌为食,居住在土壤中,全身共有959个细胞,性别为雌雄同体或雄性。整个的生命周期仅3天。野生型线虫胚胎发育中细胞分裂和细胞系的形成具有高度的程序性,这样就便于对其发育进行遗传学分析。一个成体的蠕虫仅由959个细胞组成。由一个受精卵发育成为成熟的成体只要EQlBFbSVs二天多一点(25℃时需52小时)。从卵到成体每个细胞的命运以及它们沿着一定的程序,在特定时间的分裂和迁移都已搞得十分清楚。
C.elegans有很多有趣的特点,它是一个染色体数很少的二倍体,2n=12(有一对性染色体和5对常染色体),其基因组也很小,仅有8107bp,约为人类基因组的3%,约有13,500个基因。在真核生物中基因都是产生单顺反子mRNA,但唯有C.elegans与原核相似,有25%左右的基因产生多顺反子mRNA(Polycistronic mRNA),此和它们通过反式剪接使下游基因的到表达有关。还有一个特点是其基因组中非重复序列很高,达到83%,而高等的真核生物都在50%以下,E.coli为100%,看来C.elegans在这些特点上都较接近原核生物,这也反映其在进化中的地位点较为原始。这种蠕虫大部分是XX型,是可以自体受精的两性体(hermaphrodites)大约每500个蠕虫有1个是XO 型的雄体,此是染色体不分离的结果。
2002年诺贝尔生理学或医学奖授予悉尼布雷内等三人,他们获奖的原因是在20世纪60年代初期正确选择线虫作为模式生物,发现器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。布雷内是分子生物学的奠基者之一,他在1965年第一次研究线虫,直到1974年才发表第一篇有关论文,其中经历了长达10年左右默默无闻的基础工作时间。直到20世纪80年代后,线虫研究才逐渐受到国际认可,目前一些国家的科学家已经开始利用布雷内三人的成果,研究可以治疗多种疾病的新方法。
线虫生活在土壤间水层,成虫体全长只有 0.1 公分,因以细菌为食物,所以在实验室中极易培养。又因为全身透明,研究时不需染色,即可在显微镜下看到线虫体内的器官如肠道、生殖腺等;若使用高倍相位差显微镜,还可达到单一细胞的分辨率。
管圆线虫病:食源性寄生虫病的一种,又名嗜酸粒细胞增多性脑膜炎,是由于鼠类的心、肺部寄生的Ascaris lumbricoides,线虫的一种。线虫,即广州管圆线虫幼虫(或成虫)寄生在人的中枢神经系统所致。可发生嗜酸性粒细胞增多性脑膜炎或脑膜脑炎。
线虫种类甚多,可以与昆虫相媲美
我国研究线虫以日夏养花网广州管圆线虫、松材线虫、甘www.rixia.cc薯茎线虫为多 袋形动物门(Aschelminthes)线虫纲(Nematoda)所有蠕虫的通称,不少学者为之另立为一门。系动物界中数量最丰者之一,寄生於动、植物,或自由生活於土壤、淡水和海水环境中,甚至在醋和啤酒这样稀罕的地方亦可见到。已知约有13,000种,营寄生者由於多数具医学、兽医学或经济重要性而被大量研究,营自由生活者则可能只有小部分被鉴定。线虫属两侧对称,体长,通常两端尖,并具透明隔腔(消化道与体壁间充满液体的体腔)。一般为雌雄异体,有些则为雌雄同体(即个体兼具雌雄生殖器官)。大小由肉眼不可见至长7公尺(约23呎)不等,最大者系在鲸体内发现的寄生型。营动物寄生者几乎见于寄主所有器官,惟最常寄生於消化、循环与呼吸系统。部分种类以钩虫、后圆线虫、蛲虫、粪类圆线虫、鞭虫与小线虫等俗称为人所熟知。线虫且为丝虫病、蛔虫病与旋毛虫病等种种疾病的根源。
线虫种类繁多,为害家畜的线虫分属于杆形目、圆形目、蛔虫目、尖尾目、旋尾目、丝虫目、毛首目、膨结目和驼形目。其形态和生活史既有共同点又有某些区别。瑞典卡罗林斯卡医学院宣布,将2006年诺贝尔生理学或医学奖授予两名美国科学家安德鲁菲尔和克雷格梅洛,以表彰他们在分子生物学和遗传信息方面的开创性工作。Andrew Z. Fire和Craig C. Mello发现了RNA干扰机制,论文发表在1998年。这一发现对于防御病毒及寻找疾病的治疗方法极为重要。笔者将从以下几个方面向您介绍06年的诺贝尔生理医学奖。
1.获奖者基本情况
安德鲁菲尔出生于1959年,美国公民,1983年获美国麻省理工学院生物学博士学位,现任斯坦福医学院病理学和遗传学教授。克雷格梅洛出生于1960年,美国公民,1990年获得哈佛大学生物学博士学位,现任马萨诸塞州医学院分子医学教授。
2.获奖成果
科学家们最早在植物(Napoli等,1990)和脉孢菌(Neurospora crassa) (Cogoni和Macino,1997)中发现了dsRNA诱导的RNA沉默现象。RNAi在这些机体中作为抗病毒的防御体系而发挥作用。虽然在上述发现中,转基因病毒可以编码具有沉默功能的基因片断,并在复制过程中产生dsRNA,但针对RNA沉默现象的决定性发现还是由Andrew Fire和Craig Mello首先完成的。早在几年前,在线虫中进行反义RNA实验时,Guo和Kemphues就观察到正义RNA也具有很高的基因沉默活性(Guo和Kemphues,1995)。后来Andrew Fire(安德鲁菲尔)和Craig Mello(克雷格梅洛)通过实验阐明了这一反常现象:将反义RNA和正义RNA同时注射到秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)比单独注射反义RNA诱导基因沉默的效率高10倍。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),这是一个有关控制基因信息流程的关键机制。人们将这一现象命名为RNAi (见综述:Arenz和Schepers,2003)。安德鲁菲尔和克雷格梅洛因为发现这一关键机制而获得诺贝尔生理医学奖。
RNAi的机制:基因所携带遗传信息(即单个基因的具体功能)的传递是通过名为信使RNA的分子进入细胞蛋白合成“工厂”而实现的,而基因功能的研究方法一直是研究工作的拦路虎。安德鲁菲尔和克雷格梅洛通过线虫实验证实:某些分子触发了特定基因上RNA的破坏,导致蛋白无法合成,出现“基因沉默”,而这一过程便被称为RNAi。天然的RNAi现象存在于植物动物和人类等真核生物的体内,在调解基因活力和预防病毒感染方面起到重要作用。同时他们还发现了有效关闭基因表达的方法,这样当某一特定基因被“沉默”后,其功能便反向的体现出来了。
3.研究成果的应用价值
关于RNA的功能,以前教科书上大概有三种,一种是作为信使RNA(mRNA), 是gene转录的直接产物,接下来翻译成蛋白质。所有的蛋白质都是这样合成的。另外是转运RNA(tRNA), 蛋白合成的时编码和运送氨基酸到核糖体。还有一些具有催化作用的RNA, 比如核糖体的构成成分就有RNA,它们起催化作用。但是RNAi(RNA interference)的发现,揭示了RNA的另外一个重大功能:调节gene的表达(这给gene表达的调控也增加了一个全新的概念)。
2001年,随着人类基因组测序的完成,针对其它多种生物的基因组测序计划也相继开展起来。在未来的一段时间内,科学界将不会出现比人类基因组测序更瞩目的技术。有人将人类基因组测序称为“21世纪科学发展史上的里程碑”、“生物学领域最重要的成就之一”。然而时隔不久,同一年在哺乳动物中发现的RNAI掀起了一场风暴,而且愈演愈烈。《Science》杂志将RNAi称为“2002年的重大突破”(Couzin,2002)。然而,更加令人吃惊和兴奋的是,4年以后的今天,这项技术的始作俑者,安德鲁菲尔和克雷格梅洛就因此获得2006年诺贝尔医学奖。一项全新的技术在提出后短短几年就得到诺贝尔奖的青睐和肯定,此前是绝无仅有的,这也足见RNAi在医学领域的开创性意义和极大的应用前景。随着人们对多种生物体基因组序列了解的深入,RNAi技术可以帮助我们更细致地了解复杂的生理学过程。RNAi技术与基因组学、蛋白质组学和功能蛋白质组学密切相关,因此, RNAi本身可作为一项实验技术为生物工程及制药业等相关行业服务,从而在更深更广的领域发挥其作用。
植物、动物、人类都存在RNA干扰现象,这对于基因表达的管理、参与对病毒感染的防护、控制活跃基因具有重要意义。RNA干扰已经作为一种强大的“基因沉默”技术而出现。这项技术被用于全球的实验室来确定各种病症哪种基因起到了重要作用。RNA干扰作为研究基因运行的一种研究方法已被广泛应用于基础科学。
RNAi主要通过在转录后(post-transcriptional)水平阻断基因的表达,并借此研究基因的功能。同时它为我们提供了一个治疗疾病的新途径。比如,我们可以按拟定的方式来关闭(shutting off)非必需或致病基因的功能。从理论上说,若能关闭致病基因的表达则很多疾病将被治愈。动物实验已证明,可以通过RNAi的方法使导致血胆固醇升高的基因“沉默”;病毒性疾病,眼疾,心血管代谢性疾病等方面的临床试验也正在进行中;这一方法为病毒性肝炎、艾滋病和肿瘤等人类顽疾的治疗指了一条新路。
线虫有好氧和兼性厌氧的,兼性厌氧者在缺氧时大量繁殖。线虫是污水净化程度差的指示生物。
分子生物学检验技术的应用前景有哪些
1.RNA干扰技术能高效特异地阻断基因的表达,已成为研究蛋白质及其基因功能、细胞信号传导途径、基因治疗和药物开发的理想手段。
2.微RNA与检验医学网生物体阶段性发育密切相关,可以使特异基因在翻译水平受到抑制,在细胞生长和凋亡、血细胞分化、胚胎后期发育等过程中发挥重要作用,还可能与肿瘤发生有关。
二、生物芯片
1.生物芯片特点:高通量、微型化和自动化,能将生命科学研究中的许多不连续过程集成于一体。
2.生物芯片必将在基因功能研究、基因诊断、药物筛选和个体化药物治疗等方面扮演重要角色,具有重大的应用潜力。
三、蛋白质组学
当今的研究重点已经开始从揭示生命的遗传信息过渡到对生命活动的直接执行者——蛋白质进行整体水平的研究,蛋白质组学正成为目前揭示生命规律的新的重大热点领域。
1.RNA干扰技术能高效特异地阻断基因的表达,已成为研究蛋白质及其基因功能、细胞信号传导途径、基因治疗和药物开发的理想手段。
2.微RNA与检验医学网生物体阶段性发育密切相关,可以使特异基因在翻译水平受到抑制,在细胞生长和凋亡、血细胞分化、胚胎后期发育等过程中发挥重要作用,还可能与肿瘤发生有关。
二、生物芯片
1.生物芯片特点:高通量、微型化和自动化,能将生命科学研究中的许多不连续过程集成于一体。
2.生物芯片必将在基因功能研究、基因诊断、药物筛选和个体化药物治疗等方面扮演重要角色,具有重大的应用潜力。
三、蛋白质组学
当今的研究重点已经开始从揭示生命的遗传信息过渡到对生命活动的直接执行者——蛋白质进行整体水平的研究,蛋白质组学正成为目前揭示生命规律的新的重大热点领域。
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