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RNAi的作用機制及其放大效應
點擊次數：2813 發布時間：2016-6-28
RNAi的作用機制
RNAi 的作用體現在兩種水平上
①轉錄水平。RNA 可以介導DNA 的甲基化(RNA-directed DNA methylation ,RdDM) zui早發現于一種植物的類病毒系統。dsRNA(double-strand RNA) 被降解成21～23 個核苷酸長的小片段RNA 時，這些小的RNA 分子在細胞核可以誘發同源序列的DNA 甲基化 。這種序列特異性的甲基化的信號與RNA-DNA 結合有關 。當dsRNA 含有與啟動子同源的序列，即可使同源靶啟動子序列甲基化，從而使靶啟動子失去功能，導致下游基因沉默。非致病病毒的造成轉錄水平基因沉默相關的RdDMzui先發現于以菜花樣花葉病毒，其35S 啟動子轉錄得到含有胭脂堿合成酶啟動子(NOSpro) 序列的NOSproRNA。在轉基因煙草中，據報告未腺苷酸化的NOSpro dsRNA可以誘導同源NOSpro DNA 的甲基化，并使拷貝在轉錄水平上反式失活。在鏈胞霉屬，DNA 的甲基化可能是異染色質的sirna 介導的組蛋白H3 K9 的甲基化，是由H3 甲基轉移酶催化的 。
②轉錄后水平。⑴特異切割dsRNA 的RNA 酶Ⅲ家族核酸酶Dicer 依賴ATP 切割dsRNA ，將其分解成具有2 個核苷酸的3′懸端(overhang) 的19～21b 小片段的雙鏈siRNA。⑵RISC(RNA 誘導的沉默復合物RNA-induced silence complex) 識別并降解mRNA。RISC 是一種蛋白-RNA 效應器核酸酶復合物。雙鏈siRNA 為RISC 的重要組分，它依賴ATP 解旋導致RISC活化，然后通過Waston-Crick 堿基配對識別底物mRNA 并與之結合，并自siRNA 的3′端將mRNA 切割成小于12nt 的片段使其降解 。對一些人組織因子的試驗表明，幾個不同的siRNA 可以攻擊同一個mRNA 的不同位點。只有一部分siRNA 會導致顯著的基因沉默，這說明在人mRNA 上的siRNA 結合位點可能很少，且不活躍的siRNA 與活躍的siRNA 可逆性競爭。
miRNA
Dicer 酶產生兩類功能特異的小分子RNA：siR2NA 和miRNA(micro-RNA)。Tuschl 等在從果蠅胚胎提取物的長的dsRNA 處理得到siRNA 的同時，得到了16 種20—23個核苷酸大小的短的單鏈RNA。這些RNA 由果蠅基因組編碼并在0—2 周的胚胎內表達。它們具有潛在的調節基因表達的作用，被稱為miRNA 。miRNA 約21 個核苷酸大小，為單鏈結構，大多數miRNA 與底物mRNA 不*配對結合，它們并不改變miRNA 的穩定性，而是通過抑制翻譯來使基因沉默，但目前至少發現一種植物miRNA(miR171) 與底物mRNA*配對，這提示了miRNA 通過RNAi 途徑調節基因表達的可能性 。與siRNA 不同的是，由于miRNA 為單鏈結構，其作用不需要ATP 的存在。
RNAi 的放大效應
由于RNAi 的機制在生物體的效應極其顯著，有研究提示，RNAi 通路應該有相應的放大步驟。放大效應可能的途徑：①通過復制dsRNA 或者siRNA 進行。Nishikura 提出“過渡的RNAi (transitive RNAi) ”的機制，即由原先的靶序列的上游序列延伸形成新的siRNA，繼續降解同源的基因家族成員或者切割mRNA 。②多輪的RISC 效應。③RdRP(RNA 誘導的RNA 多聚酶) 的作用:植物和新秀麗小桿線蟲的dsRNA 誘導的沉默都需要與RdRP 相似的蛋白質的參與 。RNAi 一般在體細胞發揮作用，在ego21 表達細胞一種稱為“隨機降解PCR”的放大模型卻提示RdRP 通過siRNA 引導鏈識別并結合mRNA，產生一種雙鏈RNA 的Dicer酶底物，以產生更多的siRNA。