【正文】 作進(jìn)程大大加快。 ＴｕｓｃｈｌＴ ,ＺａｍｏｒｅＰＤ ,ＬｅｈｍａｎｎＲ ,ｅｔａｌ [Ｊ ].ＧｅｎｅｓＤｅｖ ,1999,13:3191～ 3197 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 ? 2022年 5月 ,美國(guó)科學(xué)家Ｌｉｎｄｅｎｂａｃｈ等報(bào)道 ,采用 21個(gè)核苷酸雙鏈ＤＮＡ形成雙鏈ＲＮＡ ,加入到感染艾滋病病毒的細(xì)胞中 ,24ｈ后 ,可減少艾滋病病毒基因表達(dá) 90%以上 ,這種雙鏈ＲＮＡ可阻斷艾滋病病毒感染培養(yǎng)的細(xì)胞。ｓｉＲＮＡ的序列專一性要求非常嚴(yán)謹(jǐn) ,與靶ｍＲＮＡ之間一個(gè)堿基錯(cuò)配都會(huì)顯著削弱基因沉默的效果。 ? 來自于冷泉港Ｈａｎｎｏｎ研究組和麻省醫(yī)學(xué)院的Ｂａｒｔｅｌ研究組分別利用果蠅培養(yǎng)細(xì)胞和果蠅胚胎 ,將外源ｄｓＲＮＡ轉(zhuǎn)染果蠅細(xì)胞Ｓ 2或?qū)⒅苯蛹尤肱咛ヌ崛∥?,同樣發(fā)現(xiàn)與西紅柿非常相似的結(jié)果 :加入的ｄｓＲＮＡ被特異地切割成 21－ 23ｎｔ的ｄｓＲ ＮＡ ,而且這些具有核酸酶活性的 21－ 23ｎｔ的ｄｓＲＮＡ能夠特異地降解與之同源的ｍＲ ＮＡ ,從而抑制相應(yīng)基因的表達(dá) 。 他們將這種現(xiàn)象稱為 ＲＮＡ干擾 。 ＧｕｏＳ ,ＫｅｍｐｈｕｅｓＫＪ .ＰａｒＬ .[Ｊ ].Ｃｅｌｌ , 1995,81:611620. 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 這個(gè)奇怪的現(xiàn)象直到 3年后 1998才被解開 ——— 華盛頓卡耐基研究院的 Andrew Fire和馬薩諸塞大學(xué)癌癥中心的 Craig Mello首次將雙鏈 dsRNA——— 正義鏈和反義鏈的混合物注入線蟲 ,結(jié)果誘發(fā)了比單獨(dú)注射正義鏈或者反義鏈都要強(qiáng)得多的基因沉默 。 意大利的 Cogoni等 ,將外源類胡蘿卜素基因?qū)腈滄呙?(Neurosporacrassa),結(jié)果轉(zhuǎn)化細(xì)胞中內(nèi)源性的類胡蘿卜素基因也受到了抑制 。 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 隨后幾年 ,另外幾個(gè)植物學(xué)家也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象 。特別可以用于阻斷某些突變基因的表達(dá) ,或者由蛋白過量表達(dá)引起的疾病。 ? 被 Science評(píng)為 2022年最重要的的成果之一 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 RNAi—— 一種新的遺傳工具 ? RNAi是植物、果蠅、線蟲和很可能包括哺乳動(dòng)物在內(nèi)的許多生物抵抗病毒感染和限制轉(zhuǎn)座子運(yùn)動(dòng)的一種自然存在的防御機(jī)制。 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 胞苷 尿苷 胞嘧啶脫氨基變?yōu)槟蜞奏? 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 RNA分子的不穩(wěn)定性 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 RNA分子的高級(jí)結(jié)構(gòu) 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 RNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)具有重要的生物學(xué)功能 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 幾種特殊的 RNA分子和功能 ? siRNA and RNAi ? microRNA 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 RNAi簡(jiǎn)介 ? 一些小的 dsRNA可以高效、特異的阻斷體內(nèi)特定基因表達(dá)，促使 mRNA降解，誘使細(xì)胞表現(xiàn)出特定基因缺失的表型，稱為 RNA干涉（ RNA interference，RNAi，） 。 2) 2‘ OH的化學(xué)作用使 RNA構(gòu)型的選擇范圍受到很大限制， 通常 RNA雙螺旋區(qū)段均在數(shù)十堿基對(duì)以下。 2) RNA分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)使其在生命活動(dòng)中擔(dān)負(fù) 了許多重要的結(jié)構(gòu)和催化功能 。 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 堿基配對(duì)的生物學(xué)意義 1) 遺傳信息的忠實(shí)傳遞； 2) AT鍵能小于 GC鍵能 , A/T順序更易解 鏈 , 因此在需要快速解鏈的區(qū)域 A/T堿 基對(duì)比例較高 ,如啟動(dòng)子區(qū)； 3) A/T堿基對(duì)的平面有點(diǎn)傾斜 , G/C較平 整 . 在周期性重復(fù)的 (A/T)56與 (G/C)46 序列 , DNA分子會(huì)發(fā)生彎曲 . 彎曲 DNA 在基因表達(dá)調(diào)控中具有重要意義。 3) 遺傳密碼的編排具有方向性 , 只有正 鏈才具有編碼功能 。 基因組 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 167。 遺傳的分子基礎(chǔ) 167。 基因組序列的復(fù)雜性 167。 11 基因組 167。 4) 導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄的方向性 . 核苷酸的化學(xué)極性與生物學(xué) 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 DNA雙螺旋的生物學(xué) 1) DNA的雙螺旋使 DNA的復(fù)制復(fù)雜化 , 必需一套解旋機(jī)制 。 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 167。 3) RNA的核苷酸組成中由尿嘧啶取代了 DNA中 的胸腺嘧啶 , 使其不能成為遺傳信息的載體 。 3) 長(zhǎng)鏈 RNA增加了 2‘ OH與磷酸脂鍵互作引起分子斷裂的可 能 , 限制了 RNA長(zhǎng)度的增加，這是 RNA遠(yuǎn)比 DNA分子量小 得多的主要原因。 ? 是體內(nèi)抵御外在感染的一種重要保護(hù)機(jī)制。 ? RNAi可以作為一種簡(jiǎn)單、有效的代替基因敲除的遺傳工具，來制備特定基因缺失表型的個(gè)體 , 從而研究該基因的功能 .它正在功能基因組學(xué)領(lǐng)域掀起一場(chǎng)真正的革命 ,并將徹底改變這個(gè)領(lǐng)域的研究步伐 ,為此被 SCIENCE評(píng)為 2022年最重要的科研成果之一。 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 共抑制現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) ＲＮＡｉ研究的早期線索早在 20多年前 ,來自于美國(guó)和荷蘭的兩個(gè)轉(zhuǎn)基因植物實(shí)驗(yàn)組 Richjensen和同事 ,在對(duì) 矮牽牛 (petunias)進(jìn)行的研究中有個(gè)奇怪的發(fā)現(xiàn) :將一個(gè)能產(chǎn)生色素的基因臵于一個(gè)強(qiáng)啟動(dòng)子后 ,導(dǎo)入矮腳牽牛中 ,試圖加深花朵的紫顏色 ,結(jié)果沒看到期待中的深紫色花朵 ,多數(shù)花成了花斑的甚至白的 。 如 Santa等 ,將番茄病毒Ｘ復(fù)制所需的復(fù)制酶基因?qū)霟煵葜?,以阻斷病毒的生活周期而控制病毒的生長(zhǎng) ,但有些煙草表現(xiàn)出抗病毒的特性 ,而另外一些則相反 。而在 真菌 轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)中這種 共抑制現(xiàn)象被稱為 “ quelling”。 將體外轉(zhuǎn)錄得到的單鏈ＲＮＡ純化后注射線蟲時(shí) ,基因抑制效應(yīng)變得十分微弱 ,而經(jīng)過純化的雙鏈ＲＮＡ能夠高效地特異性阻斷同源基因的表達(dá) 。 ＦｉｒｅＡ ,ＸｕＳ ,ＭｏｎｔｇｏｍｅｒｙＭＫ ,ｅｔａｌ [Ｊ ].Ｎａｔｕｒｅ ,1998,391:806～ 811. 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 ? ＲＮＡｉ潛在的作用促使 Fｉｒｅ和Ｔｉｍｍｏｎｓ繼續(xù)實(shí)驗(yàn) ,將一種能夠表達(dá)與ｕｎｃ 22 基因同源的雙鏈ＲＮＡ的基因工程細(xì)菌喂食線蟲 ,結(jié)果線蟲表現(xiàn)出類似ｕｎｃ 22缺陷的表型。 .Ｎａｔｕｒｅ ,2022,404(6775):293— 296 ＺａｍｏｒｅＰＤｅｔａｌ .Ｃｅｌｌ ,2022,101(1):25— 33 基因組學(xué) 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 向太和 核酸酶 (Ｄｉｃｅｒ ) ,Ｈａｎｎｏｎ研究組從果蠅中成功地分離出能特異 切割ｄｓＲＮＡ的ＲＮａｓｅ Ⅲ 家族核酸酶 (Ｄｉｃｅｒ )。他們還發(fā)現(xiàn)： 30ｂｐ的ｄｓＲＮＡ引起的阻抑效應(yīng)是廣泛的 ,非特異性的。 7月 ,Ｎｏｖｉｎａ等用ＲＮＡｉ技術(shù)實(shí)現(xiàn)了ＨＩＶ 1病毒的阻抑。可以預(yù)見 ,ＲＮＡｉ作為一種快速關(guān)閉基因的途徑 ,將會(huì)越來越多地用于哺乳動(dòng)物基因研究。因此 ,ＲＮＡｉ普遍存在于各種生物 ,具有抗病毒 、 穩(wěn)定轉(zhuǎn)座子及監(jiān)控異常表達(dá)ｍＲＮＡ的生物學(xué)功能 。 相對(duì)很少量的 dsRNA分子 （ 數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于內(nèi)源 mRNA的數(shù)量 ） 就能產(chǎn)生強(qiáng)烈的 RNAi效應(yīng) ， 產(chǎn)生類似基因 “ 剔除 ” 的效果 。dsRNA介導(dǎo) RNAi不僅在導(dǎo)入部位產(chǎn)生抑制效應(yīng) ， 而且可以跨越細(xì)胞界限在不同細(xì)胞間長(zhǎng)距離傳遞和維持 。 ? 2022年 Fairbairn DJ等報(bào)道利用 HDRNAi技術(shù)，對(duì)爪哇根結(jié)線蟲的轉(zhuǎn)錄因子 MjTis11基因進(jìn)行 RNAi，通過煙草傳遞 RNAi分子，穩(wěn)定沉默了取食轉(zhuǎn)基因煙草的線蟲相關(guān)基因。 11 基因組 167。鋅指結(jié)構(gòu)（ zinc finger）即是一種十分常見的蛋白質(zhì)基序。螺旋 環(huán) 螺旋 (helixloop helix) 也是一種蛋白質(zhì)基序，是許多鈣結(jié)合蛋白質(zhì) （ calciumbinding protein）的固有結(jié)構(gòu)。還可根據(jù)觀測(cè)到的蛋