RNAi的機理與應用（二）

首先，外源的或體內產生的長雙鏈 RNA(long double stranded RNA, dsRNA) 首先被 Dicer 酶降解為長 21 ～ 23bp （堿基對）長度的小分子雙鏈 RNA （稱為小干擾核酸， small interfering RNA, siRNA), 這是一個依賴 ATP 的耗能過程。切割后的 siRNA 具有 3' 兩個核苷酸 TT 突出末端。

然后， siRNA 結合到核糖核酸酶復合物上形成 RNA 誘導的基因沉默復合體（ RISC ， RNA-induced silencing complex ）。該復合體依賴 ATP 釋能而解聚 siRNA 雙鏈成單鏈以激活 RISC 。活化的 RISC 通過由 siRNA 決定的堿基互補配對原理切割具有同源序列的基因轉錄體，最終導致基因沉默效應。

同時， RNAi 過程中又有新的 dsRNA 分子合成 , 當 siRNA 反義鏈識別并結合靶 mRNA 后 , siRNA 反義鏈可作為引物 , 以靶 mRNA 為模板，在依賴于 RNA 的 RNA 聚合酶 (RNA2dependent RNA polymerase , RdRP) 催化下合成新的 dsRNA , 然后由 Dicer 切割產生新的 siRNA , 新 siRNA 再去識別新一組 mRNA, 又產生新的 siRNA, 經過若干次合成切割循環 , 沉默信號就會不斷放大。正是這種稱為靶序列指導的擴增 (target2directed amplification) 機制賦予了 RNAi 的高效性和持久性。

siRNA 作為 RNAi 的中介分子，是一種具有 3' 兩個核苷酸 TT 突出末端的 21 ～ 23bp 大小的雙鏈核糖核酸，通過序列互補配對法則特異性降解目的基因。

RNAi 應用

RNAi 作為一種快速、有效、特異的抑制基因表達的工具， RNAi 的應用主要集中在兩個方面：基因功能的研究、核酸干擾（RNAi）治療。

? 基因功能研究

二十世紀最偉大的生物工程 --- 人體基因組工程，在美國主導和全球共同合作下，歷經 15 年，耗資 300 億美元，于 2000 年成功地將人體基因組的 30 億個基因密碼解析出來。雖然對總數約 3 萬的人體基因的結構己清楚，但對于各種基因產物的功能如何？怎么在人體中發揮作用？哪些和疾病關聯以及如何用于治療疾病等諸如此類的問題還是束手無策。

與此同時，用基因工程學的方法修正或替換缺陷基因的基因療法已成為基礎和臨床醫學研究的熱門課題。而實施基因療法的前提是了解疾病相關基因 , 并用特定技術，如基因敲除 (gene knock-out) 驗證其功能。

借助 RNAi 技術，研究者們可對目標基因進行特異性地表達沉默，通過觀察其表達被抑制后細胞以至生物體從形態到各項生理生化的變化，對該基因的功能及參與的信號網絡進行研究。與其他方法相比， RNAi 技術在基因功能研究上有其獨特的優點 : ①簡單易行 , 容易開展； ②與基因敲除相比，實驗周期短、成本低；③與反義技術相比，具有高度特異性和高效性； ④可進行高通量 (high throughout) 基因功能分析。

? RNAi治療

由于 RNAi 是針對轉錄后階段的基因沉默，相對于傳統基因治療對基因水平上的敲除，整個流程設計更簡便，且作用迅速，效果明顯，為基因治療開辟了新的途徑。其總體思路是通過加強關鍵基因的 RNAi 機制，控制疾病中出現異常的蛋白合成進程或外源致病核酸的復制及表達。

因此，尋找能導致特定基因沉默的 siRNA ，即可以此開發出特異性的高效 siRNA 藥物。目前，多數藥物的作用靶點為蛋白質 , 要研制這類藥物必須對蛋白質的功能和結構有深入了解 , 而研制以 mRNA 為靶點的 RNAi 療法則不會受制于蛋白質結構研究的進展。

RNAi 專業術語

核酸干擾 （RNA interference, RNAi）

核酸干擾是指在進化過程中高度保守的、由雙鏈 RNA ( double-stranded RNA ， dsRNA) 誘發的、同源 mRNA 高效特異性降解的現象。 RNAi 一經發現，迅速成為生物學研究領域最為活躍的熱點之一，《 Science 》在 2001 年將其列為十大科學成就之一， 2002 年又將其列為十大科技之首； 《 Nature 》也將 siRNA 評為 2002 年度最重要的科技發現之一； 2006 年發現 RNAi 機理的兩位美國科學家法爾和梅洛獲得諾貝爾醫學獎。

RNAi 技術可以特異性剔除或關閉特定基因的表達，是一種快速、有效、特異的抑制基因表達的工具，已被廣泛 用于探索基因功能、病毒性疾病（主要是艾滋病和肝炎）及惡性腫瘤的基因治療領域。一方面， RNAi 是基因功能檢驗的試金石，利用 RNAi 技術可以大幅度縮短人類對人類基因功能與作用的了解和認識的時間；另一方面，可以利用 RNAi 技術獲得使致病基因失活的新型基因藥物，即 siRNA 藥物。

小干擾核酸（siRNA）

小干擾核酸（英文縮寫：siRNA ；中文簡稱：小核酸）是帶有特定基因密碼的雙鏈短小核酸，一般長度為 21-23bp （堿基對）。 通俗地講，一個基因通常含有有數千個 bp ， siRNA 是其中長度為 21 ～ 23bp 的某一段特異序列。

siRNA 可以克隆到 siRNA 表達載體，其功能是在哺乳動物細胞內和特定靶基因的信使核糖核酸（ mRNA ）結合，使之降解，失去靶基因表達而“沉默”下來，即“關閉”該基因的功能。這種 siRNA 降解 mRNA 從而阻斷特定蛋白質合成的機制即為核酸干擾（ RNAi ）。