PNAS驚人發(fā)現(xiàn)：沉默基因的RNA可直接遺傳(真核生物的RNA攜帶著遺傳信息嗎)

PNAS驚人發(fā)現(xiàn)：沉默基因的RNA可直接遺傳

2016年10月22日訊 近年來人們發(fā)現(xiàn)，父母的生活經(jīng)歷會對后代產(chǎn)生顯著的影響。營養(yǎng)不良、接觸毒素或罹患疾病會改變父母的基因表達模式，這種改變在某些情況下能傳遞給下一代。然而，這種非基因遺傳機制一直是一個謎。

馬里蘭大學的研究人員在美國國家科學院院刊PNAS雜志上發(fā)表文章指出，非基因遺傳機制其實可能非常簡單。他們在線蟲中首次觀察到，沉默基因的雙鏈RNA（dsRNA）可直接傳遞給下一代。這些dsRNA的基因沉默效果也得以延續(xù)。

“這是首次看到dsRNA傳遞給后代，”文章資深作者，助理教授Antony Jose說。“過去人們推測，dsRNA可能改變了父母的遺傳物質(zhì)，改變后的遺傳物質(zhì)再傳給下一代。但我們的研究顯示，RNA跨世代傳遞根本就不需要中間人。”

研究人員將帶有熒光標記的dsRNA引入線蟲循環(huán)系統(tǒng)。他們發(fā)現(xiàn)，這些熒光RNA從循環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到卵子里等待受精。這些dsRNA與親本基因不匹配，不能沉默親本的基因。但如果線蟲后代從另一個親本那里獲得了與dsRNA匹配的基因，相應(yīng)基因就會被沉默。這說明，在某些情況下dsRNA的基因沉默效果可以跨代遺傳。

在受精過程中胚胎會獲得兩份遺傳物質(zhì)，一份來自于父親，一份來自于母親。不過，胚胎只從母親那里遺傳線粒體，從父親那里獲取中心粒。上世紀三十年代以來，卵母細胞丟失中心粒的現(xiàn)象一直是個謎。葡萄牙IGC的研究團隊現(xiàn)在終于揭示了其中的關(guān)鍵機制，這項研究于五月二十六日發(fā)表在Science雜志上。

表觀遺傳學修飾能在不改變DNA序列的情況下調(diào)控基因的表達。今年三月Nature Genetics雜志發(fā)表的一項研究證實，父母的行為會通過表觀遺傳影響孩子的健康?？茖W家們發(fā)現(xiàn)，雖然不良飲食習慣沒有引入基因突變，但它的健康影響能通過卵子和精子延續(xù)到下一代。

去年年底哥本哈根大學的一項研究顯示，男性體重會影響精子中的遺傳信息。肥胖男性和精瘦男性的精子存在顯著的表觀基因組差異。這項研究首次在肥胖男性的精子中鑒定了表觀遺傳學改變。這意味著男性可以通過精子將生活環(huán)境的信息傳遞給后代，甚至影響孩子的肥胖幾率。這種機制在進化上很有意義，因為食物可用性信息能使后代具備一定的優(yōu)勢。

真核生物的RNA攜帶著遺傳信息嗎

這句話是正確的。
細胞結(jié)構(gòu)的生物（不管是原核細胞還是真核細胞），遺傳物質(zhì)為DNA；部分病毒（DNA病毒——T2噬菌體、乙肝病毒等），遺傳物質(zhì)也為DNA。還有一部分病毒（RNA病毒——SARS病毒、HIV病毒等），遺傳物質(zhì)為RNA。
也就是說DNA和RNA都攜帶遺傳信息。RNA是DNA轉(zhuǎn)錄得來的。DNA在轉(zhuǎn)錄出RNA時按照半保留半復(fù)制和堿基互補原則。每個mRNA都能逆轉(zhuǎn)錄成為唯一對應(yīng)的DNA，所以mRNA攜帶有遺傳信息。 構(gòu)建基因的cDNA文庫時就是采用的RNA逆轉(zhuǎn)錄的方法。（知識所限，有錯誤請?zhí)嵝?，謝謝）

RNA病毒是否也具有基因?

級別：三年級
高中課本是針對高中生的,基因的定義有局限性!RNA病毒中遺傳效應(yīng)RNA也是基因.參考資料：
在初中生物學課本中,把基因定義為“染色體遺傳物質(zhì)中決定生物性狀的小單位”.高中生物學課本則把基因定義為“有遺傳效應(yīng)的DNA片段”.在最具權(quán)威的2000年版《中國大百科全書》中,基因的定義是“含特定遺傳信息的核苷酸序列,是遺傳信息的最小功能單位”.在最近幾年出版的外文版和部分中文版的分子生物學和分子遺傳學書籍中又給出了新的答案.
　　從上述基因研究的最新進展可以看出,基因不僅在功能上多種多樣,在結(jié)構(gòu)上也是五花八門,因此,給它下一個非常準確和永遠適用的定義是相當困難的.根據(jù)目前所掌握的知識,從分子生物學的角度,可以把基因定義為“能夠表達出一個有功能的多肽鏈或功能RNA分子的核酸序列”.這里,“RNA分子”是指rRNA和tRNA.“核酸序列”主要指DNA,對于RNA病毒來說則指染色體RNA.這個定義較確切地表述了基因的本質(zhì)和功能,已經(jīng)被絕大多數(shù)學者所接受.所以我認為,這個定義能夠為中學生所理解,特別是高中學生.

RNA干擾技術(shù)和反義核酸技術(shù)哪個的基因沉默

rnai

RNAi (RNA interference) 即RNA干涉，是近年來發(fā)現(xiàn)的在生物體內(nèi)普遍存在的一種古老的生物學現(xiàn)象，是由雙鏈RNA（dsRNA）介導(dǎo)的、由特定酶參與的特異性基因沉默現(xiàn)象，它在轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平和翻譯水平上阻斷基因的表達。

RNAi的定義

目前對RNAi (RNA interference)的定義有很多種，不同的資料對其定義的側(cè)重點也不盡相同，如果將RNAi看作一種生物學現(xiàn)象，可以有以下定義：① RNAi是由dsRNA介導(dǎo)的由特定酶參與的特異性基因沉默現(xiàn)象,它在轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平和翻譯水平上阻斷基因的表達。② RNAi是有dsRNA參與指導(dǎo)的，以外源和內(nèi)源mRNA為降解目標的轉(zhuǎn)基因沉默現(xiàn)象。具有核苷酸序列特異性的自我防御機制，是一種當外源基因?qū)牖虿《救肭趾?，細胞中與轉(zhuǎn)基因或入侵病毒RNA同源的基因發(fā)生共同基因沉默的現(xiàn)象。
如果將其作為一門生物技術(shù)，則定義為：① RNAi 是指通過反義RNA與正鏈RNA 形成雙鏈RNA 特異性地抑制靶基因的現(xiàn)象,它通過人為地引入與內(nèi)源靶基因具有相同序列的雙鏈RNA(有義RNA 和反義RNA) ,從而誘導(dǎo)內(nèi)源靶基因的mRNA 降解,達到阻止基因表達的目的。② RNAi是指體外人工合成的或體內(nèi)的雙鏈RNA（dsRNA）在細胞內(nèi)特異性的將與之同源的 mRNA降解成21nt～23nt 的小片段，使相應(yīng)的基因沉默。③ RNAi是將與靶基因的mRNA 同源互補的雙鏈RNA(dsRNA ) 導(dǎo)入細胞,能特異性地降解該mRNA ,從而產(chǎn)生相應(yīng)的功能表型缺失, 屬于轉(zhuǎn)錄后水平的基因沉默(post - transcriptional gene silence , PTGS)。
各種不同定義雖然說法不同，但所描述事實是大體相同的，簡單地可以說，RNAi就是指由RNA介導(dǎo)的基因沉默現(xiàn)象。

原理
最近由于RNA干擾（RNA interference，RNAi）的發(fā)現(xiàn)使反義領(lǐng)域的研究增多。這種自然發(fā)生的現(xiàn)象最早是在秀麗線蟲中發(fā)現(xiàn)的（1），是序列特異性地使轉(zhuǎn)錄后的基因沉默的有力機制。由于最近兩年在RNAi領(lǐng)域取得的進步，已經(jīng)有許多這方面的綜述發(fā)表（2-4）。RNA干擾是由長的雙鏈RNA分子發(fā)動的，該分子可以被Dicer enzyme加工成長度為21-23個核苷酸的RNA（見圖）。RNaseIII蛋白被認為是作為一個二聚體發(fā)揮作用，它對雙鏈RNA的兩個鏈都進行切割，酶切的產(chǎn)物3'末端互相重疊。然后這種小的干擾RNA分子（small interfering RNAs，siRNAs）摻入RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物（RNA-induced silencing complex，RISC），引導(dǎo)核酸酶降解靶RNA。

這種保守的生化機制可用于研究多種模式生物的基因功能，但是它在哺乳動物細胞中的應(yīng)用受到阻礙，因為長的雙鏈RNA分子會引起干擾素應(yīng)答。因此Tuschi及其同事表明長度為21nt的siRNA可以特異性的抑制哺乳動物細胞基因表達是一個革命性的突破（5）。這個發(fā)現(xiàn)激發(fā)了大量利用RNAi技術(shù)對哺乳動物細胞的研究，因為與傳統(tǒng)的反義技術(shù)比，RNAi的性能明顯較高。

有趣的是，除了短雙鏈RNA，短發(fā)夾RNA（short hairpin RNA，shRNA），比如莖環(huán)結(jié)構(gòu)在細胞內(nèi)經(jīng)過加工后也可以變成siRNA，從而產(chǎn)生RNA干擾（6、7）。這使得構(gòu)建表達干擾RNA的載體，從而使哺乳動物細胞內(nèi)基因表達長期沉默成為可能（4、8）。shRNA可以利用RNA聚核酶III啟動子轉(zhuǎn)錄，在正常情況下，該啟動子是控制小核RNA（small nuclear RNA，snRNA）U6（6、7、9、10）或者RNaseP的組分H1 RNA（11）轉(zhuǎn)錄的。另外一種辦法是兩段短RNA分子分別用U6啟動子轉(zhuǎn)錄出來（6、12、13）。載體介導(dǎo)的siRNA表達使對功能缺失（loss-of-function）表型進行長期分析成為可能。在穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的細胞內(nèi)，兩個月后仍可觀察到沉默現(xiàn)象（11）。

另外一種延長siRNA抑制基因表達時間的方法是對化學合成的RNA進行核苷酸修飾。盡管未經(jīng)修飾的短雙鏈RNA在細胞培養(yǎng)物或者體內(nèi)的穩(wěn)定性出乎意料的高，然而有些情況下，需要對siRNA的穩(wěn)定性進行進一步提高。因此，可以在兩條鏈的末端都引入經(jīng)過修飾的核苷（14）。一個5'端為兩個2'-O-甲基RNA、3'端為4個甲基化核苷的siRNA與序列相同但是未經(jīng)修飾的siRNA比活性相同，但是在細胞培養(yǎng)物中引起的基因沉默現(xiàn)象的時間延長。然而，增多siRNA中的甲基化核苷，或者在核苷中引入體積較大的烯丙基將導(dǎo)致siRNA活性下降。

RNA干擾在哺乳動物體內(nèi)的第一個研究是利用快速注射大量生理溶液的方法將一個編碼shRNA的質(zhì)粒注入老鼠的尾靜脈（15、16）。在大多數(shù)器官中，報道基因（編碼于共轉(zhuǎn)染質(zhì)?；蛘咿D(zhuǎn)基因小鼠上）的表達可以被有效地抑制。另外，F(xiàn)as基因被作為肝損傷治療相關(guān)的內(nèi)源靶標進行了RNA干擾實驗（17）。注射siRNA之后，小鼠肝細胞中的Fas mRNA和蛋白水平下降了10天。把Fas基因沉默可以保護小鼠免遭由注射競爭性Fas特異抗體引起的爆發(fā)性肝炎，82%用siRNA處理的小鼠活過了10天觀察期，而所有的對照小鼠在3天之內(nèi)死亡。

上述研究中采用的高壓導(dǎo)入技術(shù)是一種粗暴的方法，不適于治療用。因此，標準的基因治療所采用的方法被用于RNA干擾。一個反轉(zhuǎn)錄病毒載體被用于導(dǎo)入siRNA，以抑制人類胰腺腫瘤細胞中的癌基因K-ras等位基因（18）。負調(diào)控癌細胞中K-ras基因的表達使得它們在注入無胸腺的裸鼠皮下之后不再具有形成腫瘤的能力。這項研究還表明siRNA的高度特異性，因為只有癌基因K-ras被沉默，而與之只有1個堿基對差異的野生型等位基因并沒有被沉默。另外，當在紋狀區(qū)注射表達siRNA的腺病毒之后，轉(zhuǎn)基因小鼠大腦中GFP基因的表達可以被抑制（19）。β－葡萄糖醛酸苷酶（b-glucoronidase）的活性可以通過在小鼠尾靜脈注射重組腺病毒抑制。有趣的是，具有CMV啟動子和最小的polyA尾的RNA聚合酶II表達元件被用于這個實驗，為設(shè)計組織特異性或者可誘導(dǎo)的siRNA載體打開了大門。

總的來說，siRNA的第一個體內(nèi)實驗已經(jīng)進行，其他有重要意義的基因有望于很快作為靶標開展研究。至今為止的研究沒有觀察到任何應(yīng)用siRNA引起的毒性作用，但是在治療人類疾病的臨床試驗開始之前仍需小心，以排除長期使用RNA干擾引起的嚴重副作用。因為用siRNA使基因表達沉默與傳統(tǒng)的反義技術(shù)相似，研究者將從十多年來反義技術(shù)研究的教訓(xùn)中獲益，比如需要使用合適的對照以證明基因表達的敲除是特異性的，以及對免疫系統(tǒng)可能引起的意外影響進行詳細分析。

應(yīng)用

siRNA可用于研究基因的功能，可是后基因組時代的今天，研究人員已經(jīng)不滿足于一個一個基因沉默這樣的研究節(jié)奏了，功能基因組學的研究更需要一個能站在全局高度研究多個基因之間關(guān)系的工具，因此，用作大規(guī)模RNA干擾用的shRNA/siRNA文庫應(yīng)運而生。 shRNA/siRNA文庫聯(lián)合使用高通量篩選技術(shù)和高內(nèi)涵圖像分析技術(shù)，使得RNAi篩選在反向基因組學、功能基因研究、藥物發(fā)現(xiàn)等多個領(lǐng)域成為了一個 強大的應(yīng)用工具。
北京賽諾亞生物技術(shù)有限責任公司（）是一家擁有獨立自主產(chǎn)權(quán)的、以RNAi篩選的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)為重點生物高新技術(shù)企業(yè)。公司專業(yè)從事各種高通量miRNA檢測、RNA干擾篩選、藥物篩選、文庫篩選及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和銷售，同時提供進行各種RNAi相關(guān)的載體構(gòu)建、病毒包裝 服務(wù)和細胞生物學試劑。公司致力于為從事生命科學研究和早期藥物研發(fā)的科研人員提供一站式的RNA干擾相關(guān)服務(wù)。

總結(jié)
經(jīng)過長期盛衰沉浮，反義技術(shù)近年來得到越來越多的注意。對能夠提高靶表親和性和生物穩(wěn)定性、降低毒性的修飾核苷的研究取得了重要進展。由于大多數(shù)新的DNA類似物不能激活RNaseH，對反義寡核苷酸的設(shè)計需要考慮靶mRNA是否需要保留，例如，是改變剪接方式，還是降解靶mRNA（這種情況下應(yīng)該使用gapmer技術(shù)）。可以通過有系統(tǒng)的修飾天然核酶或者通過體外選擇技術(shù)獲得具有高催化活性的穩(wěn)定核酶。一些反義寡核苷酸和核酶已經(jīng)進入臨床試驗研究，一個反義藥物已經(jīng)在1998年獲得批準。一個重要的突破是發(fā)現(xiàn)短的雙鏈RNA分子可用于哺乳動物細胞中特異性沉默基因表達。這個方法與傳統(tǒng)的反義技術(shù)比效率明顯更高，并且一些體內(nèi)實驗的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)表。因此，反義技術(shù)有望廣泛應(yīng)用于對未知功能基因的研究、藥物靶標的確認和治療。

本文地址:http://www.mcys1996.com/jiankang/289632.html.

聲明： 我們致力于保護作者版權(quán)，注重分享，被刊用文章因無法核實真實出處，未能及時與作者取得聯(lián)系，或有版權(quán)異議的，請聯(lián)系管理員，我們會立即處理，本站部分文字與圖片資源來自于網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)載是出于傳遞更多信息之目的,若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權(quán)益，請立即通知我們(管理員郵箱：douchuanxin@foxmail.com)，情況屬實，我們會第一時間予以刪除，并同時向您表示歉意,謝謝!

上一篇: 熱門華人女科學家Nature,Gen···

下一篇: 做宮腔鏡疼嗎，大概需要幾分