《分子生物学》课程教学课件（PPT讲稿）第七章 真核生物基因表达调控（3/3）翻译水平的调控、翻译后水平的调控

想一想 1.前面讲过的反义RNA的作用是什么？ 2.DNA的正义链和反义链是什么？ 3.如果给生物体从外源注入反义RNA会不会 抑制mRNA的翻译从而抑制基因表达呢？

1.前面讲过的反义RNA的作用是什么？ 2. DNA的正义链和反义链是什么？ 3.如果给生物体从外源注入反义RNA会不会 抑制mRNA的翻译从而抑制基因表达呢？ 想一想

四、RNA干扰 (RNA interference,RNAi) 与靶基因序列同源的双链RNA(dsRNA) 所诱导的一种特异性基因沉默现象。 ■RNA干扰的发现 ■RNA干扰的作用机制 ■RNA干扰的应用

四、RNA 干扰 （RNA interference，RNAi） 与靶基因序列同源的双链RNA(dsRNA) 所诱导的一种特异性基因沉默现象。 ◼ RNA干扰的发现 ◼ RNA干扰的作用机制 ◼ RNA干扰的应用

发现： ·1998年，华盛顿卡耐基研究院的Fire等发现 将ds RNA注入秀丽线虫可显著抑制特定基因 ■制备高度纯化的RNA,发现： 正义RNA无基因抑制作用 反义RNA的基因抑制作用也很微弱， 而用纯化后的dsRNA注入线虫，却能高效、特异地阻断相 应基因的表达。 ■实验证明dsRNA抑制基因的表达的效率比纯化后的反义 RNA至少高几个数量， 他们称此现象为ds RNA介导的RNA干扰(RNAi)

发现： • 1998年，华盛顿卡耐基研究院的Fire等发现 将ds RNA注入秀丽线虫可显著抑制特定基因 ◼ 的表达。 制备高度纯化的RNA，发现： 正义RNA无基因抑制作用 反义RNA的基因抑制作用也很微弱， 而用纯化后的dsRNA注入线虫，却能高效、特异地阻断相 应基因的表达。 ◼ 实验证明dsRNA抑制基因的表达的效率比纯化后的反义 RNA至少高几个数量 ， ◼ 他们称此现象为ds RNA介导的RNA干扰（RNAi）

RNAi现象的普遍性 ·1999,RNAi作用机制模型的提出。 2001,RNAi技术成功诱导培养的哺乳动物细 胞基因沉默现象。 随后陆续发现RNA也存在于水稻、烟草、 果蝇、小鼠及人等几乎所有的真核生物中

RNAi现象的普遍性 • 1999，RNAi作用机制模型的提出。 • 2001，RNAi技术成功诱导培养的哺乳动物细 胞基因沉 默现象。 随后陆续发现RNAi也存在于水稻、烟草、 果蝇、小鼠及人等几乎所有的真核生物中

RNAi的作用机制 RNAi是由dsRNA诱导的多步骤、多因素参与 过程，其中需要ATP参与。 整个过程可能分为三步： ·SiRNA形成 ·RISC的形成 ·靶mRNA的切割降解

RNAi的作用机制 整个过程可能分为三步: • siRNA形成 • RISC的形成 • 靶mRNA的切割降解 RNAi是由dsRNA诱导的多步骤、多因素参与 过程，其中需要ATP参与

双链RNA(dsRNA) Dicer剪切dsRNA 较长ds RNA被特异核 酸酶Dicer切割加工成 形成21-23个碱基对的 21~23nt的siRNA 小干扰性RNA 与蛋白结合 RISC由siRNA、 形成RNA诱导沉默复合体(RISC) 解旋酶、ATP、核 反义链指导形成 RNA诱导的沉 酸内切酶、核酸 默复合体RISC 外切酶等多种成 分组成 T 识别靶序列 活化的RISC识 信使RNA(mRNA) 别互补的mRNA、 切割 mRNA被降解，基因沉默出现

较长ds RNA被特异核 酸酶Dicer切割加工成 21~23nt 的siRNA 反义链指导形成 RNA诱导的沉 默复合体RISC 活化的RISC 识 别互补的mRNA 、 切割 RISC 由siRNA 、 解旋酶、ATP、核 酸内切酶、核酸 外切酶等多种成 分组成

外源双链RNA病毒双链RNA 其他双链RNA 异常单链RNA RdRP催化 RNA i 及其放大效应 双链RNA Dicer 双链sRNA 特异性蛋白结合，sRNA解链 活化的sRNA蛋白复合体，RISC mRNA RdRP 靶序列识别 ■【 以siRNA为引物RdRP催化合成新的双链RNA Dicer siRNA 核酸酶降解mRNA 图1RNAi作用机制

RNAi 及其放大效应

■dsRNA:双链RNA,包含正义链和反义链。 ■Dicer:属于RNaseⅢ家族，主要切割dsRNA或 者茎环结构的RNA前体成为小RNAs分子(siRNA 和miRNA)。 ■siRNA:small interfering RNA,RNAi的关键效 应分子，21-23个nt大小的双链RNA。 ■RISC:RNA-inducing silencing complex,具 有核酸内切、外切以及解旋酶活性。 RdRP:RNA-dependent RNA polymerases, 是RNAi的调节因子，使RNA可以在生物体内传递

◼dsRNA：双链RNA，包含正义链和反义链。 ◼Dicer：属于RNaseⅢ 家族，主要切割dsRNA或 者茎环结构的RNA前体成为小RNAs分子（siRNA 和miRNA）。 ◼siRNA：small interfering RNA ，RNAi的关键效 应分子，21-23个nt大小的双链RNA。 ◼RISC：RNA-inducing silencing complex，具 有核酸内切、外切以及解旋酶活性。 ◼RdRP：RNA-dependent RNA polymerases， 是RNAi的调节因子，使RNAi可以在生物体内传递

RNAi的遗传 ·基因沉默的现象能够通过嫁接植物而扩散。 ·某些条件下，注射dsRNA到线虫，在F1带 产生基因沉默可以传到F2代及以后各代中。 ·通过线虫突变体研究进一步证明，RNAi现 象的遗传与RNA复制有关

RNAi的遗传 • 基因沉默的现象能够通过嫁接植物而扩散。 • 某些条件下，注射dsRNA到线虫，在F1带 产生基因沉默可以传到F2代及以后各代中。 • 通过线虫突变体研究进一步证明，RNAi现 象的遗传与RNA复制有关

RNAi的特点 ◆转录后水平的基因沉默 ◆较高特异性：能够非常特异地降解与之序 列相应的单个同源基因的mRNA。 ◆高效性：相对少量的dsRNA就可以使相应 的基因表达受抑制。 ◆可遗传性及远距离效应：RNA基因表达的 效应可以突破细胞的界限，可传递给子一 代

RNAi 的特点 ◆转录后水平的基因沉默 ◆较高特异性：能够非常特异地降解与之序 列相应的单个同源基因的mRNA。 ◆高效性：相对少量的dsRNA就可以使相应 的基因表达受抑制。 ◆可遗传性及远距离效应：RNAi基因表达的 效应可以突破细胞的界限，可传递给子一 代