基因幹擾
RNA幹擾(RNA interference,縮寫為(wèi)RNAi)是指一種分(fēn)子生物(wù)學(xué)上由雙鏈RNA誘發的基因沉默現象,其機制是通過阻礙特定基因的轉錄或翻譯來抑制基因表達。當細胞中(zhōng)導入與内源性mRNA編碼區(qū)同源的雙鏈RNA時,該mRNA發生降解而導緻基因表達沉默。如圖1。
由于RNAi具(jù)有(yǒu)高度的序列專一性,可(kě)以特異地沉默基因,從而獲得基因功能(néng)喪失或基因表達量的降低。因此可(kě)以作(zuò)為(wèi)功能(néng)基因組學(xué)研究的一種強有(yǒu)力的工(gōng)具(jù)。在實際應用(yòng)中(zhōng),通過病毒載體(tǐ)表達小(xiǎo)核RNA(snRNA)進行RNAi已經非常成熟,能(néng)夠有(yǒu)效、快捷和持久地幹擾體(tǐ)内基因的表達。廣泛應用(yòng)到基因功能(néng)研究,藥物(wù)靶點篩選,細胞信号傳導通路分(fēn)析和疾病治療等方向。
圖1. RNAi示意圖(圖源:Majumdar Rajtilak, et al., Frontiers in Plant Science , 2017)
應用(yòng)範圍
1.基因功能(néng)研究:RNAi具(jù)有(yǒu)高效特異性抑制基因表達的特點,運用(yòng)病毒載體(tǐ)介導shRNA幹擾可(kě)以調控基因表達,進而研究基因功能(néng);
2.信号通路研究:可(kě)以運用(yòng)該技(jì )術進行體(tǐ)内體(tǐ)外相關信号通路及作(zuò)用(yòng)機制的研究;
3.構建疾病模型:通過病毒載體(tǐ)介導shRNA幹擾可(kě)構建轉基因抑制小(xiǎo)鼠模型;
4.基因治療:RNAi被用(yòng)于基因表達異常升高引起的疾病,如:腫瘤和病毒感染等;
5.藥物(wù)開發:利用(yòng)RNAi特異性高效地抑制基因的表達,獲得基因功能(néng)抑制表型,進而大規模地篩選出基因靶點,從而實現短時間内藥靶在細胞水平和動物(wù)水平的篩選和評定。
RNAi三類載體(tǐ)的特點以及适應性
1.直接表達shRNA。以AAV病毒載體(tǐ)為(wèi)例:由III型啓動子(U6或H1)直接啓動shRNA表達,表達能(néng)力強,表達範圍廣,适合廣譜性表達。
舉例,rAAV-直接表達shRNA載體(tǐ)關鍵元件:
2.Cre依賴shRNA。以AAV病毒載體(tǐ)為(wèi)例:由Cre重組酶調控III型啓動子(U6或H1)啓動shRNA表達,表達特異性由Cre的表達調控,因此需要與Cre病毒或Cre小(xiǎo)鼠一起使用(yòng),具(jù)有(yǒu)表達特異和受Cre表達調控的優勢,但其工(gōng)作(zuò)效率受Cre表達強弱的影響。
舉例,rAAV-Cre依賴shRNA表達載體(tǐ)關鍵元件:
3 . miRNA依賴的shRNA。以AAV病毒載體(tǐ)為(wèi)例:由II型啓動子啓動以miRNA為(wèi)骨架表達shRNA的系統,表達能(néng)力強并且幹擾效果好,可(kě)以利用(yòng)II型啓動子的特異性促使shRNA特異性表達。
舉例,rAAV-miRNA依賴shRNA表達載體(tǐ)關鍵元件:
現有(yǒu)載體(tǐ)列表(部分(fēn))
服務(wù)流程
案例展示
1.Lewandowski等人用(yòng)AAV介導表達shRNA抑制成年大鼠的PTEN的表達,導緻核糖體(tǐ)蛋白pS6磷酸化增加。
圖3. 成年大鼠皮質(zhì)内注射AAV抑制PTEN的表達。(Lewandowski, et al., Journal of Neuroscience, 2014) 2.Saal等人用(yòng)AAV表達shRNA抑制ROCK2的表達,可(kě)減輕多(duō)巴胺能(néng)神經元在毒素誘導的帕金森病模型中(zhōng)的退變。
圖4. AAV介導的shRNA體(tǐ)外特異性抑制ROCK2表達(Saal, et al., Neurobiology of Disease, 2015)