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1、不对称RNA干扰研究进展,2011/11/16,什么是RNA干扰？,RNA干扰（RNAi）在实验室中是一种强大的实验工具，通过这种方式，利用具有同源性的双链RNA（dsRNA）诱导序列特异的目标基因的沉默，迅速阻断基因活性。目前哺乳动物细胞和临床研究中的siRNA 是由长度1921bp且两条链长度相等的对称小干扰RNA 介导。,什么是不对称RNA干扰？,2008年12 月Sun 1等人提出正义链和反义链长度不一致的不对称双链小干扰RNA（asymmetric interfering RNA, aiRNA）可以更加有效地使哺乳细胞中相应的靶基因沉默，aiRNA 将可能取代siRNA 广泛用于创新
2、药物的研究。,Abstract,RNA 干扰是生物医学研究，特别是基因功能研究中的重要工具。目前在哺乳细胞和临床研究中的RNA 干扰技术主要由相同长度对称的双链小干扰RNA（siRNA）介导。正义链和反义链长度不一致的不对称双链小干扰RNA（aiRNA）能更有效地使相应的靶基因沉默，并且降低脱靶效应，提高体内外稳定性,成为疾病治疗的新希望。,1 siRNA 与aiRNA 2 小于19bp 的小双链RNA 引发基因沉默 3 反义链较长的aiRNA 引起RNA 干扰活性 4 aiRNA 的干扰作用机制和siRNA 相同 5 aiRNA 可以降低正义链介导的脱靶效应 6 aiRNA 的前景 7 参考
3、文献,siRNA 与aiRNA,图1 siRNA 和aiRNA 的结构,小于19bp 的小双链RNA 引发基因沉默,siRNA 的长度一般在19bp 以上，且一般末端为平整结构，以往认为，用小于19bp 的平整末端或对称结构的siRNA去进行RNA 干扰，不能使靶基因沉默。但有研究者用小于19bp的双链不对称的小双链RNA有RNA 干扰活性，可以对目的基因的mRNA 产生干扰。因此，19bp 并不是靶向所有基因所必需的，小于19bp 的小双链RNA 亦可以引起RNA 干扰，使靶基因沉默。,反义链较长的aiRNA 引起RNA 干扰活性,反义链比正义链长的aiRNA 可以使靶基因沉默，而正义链比反
4、义链长的aiRNA 不能表现RNA 干扰功能。目前，产生这种现象的具体的机制尚不完全清楚，可能是因为RNA 诱导沉默复合体（RNA -induced silencing complex，RISC）与siRNA 或aiRNA 的两条链的结合是有选择性的，RISC 对链的选择性取决于链末端2nt 突出结构，末端2nt 碱基突出结构的链与RISC 的结合更加容易。siRNA 链的末端热力学稳定性可以影响到siRNA 的稳定性，对链的选择没有很大影响，反义链上末端的突出结构使得其更容易与RISC 结合，进而通过RNA 干扰途径抑制靶基因表达。,aiRNA 的干扰作用机制和siRNA 相同,aiRNA
5、和siRNA 引起的RNA 干扰机制是相同的，都是通过与同源的mRNA 特异性结合，使mRNA 降解，从而发生转录后基因沉默。 导入细胞内的siRNA或aiRNA与RNA 诱导沉默复合体结合，解旋成单链，反义链与靶mRNA 结合，切割靶基因的mRNA。,aiRNA 可以降低正义链介导的脱靶效应,在RNA 干扰设计时，siRNA 解旋后的两条单链，反义链与靶mRNA 结合引起基因沉默，而在细胞内，正义链也有可能与序列特异性的mRNA 结合，从而引起脱靶效应。而aiRNA 解旋成单链后，15nt 或小于15nt 的单链RNA 与mRNA 的结合能力降低，从而减少了其脱靶效应。,aiRNA 的前景,
6、siRNA 和aiRNA 技术比较具有：1.特异性高,2.抑制率高,3.渗透性好,4.稳定性好,5.安全性好,6.合成或导入工艺成熟。 aiRNA 的诸多优点，有利于充分发掘RNA 干扰技术的潜力，尤其是RNA 干扰疗法的应用。随着研究的进一步深入，相信aiRNA 的优点更能体现和发挥，在将来可能取代siRNA 而广泛应用于创新药物研究和临床应用中。,1 Sun X, Rogoff HA, Li CJ. Asymmetric RNA duplexes mediate RNA interference in mammalian cells J. Nature Biotechnology, 200
7、8, 26(12): 1379-82. 2 Elbashir SM, Harborth J, Lendeckel W, et al. Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells J. Nature, 2001, 411(24): 4948. 3 Zamore PD, Tuschl T, Sharp PA, et al. RNAi: doublestranded RNA directs the ATP-dependent cleavage of mRNA at 21 to
8、23 nucleotide intervals J. Cell, 2000, 101(1): 25-33. 4 Elbashir SM, Martinez J, Patkaniowska A, et al. Functional anatomy of siRNAs for mediating efficient RNAi in Drosophila melanogaster embryo lysate J. EMBO J, 2001, 20: 687788. 5 Kim DH, Behlke MA, Rose SD, et al. Synthetic dsRNA Dicer substrates enhance RNAi potency and efficacy J. Nat Biotechnol, 2005, 23(2): 2226. 6 Siolas D, Lerner C, Burchard J, et al. Synthetic shRNAs as potent RNAi triggers J. Nat Biotechnol,2005, 23(2): 22731,参考文献,谢 谢！,