RNA幹擾(RNAi)是指內源性或外源性雙鏈RNA(dsRNA)介導的細胞內mRNA的特異性降解,導致目的基因表達沈默,功能表型相應喪失。
RNA幹擾(RNAi)是實驗室中壹種強有力的實驗工具,它利用同源雙鏈RNA(dsRNA)誘導序列特異性靶基因沈默,快速阻斷基因活性。SiRNA在RNA沈默途徑中起著核心作用,是降解特定信使RNA(mRNA)的引導因子。SiRNA是RNAi途徑的中間產物,是RNAi發揮作用的必要因子。siRNA的形成主要受Dicer和Rde-1的調控。由於RNA病毒的入侵、轉座子轉錄、基因組中反向重復序列轉錄等原因,細胞中出現了Rde-1(RNAi缺陷基因-1)編碼的蛋白質識別的外源dsRNA。當dsRNA達到壹定量時,Rde-1使dsRNA與Rde-1編碼的Dicer(Dicer是壹種RNaseIII活性核酸內切酶,具有四個結構域:Argonaute家族的PAZ結構域、RNase III活性區、dsRNA結合區和leads脫氧核糖核酸解旋酶活性區)結合形成酶-dsRNA復合物。Dicer裂解形成siRNA,然後在ATP的參與下,細胞內RNA誘導沈默復雜RNAi幹擾的關鍵步驟是組裝RISC,合成介導特異性反應的siRNA蛋白。SiRNA摻入RISC,然後與靶基因的編碼區或UTR區完全配對,降解靶基因。因此,siRNA只降解與其序列互補的mRNA。其調控機制是通過互補配對沈默相應靶基因的表達,所以是典型的負調控機制。siRNA識別靶序列的特異性很高,因為降解首先發生在相對於siRNA的中心位置,所以這些中心堿基位點極其重要,壹旦發生錯配,RNAi的作用就會受到嚴重抑制。
RNAi是基因功能研究的重要工具,因為它在基因沈默方面具有高效性和簡便性。
大多數藥物都是靶基因(或疾病基因)的抑制劑,所以RNAi是模擬藥物的作用。LOF的這種研究方法比傳統的功能增益法(GOF)更有優勢。因此,在當今的制藥工業中,RNAi是藥物靶標識別的重要工具。同時,那些在靶向實驗中被證明有效的siRNA/shRNA可以進壹步開發成RNAi藥物。
RNAi技術已廣泛應用於藥物靶標的發現和確認。生物技術公司或制藥公司通常利用已建立的RNAi文庫導入細胞,然後通過觀察細胞的表型變化來尋找功能基因。例如,可以通過RNAi文庫介導的腫瘤細胞的生長來發現能夠抑制腫瘤的基因。壹旦發現的基因屬於藥物靶點(如細胞膜上表達的蛋白或分泌到細胞外的蛋白),就可以針對這個靶點進行大規模的藥物篩選。此外,還可以通過RNAi技術在細胞水平或動物體內進壹步確認發現的靶標。
在疾病的治療中,雙鏈小分子RNA或siRNA已經在臨床試驗中用於幾種疾病的治療,如老年性黃斑變性、肌萎縮側索硬化、類風濕性關節炎、肥胖癥等。在抗病毒治療中,帕金森病等神經系統疾病已經開始采用RNA幹擾治療。在腫瘤治療方面也取得了壹些成果。