五招治癌备受期待

使用"开关"关闭"失控"基因 RNA干扰技术出现于20世纪90年代,它是进入2000年后人们最予以期待的一项生物医学发现,也给癌症治疗带来新的途径.RNA即核糖核酸,主要担任生命活动中传递信息的角色,负责传递DNA设计的"生命蓝图".简单地说,它参与一种细胞控制机制,掌握了这种机制,就等于掌握了某些单个基因的"开关",可以通过控制这个开关来掌控基因.美国哈佛医学院的癌症专家朱迪·利伯曼(Judy Lieberman)在评价RNA干扰技术时说,这是一种令基因"沉默"的技术,它的出现为我们开辟了一个"广阔的领域",我们可以在那里做很多想做的事,例如当生物体内某种现象得不到解释时,我们可以通过逐个地关闭基因以找到现象的根源,即寻找到生物体中导致某种现象发生的蛋白质和基因.这表明,RNA干扰为生物学家们提供了一种生物学研究的重要手段,所以利伯曼把RNA干扰的出现称为"沉默的革命".     

非病毒基因载体介导短发夹RNA转染抑制肿瘤细胞生长

利用肿瘤细胞表面抗原G250的单克隆抗体G250mAb和聚乙二醇(PEG)修饰非病毒基因载体聚乙烯亚胺(PEI), 获得肿瘤靶向基因载体G250mAb-PEI-PEG. 该载体对HeLa细胞的基因转染效率达到70%, 远远高于对非肿瘤细胞NIH3T3 30%的转染效率. 通过该基因载体将Nucleostemin(NS)基因的特异性短发夹RNA (short hairpin RNA, shRNA)高效率地转入靶细胞HeLa, RNA干扰下调了细胞中NS的表达, 显著抑制了HeLa细胞的增殖能力, 引起HeLa细胞凋亡, 而对NIH 3T3细胞的增殖和活性没有显著影响. 研究结果表明, 非病毒基因载体G250mAb-PEI-PEG可靶向性、高效率的转染HeLa细胞, 应用于基因治疗, 这对于宫颈癌的临床治疗具有重要的意义.     

从人到线虫的RNAa现象

RNA干扰(RNAi)原理的发现,使人们认识到小RNA-Argonaute通路介导的基因调控总是负性的,即导致基因表达沉默.2006年RNAa(RNA activation)现象的发现颠覆了这一看法,也引发争议.RNAa首先发现于人等哺乳类细胞,是由靶向基因启动子的、小RNA指导的RNAArgonaute通路对基因转录/表观遗传的正性调控.在RNAa过程中,小RNA与Argonaute蛋白形成RNA-蛋白复合物并进入胞核,与染色体上的靶位点结合,导致靶位点的组蛋白修饰等表观遗传的改变从而在转录水平激活基因表达.最近多项在线虫中的研究显示,线虫内源性22G-RNA指导Argonaute蛋白CSR-1在表观遗传水平促进内源性基因表达,以及微小RNA介导的RNAa,从而确立了RNAa是一种至少从线虫到人细胞进化保守的细胞机制,并揭示了小RNA基因调控通路的复杂性和功能多样性.     

肿瘤基因治疗新策略—RNA干扰

RNA干扰(RNAi)是一种由双链RNA介导的基因沉默现象. 目前介导RNAi的方法很多, 包括采用非病毒性和病毒性载体介导. 最近研究发现, 以病毒为载体介导RNAi具有显著的优越性. 病毒载体通过表达70 bp左右的发夹结构RNA (shRNA), 在Dicer酶的催化作用下, 切割成21 bp左右的双链小分子干扰RNA (siRNA), 从而有效沉默靶向基因. 运用RNAi技术可设计一系列有效的抗癌策略, 如沉默癌基因、促进调亡、调控细胞周期、抗血管生成以及提高传统化疗、放疗的疗效等. 这一技术开辟了肿瘤基因治疗的新途径. 本文就RNAi技术在肿瘤基因治疗中的应用与研究作一评述.     

小RNA:运载工具实验室

许多公司正在意识到,发展基于RNA干扰(RNAi)疗法的新的运载工具将需要协同努力."我们认为,将小RNA作为递送或运载工具,是现代生物学中最重要的生物医学尝试之一."     

水稻中一种RNA结合蛋白cDNA的筛选和结构分析

植物叶绿体基因组全结构的阐明,已充分揭示该遗传体系兼有原核生物和真核生物基因组的特征。在叶绿体基因中,除存在一些内含子结构外,还具有像rpl12这样复杂的分割式基因。同时,不同基因的转录速度也存在着显著的差异。这些都意味着叶绿体基因在转录后必然有着复杂的剪接加工过程。RNA结合蛋白是一类在RNA加工中起重要作用的蛋白。Li等首次从烟草叶绿体中分离到与RNA转录直接相关的RNA结合蛋白,并且证明它们是由细胞核编码,在细胞质中合成后再输入到叶绿体中去的。至今,已从烟草、菠菜以及拟南芥菜等植物中发现了约10种核编码的叶绿体RNA结合蛋白,它们有类似的构造特征。我们从水稻cDNA文库中首次筛选到一个RNA结合蛋白(cp28)的基因,其相应的肽链由264个氨基酸组成。和其他叶绿体RNA结合蛋白相仿,它也包含有两个RNA结合结构域(称为consensus sequence-type RNA-binding domain,即CS-RBD),其中各含有一个由8个氨基酸组成的高度保守的一致顺序(ribonucleoprotein consensus sequence,即RNP-CS)。N端区域的传送肽(穿膜信号肽)由60个氨基酸组成,其后是一段负电荷十分集中的酸性肽段,但传送肽和酸性肽段的氨基酸顺序与其他植物的RNA结合蛋白的同源性很低。根据全长肽链的同源性比较,我们还分析了水稻cp28     

复杂的RNA与复杂的基因组

根据分子生物学的“中心法则”(central dogma)．遗传信息在几乎所有生物体内都是从DNA传递到RNA，然后再从RNA流向蛋白质。显然，RNA是一座“桥梁”，负责DNA和蛋白质之间信息的流通。在这个过程中，首先是将基因组DNA上的基因信息“复写”到一种称为mRNA的RNA分子上，然后再将mRNA含有的基因信息“翻译”为构成蛋白质的氨基酸序列。     

名词解释

1 BAC(细菌人工染色体)一种为了克隆80～300kb长度DNA,而以细菌染色作为基础构建成的人工载体.2cDNA与mRNA互补的DNA,即RNA反转录的产物.3cM(厘摩)基因组遗传作图时,表示两个基因间的距离单位.两基因间的距离是这样求得的:将AB/AB两基因连锁,与ab/ab两基因连锁的两面种生物杂交.其后代是杂合子AB/ab.然后将杂     

RNA研发简史：从微不足道到无比重要

核糖核酸(RNA)是一类具有重要生物学功能和临床价值的生物大分子，其基本组成元件是核糖、碱基和磷酸。早在1869年米歇尔就发现了RNA，但直到20世纪50年代科学家才开始对其进行系统研究。功能方面，RNA参与蛋白质合成、作为遗传物质、催化生物反应、调节基因表达等；应用方面，多种RNA药物已研发成功，包括反义RNA、小干扰RNA、适配体、RNA指导的基因编辑和mRNA疫苗等。文章回顾了RNA发现、发展和应用过程，以期能对RNA生物重要性有一个较为全面的理解。     

A至I RNA编辑: 遗传信息修饰的新机制

A至I RNA编辑(A-to-I RNA editing)是一种遗传信息修饰机制, 是基因调控在转录后水平发生的另一重要事件, 也是对分子生物学理论的重要补充. A至I RNA编辑酶可催化转录初产物RNA前体(pre-RNA)中特定部位的腺苷转变成肌苷, 从而产生新的遗传密码, 是蛋白质分子多样性发生的重要机制之一. 研究发现, 哺乳动物体内已知的几种A至I RNA编辑底物均编码具有重要功能的蛋白质, 其编辑变化可引发相应疾病, 提示A至I RNA编辑缺陷可能与多种疾病的发生相关. 由于目前明确的A至I RNA编辑的底物较少且均局限于中枢神经系统, 寻找更多新的受ADARs调控的下游基因, 并对其功能进行研究, 将有助于阐明A至I RNA编辑的生理和病理意义, 并将对分子生物学理论作出重要补充     

利用RNA干扰技术敲减rlpk2基因的表达可以延缓大豆叶片衰老

叶片衰老是受细胞内部遗传程序控制的、植物叶片发育过程的最后一个阶段, 对启动和调控这一过程的分子机制及衰老信号的传递途径的研究具有重要意义. 从人工诱导衰老的大豆叶片中克隆到一个新的LRR型类受体蛋白激酶基因rlpk2 (GenBank登录号: AY687391), 无论在前期人工诱导衰老系统还是叶片自然发育过程中, 该基因在大豆叶片中的表达水平都表现出明显的衰老上调趋势. 利用RNA干扰技术(RNA interference, RNAi)“敲减”(knock-down)该基因的表达, 可以明显延缓转基因大豆叶片无论自然发育还是营养缺乏胁迫引起的衰老进程, 转基因植株叶片具有比较致密的表面结构及较高的叶绿素含量.     

让基因沉默访诺贝尔生理学或医学奖得主克雷格·梅洛

“我从一开始就对这项技术着了迷”美国马萨诸塞州立大学医学院克雷格·梅洛教授因发现了一个有关控制基因信息流程的关键机制而与同事斯坦福大学的安德鲁·法尔教授分享了今年的诺贝尔生理学或医学奖。这项被称为“RNA干扰”或者“基因沉默”的技术开创了很多全新的疗法,并使得科学家对一切生物(从原始生物到人类)的基本基因功能有了前所未有的认识。以下是《波士顿环球报》记者对梅洛的采访。记者:您下一步的研究计划是什么?梅洛:我们仍在试图理解RNA干扰的机制,辨别相关的基因和蛋白质分子。记者:当1998年您和安德鲁·法尔共同在《自…     

microRNA对植物生长发育和病毒侵染的调控

microRNA (miRNA)是一类在真核生物中广泛存在的大小约22 nt的非编码小分子单链RNA, 它可以通过对靶标RNA的剪切或抑制靶标RNA的翻译调控靶标基因的表达. miRNA不仅参与了植物器官的形态建成, 还参与调控植物的信号转导系统等与生长发育相关的基因表达调控过程. 与植物抗病毒RNA沉默途径一样, miRNA途径也受到病毒沉默抑制子的干扰. 本文简述了miRNA介导的RNA调控途径和siRNA介导的RNA沉默路径的异同, 并对近几年miRNA在植物生长发育调控以及与病毒相互作用的研究进展进行了综述, 以求进一步理解真核生物基因表达调控的多层次性及复杂性.     

四膜虫大核rRNA基因与核骨架的关系

真核生物细胞中95%以上的RNA为rRNA(核糖体RNA),它们全部是rRNA基因(又称rDNA)的转录产物,其它基因转录的RNA只占5%左右.人们对如此重要的rRNA基因与核骨架(Nuclear skeleton,包括核内骨架Nuclear matrix以及核纤层Neclear lamina)的关系的研究虽然早已开始,并发现一些细胞的rRNA基因是与核骨架结合的,然而rRNA基因与核骨架的真正关系至今远未搞清楚.     

新型冠状病毒RNA标准物质

研制了一种新型冠状病毒(coronavirus, SARS-CoV-2)体外转录RNA标准物质,用于SARS-CoV-2病毒RNA检测的量值溯源.目标基因范围涵盖已公布的SARS-CoV-2病毒检测的3个主要靶标基因:核壳蛋白N基因全长(基因组坐标:28274-29533, GenBank:MT027064.1)、包膜蛋白E基因全长(基因组坐标:26245-26472, GenBank:MT027064.1)、开放阅读框1ab(ORF1ab)基因片段(基因组坐标:13321-15540, GenBank:MT027064.1).通过采用数字聚合酶链式反应(digital PCR, dPCR)方法进行多实验室联合定值,确定了该标准物质的量值为N、E和ORF1ab基因的拷贝数浓度.研究结果表明,该RNA标准物质量值可靠,均匀性良好,稳定性可满足运输要求.进一步地,通过在临床检验、多家不同原理的病毒检测试剂盒生产企业、方法开发实验室等试用,验证了RNA标准物质的普适性.这一RNA标准物质的研制为新型冠状病毒检测试剂盒的质量控制提供了计量学依据,为防控流行性疾病提供了便利.     

基因转录后沉默信号可以在拟南芥嫁接体内快速双向传递

RNA干扰(RNAi)是引起生物体基因转录后沉默的新技术之一, 通过转基因向植物体内引入特异的RNA沉默信号, 已成功用于基因功能研究. 我们利用拟南芥动蛋白异型体KatB和KatC两个基因上共有的一段同源编码序列(168 bp)构建了能导致目标基因KatB和KatC双基因转录后沉默的DEX (dexamethazone) 诱导性RNAi载体. RT-PCR和Northern blot结果显示, 转基因拟南芥纯合体植株(简称RNAi型植株)经DEX诱导后,KatB和KatC的mRNA逐渐减少, 表明这两个基因发生了转录后沉默作用. 用改进后的简易方法将RNAi型与野生型拟南芥植株进行高效率嫁接, 对砧木和接穗中目标基因mRNA变化进行了半定量RT-PCR检测. 结果表明, 无论用RNAi型植株作为砧木或接穗, DEX诱导产生的基因沉默信号均能导致相应野生型接穗或砧木中KatB和KatC mRNA的减少, 证明说明基因转录后沉默信号可以通过嫁接面在拟南芥体内双向传递; 与已报道的基因沉默信号在烟草嫁接体内传递速度相比, 拟南芥基因沉默信号的传递更为迅速．     

集胞藻PCC 6803中Ⅱ型RNA结合蛋白对于脂肪酸组成的效应

在集胞藻PCC6803中, Ⅱ型RNA结合蛋白基因rbp3在温度下降时仅有轻微上调. 与野生型相比, rbp3突变株中膜脂多不饱和脂肪酸(PUFA)总量显著减少. 但是, PUFA的减少并未达到影响其在低温下生长的程度. 突变株中的脂肪酸脱饱和酶基因desA, desB和desD, 以及在15℃生长所需要的基因ccr-1的mRNA显著减少, 而rbp1 (RNA结合蛋白1)和crhR (RNA解旋酶轻链)的mRNA不受影响. 因而, Rbp3可直接或间接地影响某些基因的mRNA水平.     

MDR1 ribozyme逆转耐药人肺癌细胞耐药性

恶性肿瘤是严重危害人类健康的疾病,死亡率极高。50％病人可以手术和放疗,另外50％病人因不能手术和放疗而需化疗。然而这些病人常化疗失败,其主要原因是肿瘤产生耐药性。人恶性肿瘤中MDR1基因及其产物P-糖蛋白(Pgp)表达非常普遍,约50％的肿瘤在治疗前即有MDR1基因表达,治疗后MDR1基因表达的百分比更高,同时肿瘤细胞对原先敏感的抗癌药物也不敏感,即产生了耐药性。ribozyme是一类具有RNA限制性内酶活性的RNA分子,可以识别RNA序列中的GUX(X为A,C,U)序列并进行有效切割,其中一种具有锤头结构(hammerhead)模型特征,根据此原理人工设计的ribozyme可以特异地定点切割靶RNA分子,阻断蛋白质表达。我们曾发现MDR1反义RNA可以明显抑制Pgp表达,但没有完全抑制。本研究利用逆转病毒介导的MDR1基因特异ribozyme,抑制人肺癌耐药细胞Pgp表达,探讨逆转其耐药性的可能性。     

生物工程培养鸡

在美国的农业研究服务中心的实验室里培育了一种特种鸡,它们的基因里含有一种“locomotive”。令人惊异的是,这种locomotive是由某种弱化的鸟类白血病毒的基因所构成的。白血病毒实际上是一种还原病毒.一旦进入细胞,这种病毒会释放一种使RNA转变成DNA的酶。此时,DNA会寻觅细胞基因并将其整合,而后产生出新的病毒粒子。研究人员再将这种还原病毒     

麂属rDNA限制性位点多态性及其系统进化

核糖体RNA基因家族(rRNA gene或rDNA)是一类中等重复的DNA序列,每个重复单元由非转录间隔区(nontranscribed spacer,NTS)、转录间隔区(internal transcri-bed spacer,ITS)和三种rRNA(18S RNA,5.8S RNA,28S RNA)基因编码区组成.由于rDNA遵循协同进化(concerted evolution)模式,种内个体间重复单元的序列差异不