利用RNAi技术大规模分析基因功能的研究

将双链RNA导入细胞内会干扰与之同源的基因的表达,使生物体产生相应的功能缺陷表型,这种作用称为RNAi（RNA interference）。针对人类、植物、微生物等大规模基因组测序后所面临的功能鉴定难题,着重探讨了RNAi的机制及其研究进展。复合物RISC和酶Dicer的发现揭示了RNAi导致同源基因沉默的作用机理。通过使用RNAi这种反向遗传学工具可使生物体产生相应的功能缺陷表型,从而确定未知基因的功能。因此RNAi对大规模分析动、植物基因功能的研究具有重要的作用。     

RNA干扰技术及其在植物研究中的应用

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是最近几年发现和发展起来的一门新兴的在转录水平上的基因阻断技术,它是生物体内由双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)介导同源mRNA降解的现象。RNAi广泛存在于从真菌到高等植物、从无脊椎动物到哺乳动物各种生物中。研究表明通过转入目的基因序列的双链RNA可以诱导产生基因沉默现象。同时,RNAi能监控异常的或外源的遗传物质在机体内的水平,并调控基因的表达,是生物体抵御外在感染的一种重要的保护机制,这使得RNA干扰技术具有十分诱人的应用前景。介绍了RNAi的研究历史、作用机制、特点及其在植物研究中的应用。     

利用RNAi技术研究果蝇心脏发育基因的功能

RNAi是近两年发展起来的一种阻抑基因表达的新方法。它通过导入一段与内源基因同源的双链RNA序列（dsRNA）,使内源mRNA降解,从而达到阻抑基因表达的目的。目前已在线虫、果蝇、臭虫、真菌及植物等生物中建立RNAi技术,用于研究某些特定基因或已知基因在特定发育时期的功能。对于难于获得突变体的基因或生物体,RNAi技术尤其有效。虽然果蝇心脏发育基因wingless和tinman在果蝇心脏发育的早期功能已经清楚,它们都与果蝇心脏前体细胞的形成有关,但它们在果蝇心脏发育的后期功能仍有待进一步研究。实验运用RNAi技术,分别将tinman和wingless的dsRNA注入果蝇的早期胚胎,得到了这两个基因的dsRNA干扰表型,与两个基因的突变体表型非常相似,都表现为果蝇心脏前体细胞不能形成或心脏管缺失。尤其是tinman基因的dsRNA,还引起了肠中胚胎层缺失和体壁肌肉组织的紊乱,而wingless基因的dsRNA却只影响心脏的形成,而不影响肠中胚层,说明dsRNA干扰具有非常强的特异性,因而不失为研究果蝇心脏发育基因功能的有效方法。     

RNAi及其在肿瘤研究中的应用

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是指在生物体细胞内,外源性或内源性的双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)引起与其同源mRNA特异性的降解,因而抑制其相应的基因表达过程.由于它能够高度特异性、高效性地抑制基因的表达,因此在研究基因功能及表达调控、信号传导通路、药物靶点的鉴定和基因药物开发等方面具有良好的应用前景.主要介绍RNAi可能的分子机制、分子生物学特性、产生方法及其在肿瘤研究中的应用.     

RNAi技术研究进展及其在医学中的应用前景

将双链RNA导入细胞内会引起与其同源基因的沉默,这种现象称为RNA干扰（RNAinterference,RNAi）。就RNAi技术的定义、发现过程、作用机制、产生机理等方面的研究进展作一综述,同时对RNAi技术在医学领域中的应用和存在问题进行了展望。     

利用果蝇模型研究人类心脏早期发育的分子机理

近年来,果蝇心脏转化的遗传机制已初步研究清楚,但控制人类心脏早期发育的基因尚待鉴定。因为调控果蝇和脊椎动物早期心脏细胞命运定型的途径具有保守性,果蝇是一种探讨人类心脏早期发育的分子机理的理想动物模型。为此目的,我们采用P转座子和EMS诱变技术建立了约3000个隐性致死基因平衡系。通过心脏前体细胞特异性抗体免疫组化筛选,我们选出200余个表现心脏突变表型的平衡致死系。我们进一步利用RNAi技术对一些基因的功能进行了初步的研究,证明这些基因表现RNAi的突变表型,该类突变表型与基因突变时表现的表型相似,即心管呈缺陷型或无心脏前体细胞形成。利用果蝇和人类基因组计划获得的成果,我们从果蝇心脏侯选基因中初步克隆和鉴定了50个人类同源基因,其中20个是新基因。Northen印迹分析表明,一部分人类基因在心脏组织中有表达,从而为研究这些基因在人类心脏早期发育中的作用提供了信息。目前,我们正在建立转基因果蝇,以此为模型研究这些基因是否对心肌细胞发生或心肌功能起调控作用。产生心肌细胞突变类型的基因如果类似于人类心脏病综合症,则可以作为人类心脏疾病侯选基因作进一步的分析。     

利用果蝇模型研究人类心脏早期发育的分子机理(英文)

近年来 ,果蝇心脏特化的遗传机制已初步研究清楚 ,但控制人类心脏早期发育的基因尚待鉴定。因为调控果蝇和脊椎动物早期心脏细胞命运定型的途径具有保守性 ,果蝇是一种探讨人类心脏早期发育的分子机理的理想动物模式。为此目的 ,我们采用P转座子和EMS诱变技术建立了约 3 0 0 0个隐性致死基因平衡系。通过心脏前体细胞特异性抗体免疫组化筛选 ,我们检出 2 0 0余个表现心脏突变表型的平衡致死系。我们进一步利用RNAi技术对一些基因的功能进行了初步的研究 ,证明这些基因表现RNAi的突变表型 ,该类突变表型与基因突变时表现的表型相似 ,即心管呈缺陷型或无心脏前体细胞形成。利用果蝇和人类基因组计划获得的成果 ,我们从果蝇心脏侯选基因中初步克隆和鉴定了 5 0个人类同源基因 ,其中 2 0个是新基因。Northen印迹分析表明 ,一部分人类基因在心脏组织中有表达 ,从而为研究这些基因在人类心脏早期发育中的作用提供了信息。目前 ,我们正在建立转基因果蝇 ,以此为模型研究这些基因是否对心肌细胞发生或心肌功能起调控作用。产生心肌细胞突变类型的基因如果类似于人类心脏病综合症 ,则可以作为人类心脏疾病侯选基因作进一步的分析。     

RNA干扰(RNAi)文库研究进展

RNAi是由双链RNA(dsRNA)引发的转录后基因沉默现象,由dsRNA产生的小分子siRNA会导致生物体内同源转录产物特异性降解,是基因表达调控的重要方式之一。目前RNAi技术已发展成为遗传分析强有力的工具,在基因功能分析鉴定方面发挥越来越大的作用。构建大规模的RNAi文库进而转变成RNAi突变体库是功能基因组学研究的重要手段,因此如何利用简单经济的方法构建特定物种的高效RNAi文库就成为关键问题。综述了目前构建RNAi文库的不同方法以及每种构建方法的优点和存在的不足,为不同研究目的的RNAi文库的构建提供参考。     

RNA干扰及其在增强作物抵抗有害真核生物研究中的应用

RNAi是一种序列特异的同源依赖型基因沉默现象,在真核生物中普遍存在,是生物体抵抗核酸入侵、调控自身基因表达的重要途径。RNAi发现以后,很快就作为一种反向遗传学手段广泛应用于基因功能鉴定,并且在作物改良中得到了广泛应用,在作物抗病毒及品种改良方面得到了成功应用。近年来,随着对RNAi机制认识的不断加深,RNAi技术作为一种增强植物抵抗线虫、草食昆虫、真菌等有害真核生物的新策略的研究逐渐展开,并取得了一定成果,展现出良好的发展前景。对RNAi及其在增强植物抵抗有害真核生物方面的研究进展进行了综述,并对RNAi作为一种持久抗病虫育种策略的前景进行了展望。     

同源异型盒基因对血管平滑肌细胞的调控作用

同源异型盒基因是一类对生物体的生长、发育和分化从时间和空间上进行协调的调控基因。构成血管中膜的血管平滑肌细胞表型具有极大的可塑性。在一些病理性血管重构时,血管平滑肌细胞可发生表型调变,从分化型调变为去分化型,具备增殖和迁移能力。在此过程中,多种同源异型盒基因的表达发挥了重要的调控作用。现就同源异型盒基因与血管平滑肌细胞的表型调变、增殖和迁移的关系等方面的研究进展作一综述。     

RNA干扰在昆虫中的作用机理及应用进展

RNA干扰（RNAi）是生物体内源基因发生转录后特异性降解的一种生理现象,作为抵抗病毒的免疫机制,广泛存在于生物体内。RNAi在秀丽隐杆线虫中的发生机制已明确,但昆虫的系统性RNAi不同于线虫,在昆虫中尚未发现线虫跨膜蛋白SID．2的同源蛋白,且果蝇中不存在依赖于RNA的RNA聚合酶（RdRP）,但存在具有相似活性的物质。昆虫发生RNAi的效率不仅与靶标基因自身及双链RNA的选择有关,而且与虫体的发育状态及摄入双链RNA的剂量相关。随着RNAi在昆虫中作用特点的阐明,RNAi的应用价值也逐渐体现。近年来,通过RNAi沉默靶标基因,不但促进了昆虫基因功能研究的发展,而且被广泛用于重要农业害虫抗药性基因的研究。最新研究表明,RNAi结合第2代测序技术,针对非模式昆虫,能迅速找到具有致死效应的靶标序列,加快了利用RNAi技术生产生物农药的步伐。     

Genome-wide screening for gene function using RNAi in mammalian cells

Mammalian genome sequencing has identified numerous genes requiring functional annotation. The discovery that dsRNA can direct gene-specific silencing in both model organisms and mammalian cells through RNA interference (RNAi) has provided a platform for dissecting the function of independent genes. The generation of large-scale RNAi libraries targeting all predicted genes within mouse, rat and human cells, combined with the large number of cell-based assays, provides a unique opportunity to perform high-throughput genetics in these complex cell systems. Many different formats exist for the generation of genome-wide RNAi libraries for use in mammalian cells. Furthermore, the use of these libraries in either genetic screens or genetic selections allows for the identification of known and novel genes involved in complex cellular phenotypes and biological processes, some of which underpin human disease. In this review, we examine genome-wide RNAi libraries used in model organisms and mammalian cells and provide examples of how these information rich reagents can be used for determining gene function, discovering novel therapeutic targets and dissecting signalling pathways, cellular processes and complex phenotypes.     

Transgenic RNAi in mouse oocytes: The first decade

RNA interference (RNAi), a sequence-specific mRNA degradation induced by double-stranded RNA (dsRNA), is a common approach employed to specifically silence genes. Experimental RNAi in plant and invertebrate models is frequently induced by long dsRNA. However, in mammals, short RNA molecules are used preferentially since long dsRNA can provoke sequence-independent type I interferon response. A notable exception are mammalian oocytes where the interferon response is suppressed and long dsRNA is a potent and specific trigger of RNAi. Transgenic RNAi is an adaptation of RNAi allowing for inducing sequence-specific silencing upon expression of dsRNA. A decade ago, we have developed a vector for oocyte-specific expression of dsRNA, which has been used to study gene function in mouse oocytes on numerous occasions. This review provides an overview and discusses benefits and drawbacks encountered by us and our colleagues while working with the oocytes-specific transgenic RNAi system.     

昆虫的RNA干扰

RNA干扰(RNAi)是一种强有力的分子生物学技术, 在昆虫研究中得到了较多的应用。目前, RNAi技术主要应用于昆虫功能基因和功能基因组研究, 已在多个目的19种昆虫上实现了RNAi。在昆虫上实现RNAi的方法主要有注射、浸泡、喂食、转基因和病毒介导等方法, 这些方法各有特点, 其中喂食法因其简单而最有应用前景。昆虫RNAi的系统性较为复杂, 只有部分昆虫具有RNAi的系统性。昆虫中RNAi信号传导的基因可能是sid-1, 但昆虫RNAi的系统性机理还不是很清楚。转基因植物产生的dsRNA实现了对作物的保护, 证实了RNAi技术可用于害虫控制, 为害虫控制开辟了新领域。昆虫的RNAi研究处在起步阶段, 研究昆虫RNAi的机理, 特别是RNAi在昆虫体内的系统性扩散机理, 改进实现RNAi的方法, 提高RNAi技术在昆虫研究中的应用, 有利于昆虫基因功能鉴定和害虫控制, 促进昆虫学科的发展。     

Genome-wide RNAi screening in Caenorhabditis elegans

In Caenorhabditis elegans, introduction of double-stranded RNA (dsRNA) results in the specific inactivation of an endogenous gene with corresponding sequence; this technique is known as RNA interference (RNAi). It has previously been shown that RNAi can be performed by direct microinjection of dsRNA into adult hermaphrodite worms, by soaking worms in a solution of dsRNA, or by feeding worms Escherichia coli expressing target-gene dsRNA. We have developed a simple optimized protocol exploiting this third mode of dsRNA introduction, RNAi by feeding, which allows rapid and effective analysis of gene function in C. elegans. Furthermore, we have constructed a library of bacterial strains corresponding to roughly 86% of the estimated 19,000 predicted genes in C. elegans, and we have used it to perform genome-wide analyses of gene function. This library is publicly available, reusable resource allowing for rapid large-scale RNAi experiments. We have used this library to perform genome-wide analyses of gene function in C. elegans. Here, we describe the protocols used for bacterial library construction and for high-throughput screening in C. elegans using RNAi by feeding.