| 单词 | 反意RNA |
| 释义 | 【反意RNA】 拼译：antisense RNA 是反意基因(antisensegene)和或基因的反意链(antisensestrand)的转录产物，能与特异mRNA形成互补双链，高度特异地抑制mRNA的翻译，从而调节基因的表达。天然存在于原核和真核生物细胞中的反意RNA，其分子组成一般小于200个核苷酸。也可通过人工合成，导入细胞内。其潜在的应用前景十分诱人。这项技术可能成为一项基本的分子生物学方法而被普遍采用。 1969年波夫瑞(K．Bovre．)等首先观察到在λ噬菌体b2中心区段两条互补的反向单链能同时被转录，但当时对其转录产物(互补的RNA链)有何可能的调节作用，仅仅是在推测。1980年伊托赫(K．ltoh，)等发现一种RNA分子，它能与DNA复制时的引物RNA互补，这种RNA能调节DNA复制原点起动的频率。1983年西蒙斯(R．W．Simons，)等和米兹诺(T．Mizuno，)等报告，天然存在的能与mRNA的核糖体结合位点互补和能与特异基因的起动密码互补的RNA能抑制该基因的表达。嗣后，相继在原核生物中发现天然存在的反意RNA。直到1988年帕戈(B．Popko，)等和奥卡诺(H．Okano，)等在多发性硬化症病鼠中发现有天然存在的抑制髓鞘碱性蛋白基因表达的反意RNA，这是首次报告在脊椎动物中有天然存在的反意RNA。根据其抑制基因表达的机制，可将已发现的反意RNA分为3大类：Ⅰ类反意RNA互补于靶基因mRNA的核糖体结合位点和／或编码区序列，直接抑制mRNA的翻译(IA类)，或使mRNA对核酸酶敏感而不稳定(IB类)；Ⅱ类反意RNA是与mRNA功能区仁游较远的非编码区结合，可能导致mRNA 2级结构的改变，使其不能与核糖体结合；Ⅲ类反意RNA在转录水平起负效应的作用，是转录抑制的互补RNA(ticRNA)，与crpmRNA的5’－最未端结合，阻断crp操纵子的顺式转录，使crpmRN的转录减弱。天然反意RNA基因的来源，可能是在DNA水平由于基因转移，或通过靶mRNA逆向转录形成cDNA，这类cDNA在某种机遇下整合到特异的加强子方向，使之生成反意RNA。反意RNA也可人工合成并导入细胞而起调节作用。合成方式可有体内和体外两种。体内合成法是先将靶基因片段以与正常基因相反的方向插入适当的载体，导入细胞后即在活细胞内转录出反意RNA。也可用体外转录或化学合成反意RNA，通过显微注射导入细胞内。在设计人工合成反意RNA时，必须考虑其结构与功能的关系。原核生物RNA分子3’－端的茎－环结构及CUUCGG发夹结构对RNA的稳定有重要作用。靶序列的选择，在原核系统针对其SD序列最有效。对真核生物mRNA5’－端非编码区杂交比与编码区杂交更有效。由于技术的发展，有可能设计反意RNA的3’－端或5’－端具有ribozyme功能，特异地降解靶mRNA并使其失活。应避免设计出的结构对反意RNA本身有负效应，如互补区的结构妨碍与靶mRNA形成杂交，在此情况下可在茎区结构插入1个或多个核苷酸使其二级结构不稳定。反意RNA技术已被应用于生物学科的许多领域。(1)研究基因的基本功能。新基因的发现及其功能研究，对低等生物及植物，一般是通过突变体认识的。在高等动物及人类，突变体常常是隐性的或致死的、而且多拷贝基因中的单个基因突变，常可没有表型变化或很难观察到表型变化，因而研究突变体表型的方法不适用于高等动物及人类、反意RNA技术是一条简便的途径。基因工程技术已能获得特定时期特定细胞内表达的单个基因，人工构建此基因的反意RNA进行检测即可准确地了解其产物在活体中的功能。拉赤曼(M．R．Lachman)等应用反意RNA技术发现myc癌基因在小鼠红白细胞病细胞的诱导分化中具有双重作用，霍特(J．T．Holt，)等用此技术研究fos癌基因的功能时发现，c－fos的表达是Swiss，3T3细胞受血清刺激进行分裂所必需的。(2)恶性生长的控制。已知原癌基因的异常表达或其突变体的表达是致癌的关键之一。应用针对癌蛋白的抗体特异性地使癌蛋白失活而逆转癌细胞的方法，由于抗体的不稳定性和数量有限，以及导入方法繁琐等不能用于恶性肿瘤的治疗。利用反意RNA技术将癌基因的反意RNA引入癌细胞，阻断癌基因的表达，控制恶性生长，可望达到基因治疗恶性肿瘤的目的。史蒂芬逊(M．L．Stephenson，)等应用劳斯肉瘤病毒(RSV)相关的反意寡聚物在麦胚系统中能有效地抑制翻蛋白，加入培养液(10μg／ml)，能抑制RSV在鸡胚成纤维细胞内的再生和细胞转化，成功地将反意RNA用于抗癌研究。(3)人工免疫。柯立曼(J．Coleman，)等报道，人工制造的针对大肠杆菌噬菌体SP外壳蛋白及复制酶的反意基因．导入大肠杆菌后，有效地抑制了SP的复制，形成了一个新的人工免疫系统，即通过核酸的相互作用，使细胞获得了防御噬菌体感染的能力，为应用反意RNA抗病毒感染或抑制其在体内的复制展现出诱人的前景。(4)研究病因、病理机制。米戈施巴(K．Mikoshiba，)等用核糖核酸酶保护法检测到缺乏髓鞘碱性蛋白的突变小鼠中，有与基因外显子3－7互补的反意RNA，推测与MBP表达下降有关。基立特茨尔(R．Gillitzer，)等用NAP－1／IL－8特异的反意RNA为探针作原位杂交，牛皮癣病人NAP－1／1L－8表达局限在受损表皮的表层，提示局部用药治疗的可能。塔卡达(H．Takada．)等用针对前列腺分泌的类固醇结合蛋白基因的反意RNA为探针，发现此基因只在前列腺腹叶上皮层有表达，而在腹叶间质层，前列腺背叶，侧叶以及膀胱和肾等均未见有表达。克瑞斯廷森(P．Kristensen，)等用小鼠尿激酶型胞浆素原激活剂(U－PA)基因cDNA转录的反意RNA为探针作原位杂交，观察到某些组织的成纤维母细胞样细胞中有表达，而另一些组织则无表达。(5)反意RNA技术在植物细胞中的应用也获得成功。埃卡尔(J．R．Ecker，)等用反意RNA有效地抑制了植物细胞靶基因的表达。反意RNA不仅能起负效应因子(抑制剂)的作用，也能起正效应因子(激活剂)的作用。例如mRNA本身二级结构的形成对其翻译有时是起抑制作用的。设计一种能阻断mRNA二级结构形成的反意RNA，即能激活基因的表达。另方面可构建一种基因，产生的反意RNA是针对天然(或人工)反意RNA的抑制剂，这类RNA可望对靶基因的表达起激活作用。也可能应用人造反意RNA调节其他RNA相关的细胞功能，如核糖体的功能，真核生物RNA的剪接反应，真核mRNA5’－端帽子形成反应，真核mRNA从细胞核到胞浆的运输作用，以及核蛋白体复合物的形成等方面。总之，反意RNA技术为基因基本功能的研究开辟了一条新的途径，为癌症治疗、人工免疫、植物遗传工程等提供了广阔的研究与应用前景。【参考文献】：1 Simons RW,Kleckner N. Translation^ control of IS 10 tr-ansposition. Cell, 1983,34 (2): 683～ 6912 Inouye M. Antiseng RNA: its functions and applications in gene regulation- areview. Gene .1 988,72(1) : 25～343 李伟,吴旻.反义 RNA:原理与应用,生物化学与生物物理进展,l988,15(6):402～4054 Lachman HM.Cheng G.Skoultchi AI. Transfection of mo-use erythroleukenin cells will myc sequences charges the rate of induced commitment of differentiate. Proc Natl Acad Sai USA. 1986.83(17) :6480～64845 Holt JT.Gopal TV,Moulton AD.et al. Inducihle production of cfos antisense RNA inhibits 3T3 cell proliferation, Proc Natl Acad Sci USA.1986,83(13) :4794～47986 Stephenson ML. Zamecnik PC. Inhibition of Rous Sarcoma viral RNA transalion by a specific oligodeoxyribonucleoti-de. Proc Natl Acad Sci USA,1978.75(1): 285～2887 Ceman J,Hirashima A.Inokuchi Y.et al. A novel immune systen against bacteriophage infecion using complementary RNA(micRNA)Nature, 1985,315:6020,.601～6038 Mikoshiba K,Aruga J,Okano H. Molecalar biology of mye-lin basic protein:gene rearragement and expression of anti - sense RNA in myelin - defient mutants. Comp Biochem Physiol[c].1991,98(l)51～619 Takada H.Suematsu N,Mizuno T. Transcription of prost-(中山医科大学罗超权撰) |
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