反义RNA技术及其应用研究.ppt

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1、反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理反义反义RNA反义反义RNA来源来源反义反义RNA技术技术反义反义反义反义RNARNA：一种本身一种本身缺乏编码能力缺乏编码能力，但，但能与特异靶能与特异靶 RNA RNA（主要是主要是mRNAmRNA)互补的互补的RNARNA分子，它可通过配对碱基间氢键作用分子，它可通过配对碱基间氢键作用与靶与靶RNARNA的特定互补区域结合形成的特定互补区域结合形成双链复双链复合物合物，抑制靶，抑制靶RNARNA的功能，从而调控基因的功能，从而调控基因的正常表达的正常

2、表达 。反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理根据反义根据反义根据反义根据反义RNARNA的作用机制可将其分为的作用机制可将其分为的作用机制可将其分为的作用机制可将其分为3 3类：类：类：类：类反义类反义类反义类反义RNARNA：直接作用于靶直接作用于靶mRNAmRNA的的S DS D序序列和（或）部分编码区，直接抑制翻译，列和（或）部分编码区，直接抑制翻译，或与靶或与靶mRNAmRNA结合形成双链结合形成双链RNARNA，从而易被，从而易被RNARNA酶酶 降解；降解；类反义类反义类反义类反义RNARNA：与与mRNAmRNA的非编码区

3、结合，的非编码区结合，引起引起mRNAmRNA构象变化，抑制翻译；构象变化，抑制翻译；类反义类反义类反义类反义RNARNA：直接抑制靶直接抑制靶mRNAmRNA的转录。的转录。反义反义RNA反义反义RNA来源来源反义反义RNA技术技术反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理细胞中反义细胞中反义细胞中反义细胞中反义RNARNA的来源有两种途径：的来源有两种途径：的来源有两种途径：的来源有两种途径：第一是第一是反向转录的产物反向转录的产物，在多数情况下，在多数情况下,反义反义RNARNA是特定靶基因互补链反向转录产物是特定靶基因互补链反向转录产

4、物,即产生即产生mRNAmRNA和反义和反义RNARNA的的DNADNA是同一区段的互是同一区段的互补链。补链。第二种来源是第二种来源是不同基因产物不同基因产物，如，如OMPFOMPF基基因是大肠杆菌的膜蛋白基因，与透性有关，因是大肠杆菌的膜蛋白基因，与透性有关，其反义基因其反义基因MICFZEMICFZE则为另一基因。则为另一基因。反义反义RNA反义反义RNA来源来源反义反义RNA技术技术反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理反义反义反义反义RNARNA技术：技术：技术：技术：是借助是借助基因重组技术基因重组技术，根据根据碱基互补原理碱

5、基互补原理，用，用人工合成或生物人工合成或生物体合成体合成的特定的特定RNARNA片段片段(或其化学修饰物或其化学修饰物)抑制或封闭基因表达的技术。抑制或封闭基因表达的技术。反义反义RNA反义反义RNA来源来源反义反义RNA技术技术反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理原理：原理：原理：原理：利用自然存在的或人工合成的反义利用自然存在的或人工合成的反义RNARNA，通过基因重组技术，通过基因重组技术反向插入反向插入到合适到合适的表达载体的表达载体形成重组形成重组DNADNA，然后转染受体，然后转染受体细胞，则这一反插入的序列就会随细胞周细

6、胞，则这一反插入的序列就会随细胞周期产生大量反义期产生大量反义RNARNA，对基因的表达进行，对基因的表达进行调控，从而调控，从而抑制、封闭或破坏靶基因抑制、封闭或破坏靶基因的表达的表达。反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理反义反义RNA调节作用机理概括起来有以下几点：调节作用机理概括起来有以下几点：(1)(1)互补于特定互补于特定mRNAmRNA的的非编码区非编码区,如如SD SD 序列上序列上游区，影响核糖体结合游区，影响核糖体结合,间接间接抑制翻译；抑制翻译；(2)(2)互补于特定互补于特定mRNAmRNA的的SDSD序列和（或）

7、编码序列和（或）编码区区,直接直接抑制翻译或使抑制翻译或使mRNAmRNA易被易被核酸酶降解；核酸酶降解；反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理(3)(3)作用于作用于靶靶mRNAmRNA的的55端端,阻止帽子结构阻止帽子结构的形成的形成,影响靶影响靶mRNAmRNA的成熟；的成熟；(4)(4)作用于作用于PolyAPolyA形成位点形成位点,阻止靶阻止靶mRNAmRNA的成熟及向胞浆内转运；的成熟及向胞浆内转运；反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理(5)(5)作用于作用于外显子外

8、显子和和内含子内含子的连接区的连接区,阻止阻止mRNAmRNA前体的剪接；前体的剪接；(6)(6)阻止阻止特定基因特定基因的转录；的转录；(7)(7)复制水平复制水平的调节作用。的调节作用。反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理人工合成构建人工合成构建 抗病毒作用抗病毒作用 抗肿瘤作用抗肿瘤作用 由于目前对靶由于目前对靶mRNA的的SD序列的上游序列的上游区的结构了解甚少，因此，在区的结构了解甚少，因此，在要设计要设计类类反义反义RNA用于和靶用于和靶mRNASD序列上游区结序列上游区结合，以期达到调节该合，以期达到调节该mRNA翻译的目

9、的翻译的目的是是比较困难的比较困难的。反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理人工合成构建人工合成构建 抗病毒作用抗病毒作用 抗肿瘤作用抗肿瘤作用 类反义类反义RNA是和是和mRNA的起始处结合而形的起始处结合而形成类似成类似-不依赖性的转录终止子不依赖性的转录终止子而使转录水平上而使转录水平上抑制靶基因的表达。抑制靶基因的表达。因此，要设法在靶因此，要设法在靶mRNA上找到一段上找到一段连续的连续的U序列序列，就可以设计出反义，就可以设计出反义RNA，与该，与该U序列上序列上游的游的mRNA链互补，以形成链互补，以形成-不依赖性不依赖性终

10、止子。终止子。理想的作用位点理想的作用位点是在靶是在靶mRNA的的5端游的非编码区，以免受核糖体的端游的非编码区，以免受核糖体的影响。影响。反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理人工合成构建人工合成构建 抗病毒作用抗病毒作用 抗肿瘤作用抗肿瘤作用 只要靶基因的核苷酸顺序已经知道，就只要靶基因的核苷酸顺序已经知道，就可以可以人工设计出人工设计出类反义类反义RNA。有时还可设。有时还可设计同时具有计同时具有类和类和类反义类反义RNA功能的反义功能的反义RNA。我们还可以设计出天然存在的反义我们还可以设计出天然存在的反义RNA的反义的反义RNA

11、来。这样就可以来。这样就可以拮抗原始反义拮抗原始反义RNA对靶对靶mRNA的抑制作用。而达到的抑制作用。而达到激活或加强某个靶基因的表达的目的。激活或加强某个靶基因的表达的目的。反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理人工合成构建人工合成构建 抗病毒作用抗病毒作用 抗肿瘤作用抗肿瘤作用 病毒是对人和动植物危害极大的病原体，然病毒是对人和动植物危害极大的病原体，然而对病毒引起的疾病的治疗，目前尚无特效药物而对病毒引起的疾病的治疗，目前尚无特效药物与方法。与方法。抗病毒反义抗病毒反义RNA 技术是将技术是将特定的病毒基因特定的病毒基因反反向插入

12、到向插入到表达载体表达载体中，以构建中，以构建反义反义RNA 表达载体表达载体，再将再将重组体重组体导入真核细胞导入真核细胞(病毒宿主病毒宿主细胞细胞)中表达中表达特异性反义特异性反义RNA，从而抑制，从而抑制特异有害基因的表达或抑制病毒复制。特异有害基因的表达或抑制病毒复制。反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理人工合成构建人工合成构建 抗病毒作用抗病毒作用 抗肿瘤作用抗肿瘤作用 文献报道文献报道,运用反义运用反义RNA技术已经成功地抑技术已经成功地抑制制疱疹病毒、流感病毒、人类免疫缺陷病毒疱疹病毒、流感病毒、人类免疫缺陷病毒(HIV)

13、等对培养的组织细胞的侵袭。用针对植物病毒的等对培养的组织细胞的侵袭。用针对植物病毒的反义反义RNA 已培育出已培育出具有抗病毒能力的植物具有抗病毒能力的植物。反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理人工合成构建人工合成构建 抗病毒作用抗病毒作用 抗肿瘤作用抗肿瘤作用 在目前基因治疗的众多方案中，反义在目前基因治疗的众多方案中，反义RNA 技术技术是最具吸引力的手段之一。可以设计出针对肿瘤细是最具吸引力的手段之一。可以设计出针对肿瘤细胞的癌基因、突变基因、非正常表达基因及某些肿胞的癌基因、突变基因、非正常表达基因及某些肿瘤相关病毒的瘤相关病毒

14、的癌基因反义癌基因反义RNA，以阻断这些有害基，以阻断这些有害基因的表达，达到治疗肿瘤的目的。因的表达，达到治疗肿瘤的目的。许多证据表明，反义许多证据表明，反义RNA可使肿瘤细胞的可使肿瘤细胞的表表型逆转型逆转、形态变化形态变化、增殖速度减慢增殖速度减慢、生存期缩短生存期缩短、软琼脂中克隆能力下降软琼脂中克隆能力下降及及体内成瘤能力减弱体内成瘤能力减弱等，等，而不影响细胞生存所必需的其它基因的表达。而不影响细胞生存所必需的其它基因的表达。反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理人工合成构建人工合成构建 抗病毒作用抗病毒作用 抗肿瘤作用抗肿瘤

15、作用 Trojan 等利用等利用EB病毒游离体病毒游离体表达载体克隆胰岛素表达载体克隆胰岛素样生长因子样生长因子(IG F)反义基因，将此重组体转染大鼠反义基因，将此重组体转染大鼠C6 细胞系，在大鼠模型上实现了细胞系，在大鼠模型上实现了胶质母细胞瘤胶质母细胞瘤的基的基因治疗和预防。因治疗和预防。我国学者赵晓航等报道互补于我国学者赵晓航等报道互补于Grnyc基因第二基因第二外显子外显子及其两侧序列的及其两侧序列的反义反义RNA能特异性诱发能特异性诱发人人食管癌细胞食管癌细胞程序性死亡。程序性死亡。反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究 概念概念 原理原理 应用应用 调节机理调节机理人工

16、合成构建人工合成构建 抗病毒作用抗病毒作用 抗肿瘤作用抗肿瘤作用 最近最近He等报道等报道,人乳头瘤病毒人乳头瘤病毒(HPV)16 型型E7 基因反基因反义义RNA不仅能抑制不仅能抑制HPV DNA 阳性阳性C3 小鼠肿瘤生长小鼠肿瘤生长和诱导肿瘤细胞凋亡和诱导肿瘤细胞凋亡,而且能诱导小鼠产生较强的而且能诱导小鼠产生较强的抗抗肿瘤免疫应答肿瘤免疫应答。在骨分化阶段在骨分化阶段,前成骨细胞会表达一种前成骨细胞会表达一种Tl受体受体。最近最近Werens kizd 等研究表明等研究表明,成骨骨肉瘤细胞成骨骨肉瘤细胞也合成也合成Tl受体受体,利用反义利用反义RNA抑制抑制Tl受体的表达受体的表达,则可则可阻止骨肉瘤细胞成骨作用阻止骨肉瘤细胞成骨作用。反义反义RNA技术及其应用研究技术及其应用研究