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RNA干扰技术的发现历史

2022.4.25

RNAi是在研究秀丽新小杆线虫(C. elegans)反义RNA(antisense RNA)的过程中发现的,由dsRNA介导的同源RNA降解过程。1995年,Guo等发现注射正义RNA(sense RNA)和反义RNA均能有效并特异性地抑制秀丽新小杆线虫par-1基因的表达,该结果不能使用反义RNA技术的理论做出合理解释。直到1998年,Fire等证实Guo等发现的正义RNA抑制同源基因表达的现象是由于体外转录制备的RNA中污染了微量dsRNA而引发,并将这一现象命名为RNAi。

此后dsRNA介导的RNAi现象陆续发现于真菌、果蝇、拟南芥、锥虫、水螅、涡虫、斑马鱼等多种真核生物中,并逐渐证实植物中的转录后基因沉默(posttranscriptional gene silencing,PTGS)、共抑制(cosuppression)及RNA介导的病毒抗性、真菌的抑制(quelling)现象均属于RNAi在不同物种的表现形式。

1992年,罗马诺(Romano)和Macino也在粗糙链孢霉中发现了外源导入基因可以抑制具有同源序列的内源基因的表达 [1]  。

1995年,Guo和Kemphues在线虫中也发现了RNA干扰现象。

1999年,Hamilton等首次在PTGS植株中发现了长度为25nt的RNA中间产物。2000年,Zamore和Hammond等使用体外培养的果蝇细胞进行研究发现,外源性dsRNA通过耗能过程降解成21-23nt的小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)引发RNAi。

2000年,Wianny和Svoboda等分别证实在小鼠胚胎细胞和卵母细胞中dsRNA能引发RNAi效应。2001年,Elbashir等证实21nt的siRNA可在避免激活dsRNA依赖的蛋白激酶(dsRNA-dependent protein kinase,PKR)和2',5'-寡聚腺苷酸合成酶(2',5'-oligoadenylate synthetase,2',5'-OAS)信号转导途径的同时,有效抑制人胚肾293细胞、Hela细胞等哺乳动物细胞中目的基因的表达。

2002年,Brummelkamp等首次使用小鼠H1启动子构建了小发卡RNA(small hairpin RNA,shRNA)表达载体pSUPER,并证实转染该载体可有效、特异性地剔除哺乳动物细胞内目的基因的表达,为利用RNAi技术进行基因治疗研究奠定了基础。

2006年,安德鲁·法厄与克雷格·梅洛(Craig C. Mello)由于在RNAi机制研究中的贡献获得诺贝尔生理及医学奖。

2021年,中科院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲与刘珈泉研究组研究发现,长非编码RNA SLERT可以“RNA分子伴侣”机制改变核仁蛋白DDX21的构象,进而影响核仁重要区域功能,确保核糖体RNA顺利产生。该研究成果于2021年7月30日发表于国际学术期刊《科学》,并被同期Perspectives专评。该研究首次揭示RNA分子伴侣跨越数量级调控核仁蛋白质相分离特性,维持细胞核仁正常的形态功能,对理解长非编码RNA分子机制和无膜细胞小体功能具有重大意义。


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