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RNA干扰技术在昆虫学领域研究进展

2021-01-28徐雪亮王奋山刘子荣范琳娟季香云蒋杰贤姚英娟

生物技术通报 2021年1期

徐雪亮 王奋山 刘子荣 范琳娟 季香云 蒋杰贤 姚英娟

(1. 江西省农业科学院农业应用微生物研究所,南昌 330200;2. 上海市农业科学院生态环境保护研究所,上海 201403)

1 RNAi沉默基因机制

RNAi是由外源双链RNA(Double-stranded RNA,dsRNA)介导引起的目的基因mRNA沉默的现象[1]。自Fire等[2]1998年首次报道了注射外源dsRNA可造成秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)内源性mRNA沉默的现象以来,RNAi已迅速成为研究基因功能、调控和有机体层面的反向遗传学技术手段。随着RNAi技术的快速发展与应用,其在病虫害防治管理方面也显示出了巨大的潜力,并在双翅目、鞘翅目、膜翅目、半翅目、直翅目及鳞翅目等许多昆虫中已经得到了成功应用[3]。

目前已知动物中存在3种不同类型的小RNA可以触发相应的RNAi通路。第一种是由短/小干扰RNA(Short/small interfering RNA,siRNA)调控的siRNA通路,siRNA由外源或内源的dsRNA加工为长度一般为19-21 bp的dsRNA;第二种是由微小RNA(MicroRNA,miRNA)调控的miRNA通路,miRNA是长度21-24 bp的单链非编码RNA;第三种是与PIWI(P-element induced wimpy testis)蛋白相互作用的小RNA(piRNA)调控的piRNA通路,piRNA是长度23-36 bp的单链RNA[4]。当细胞中导入与内源性mRNA编码区同源的dsRNA时,该mRNA发生断裂而导致基因表达沉默。当dsRNA(外源或自身产生)进入细胞后,首先由RNaseIII核酸酶家族的Dicer与dsRNA结合,随后dsRNA被降解成19-21 bp长度的小干扰RNA(Small interfering RNA,siRNA),然后siRNA与RNA诱导沉默复合体(RNA-induced silencing complex,RISC)结合,再解旋成单链RNA,并由该复合体主导RNAi效应[5]。RISC被活化后,受siRNA引导(Guide-strand),通过碱基互补配对特异性地结合在同源mRNA(靶标)上,切断标靶mRNA,引发靶标mRNA的分解,从而引发目标基因的表达沉默。

2 双链RNA的转运机制

一般来说,dsRNA进入生物体内后才能诱导RNA干扰反应。目前有两种潜在的机制:秀丽隐杆线虫体内跨膜通道介导的途径和果蝇S2细胞通过吞噬作用的途径。……

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