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点击次数：414 发布时间：2013/8/12
反义RNA-定义
反义RNA是指与mRNA互补的RNA分子, 也包括与其它RNA互补的RNA分子。由于核糖体不能翻译双链的RNA，所以反义RNA与mRNA特异性的互补结合, 即抑制了该mRNA的翻译。通过控制mRNA的翻译是原核生物基因表达调控的一种方式，zui早是在E.coli 的产肠杆菌素的Col E1质粒中发现的,许多实验证明在真核生物中也存在。近几年来通过人工合成的基因, 并将其导入细胞内转录成, 即能抑制某特定基因的表达,阻断该基因的功能, 有助于了解该基因对细胞生长和分化的作用。同时也暗示了该方法对肿瘤实施基因治疗的可能性。
-来源
细胞中的来源有两种途径∶*是反向转录的产物，在多数情况下, 是特定靶基因互补链反向转录产物, 即产生mRNA和的DNA是同一区段的互补链。第二种来源是不同基因产物，如OMPF基因是大肠杆菌的膜蛋白基因，与透性有关，其反义基因MICFZE则为另一基因。
-分类 编辑本段回目录
的分类和作用机制：下表总结了原核细胞内天然存在的11种。这些按其作用机制可经分为三大类。
调节水平 靶RNA 分类 功能 来源
转录后水平 micF RNA ompF mRNA 1A OmpF合成 染色体
oop RNA cⅡmRNA 1B 溶菌-溶源 噬菌体
sar RNA antmRNA 1A 溶菌-溶源 噬菌体
ouT RNA 转位酶mRNA ⅠA 转位作用 转位子
finp RNA traJ mRNA ⅠA DNA转位
sok RNA hok mRNA ⅠA 杀死作用
copA RNA repA mRNA Ⅱ 复制 质粒
R1162RNA repⅠmRNA Ⅱ 复制
pT181RNA repC mRNA Ⅱ 复制
转录水平 ticRNA CAP mRNA Ⅲ cAMP结合蛋白 染色体
复制前水平 RNAⅠ RNAⅡ Ⅲ DNA复制 质粒
Ⅰ类:这类直接作用于其靶mRNA的SD序列和/或编码区，引起翻译的直接抑制（ⅠA类）或与靶mRNA结合后引起该双链RNA分子对RNA酶Ⅲ的敏感性增加，使其降解（ⅠB类）。Ⅱ类:这类与mRNA的SD序列的上游非编码区结合，从而抑制靶mRNA的翻译功能。其作用机制尚不完全清楚，可能是与靶mRNA的上游序列结合后会引起核糖体结合位点区域的二级结构发生改变，因而阻止了核糖体的结合。Ⅲ类:这类可直接抑制靶mRNA的转录。
ticRNA（transcription inhibitory complementary RNA）是大肠杆菌中CAP蛋白（cAMP结合蛋白）的mRNA的。ticRNA的基因的启动子可被cAMP-CAP复合物所激活，从CAP mRNA的转录起始位点上游3个核苷酸处开始，以CAP mRNA的模板DNA链的互补链为模板，合成ticRNA。ticRNA具体长度不清楚，但是它是5 端一段正好和CAP mRNA的5 端有不完全的互补，可以形成双链的RNA杂交体。而在CAP mRNA上紧随杂交区之后的是一段约长11bp的A，U丰富区。这样的结构十分类似于 不依赖性的转录终止子的结构，从而CAP mRNA的转录刚刚开始不久后即迅速终止。从这个例子中我们可以看到CAP蛋白合成的自我调节作用。当CAP合成达一定量后，即可与cAMP结合成cAMP-CAP复合物。再激活ticRNA的启动子转录出ticRNA，反过来抑制CAP-mRNA的合成。
-功能
在原核生物中具有多种功能，例如调控质粒的复制及其接合转移，抑制某些转位因子的转位，对某些噬菌体溶菌-溶源状态的控制等。下文仅举数例。
1.调控细菌基因的表达:对编码CAP的基因的调控作用已如前述。这里再介绍一下micF RNA对ompF基因的表达的调控。ompF蛋白质是大肠杆菌的外膜蛋白的主要成分这一。micF RNA是从另一基因（ompC基因）附近的DNA序列转录而来，和o-mpFn RNA的5 端有70%的序列互补，因此在体外micF RNA可以抑制ompF mRNA的翻译。但是这种抑制作用在体内是否重要尚有疑问，因为缺失micF基因的菌株其ompF蛋白的表达只受到轻微的影响。
2.噬菌体溶菌/溶源状态的控制:也参与了 和P22噬菌体的溶菌/溶源状态的控制。P22噬菌体编码一种抗阻遏蛋白Ant，它可以抑制许多 样噬菌体的阻遏蛋白与DNA的结合。这对于刚刚感染细胞的P22建立 样原噬菌体（prophage）是有益的。但是Ant必须在严格的控制下，否则Ant的过分表达必将阻止溶源状态的建立，而成为溶菌性的噬菌体。Ant蛋白质表达的控制是利用（sarRNA）能与ant mRNA的翻译起源区互补结合，从而抑制ant mRNA翻译成Ant蛋白。
在 噬菌体中cⅡ蛋白控制着溶菌或溶源状态的选择。cⅡ蛋白可以激活 Pre启动子，该启动子控制的基因是 噬菌体整合作用所必须的，且同时能抑制 噬菌体的复制。cⅡ蛋白的另一功能是延缓 晚期基因的表达，其作用机制是cⅡ蛋白激活PaQ的启动子，转录出PaQRNA。PaQRA是编码Q蛋白的mRNA的。因此，PaQRNA能与QmRNA配对杂交而抑制其翻译，而Q蛋白早已知道是晚期基因表达的激活蛋白。
cⅡ基因本身的表达还受到称为oopRNA的的调控。oopRNA与cⅡ基因的3 端互补，但其具体作用机制尚不清楚。
3.IS10转位作用的抑制:outRNA是一种，可以和IS10编码的转位酶mRNA（INRNA）5 端结合而抑制其翻译，当细胞内只有一个考贝IS10时，只能生成很少量的outRNA，故转位酶仍可生成。但当IS10的考贝数增多时，outRNA愈来愈多，其控制作用亦明显增强，所以称为多考贝抑制现象。这种现象可以防止IS10的过量堆积引起的细胞损害。
-人工合成
既然在原核生物中对基因表达起着重要的调控作用，那末人工设计在天然状态下不存在的来调节靶基因的表达，想必也是可能的。这已在不少实验中得到证实。
1.由于目前对靶mRNA的SD序列的上游区的结构了解甚少，因此，在要设计Ⅱ类用于和靶mRNASD序列上游区结合，以期达到调节该mRNA翻译的目的是比较困难的。
2.Ⅲ类是和mRNA的起始处结合而形成类似 -不依赖性的转录终止子而使转录水平上抑制靶基因的表达。因此，要设法在靶mRNA上找到一段连续的U序列，就可以设计出，与该U序列上游的mRNA链互补，以形成 -不依赖性终止子。理想的作用位点是在靶mRNA的5 端上游的非编码区，以免受核糖体的影响。
3.只要靶基因的核苷酸顺序已经知道，就可以人工设计出Ⅰ类。有时还可设计同时具有Ⅰ类和Ⅲ类功能的。
我们还可以设计出天然存在的的来。这样就可以拮抗原始对靶mRNA的抑制作用。而达到激活或加强某个靶基因的表达的目的。然而并不是所有的mRNA对其相应的Ⅰ类都敏感。例如，有的mRNA寿命很短，只有1-2分钟，它们和结合的机会较少，因而就较不敏感。反之，另一些mRNA则很稳定，寿命可达十多分种，则其对相应的的抑制作用就很敏感。此外，本身的稳定性有很大的实际意义。显然，稳定的对靶mRNA的调节作用比不稳定的要好。
使分子稳定的方法如下：
[1]3 端带有茎环结构或类似 -不依赖性终止子结构时，可以稳定RNA分子。
[2]Gorski等还发现在T4噬菌体的基因32mRNA的5 端上游的茎环结构及其附近的序列亦可稳定RNA分子。所以在设计基因时，zui好将产生3 及5 端这种二级结构的序列克隆在基因的两端。Hirashima等1986年发现，针对靶mRNA的SD序列和AUG区域的，要比单纯对编码区域的更为有效。1989年Hirashima又发现，针对SD序列和它的上游区域（但不包括AUG）的更为有效。在真核生物中，针对5 端非编码区的更有效。但也有实验表明针对*内含子的也同样有效。
现在设计基因是时应注意之点总结如下：
[1]长的并不一定比短的更为有效。
[2]在原核生物中针对SD序列及其附近区域的可能更有效。
[3]在真核生物中，对应于5 端非编码区的可能比针对编码区的更有效。
[4]尽量避免在分子中出现自我互补的二级结构。
[5]设计的分子中不应有AUG或开放读框，否则该亦会与核糖体结合而影响其与靶mRNA的配对结合。
[6]进一步还可以将带有ribozyme结构的RNA连在的3 端尾上，当与靶mRNA杂交后，即可利用其酶活性来降解靶mRNA。
此外，为了增强的作用，还可以采取一些额外措施，例如:[1]由于对靶mRNA的抑制作用有剂量依赖性，所以在构建基因时，要选择强的、可以诱导的启动子以增强本身的表达。[2]构建许多个基因串连在一起，以得到线性重复的多拷贝基因，对提高的表达也有利。[3]RNA酶Ⅲ可以降解RNA:RNA杂交体，所以在构建基因时，可将RNA酶Ⅲ的基因也同时转化到靶细胞中并进行表达。这样，当与靶mRNA结合后，RNA酶Ⅲ即可将其降解。这显然有利于的抑制作用。
近年来，有关的研究进展迅速，已经应用到抗病毒感染，研究癌基因的作用机制，探索肿瘤治疗的可行途径等方面。在今后一段时间内，有关的研究肯定将会有更加迅速的进展和更广阔的应用前景。
-技术
随着分子生物学和遗传工程的发展，基因治疗应运而生，反义技术是其中一种，它的基础是根据核酸杂交原理设计针对特定靶序列的反义核酸，从而抑制特定基因的表达，包括、反义DNA及核酶（Ribozyme），它们通过人工合成和生物合成获得。
（一），根据的作用机制可将其分为3类：Ⅰ类直接作用于靶mRNA的S D序列和（或）部分编码区，直接抑制翻译，或与靶mRNA结合形成双链RNA，从而易被RNA酶Ⅲ 降解；Ⅱ类与mRNA的非编码区结合，引起mRNA构象变化，抑制翻译；Ⅲ类则直接抑制靶mRNA的转录。
（二）反义DNA是指一段能与特定的DNA或RNA以碱基互补配对的方式结合，并阻止其转录和翻译的短核酸片段，主要指反义寡核苷酸，因更具药用价值而倍受重视。
（三）核酶（ribozyme）是具有酶活性的RNA，主要参加RNA的加工与成熟。天然核酶可分为四类：（1）异体催化剪切型，如RNaseP；（2）自体催化的剪切型，如植物类病毒、拟病毒和卫星RNA；（3）*组内含子自我剪接型，如四膜虫大核26SrRNA；（4）第二组内含子自我剪接型。利用反义技术研制的药物称反义药物。反义药物作用于产生蛋白的基因，因此可广泛应用于多种疾病的治疗，如传染病、炎症、心血管疾病及肿瘤等。与传统药物比较反义药物更具选择性及效率，因此也更低毒。基于上述特点反义药物已成为药物研究和开发的热点。而且反义技术还可以应用于生物科学的基础研究。
