第六章 RNA分析

1、第六章 RNA分析 一、 RNA簡介 RNA的結(jié)構(gòu) RNA的功能 RNA研究進(jìn)展RNA的結(jié)構(gòu) 一級結(jié)構(gòu) 二級結(jié)構(gòu) 三級結(jié)構(gòu) RNA的功能 調(diào)控蛋白的合成 RNA轉(zhuǎn)錄后的加工與修飾 生物催化及其他持家功能 調(diào)控功能 參與端粒RNA的合成 。RNA調(diào)控蛋白的合成 mRNA tRNA rRNARNA轉(zhuǎn)錄后的加工與修飾 內(nèi)含子的去除-自身催化 RNA成熟過程中的編輯現(xiàn)象-RNA介導(dǎo)生物催化及其他持家功能 類病毒 T4噬菌體的自我剪接催化：DNA, RNA水解核苷轉(zhuǎn)移多核苷酸磷酸化氨酰-tRNA合成調(diào)控功能 一類非編碼RNA調(diào)控真核細(xì)胞許多功能，影響基因表達(dá)，細(xì)胞周期調(diào)控和個體發(fā)育等多種行為 miRNA

2、 siRNA參與端粒RNA的合成 染色體3DNA在端粒酶作用下，以端粒RNA為模板，合成端粒DNA二、 RNA二級結(jié)構(gòu) RNA二級結(jié)構(gòu)是指RNA分子在自然條件下盤繞、卷曲、借助堿基間的氫鍵相互連接形成部分堿基配對和單鏈交替出現(xiàn)的莖環(huán)結(jié)構(gòu)。GCAUGURNA二級結(jié)構(gòu)元件凸環(huán)雙螺旋內(nèi)部環(huán) 發(fā)夾環(huán)（莖環(huán)）RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測方法 基于熱力學(xué)的預(yù)測方法 基于系統(tǒng)發(fā)生學(xué)的預(yù)測方法基于熱力學(xué)的預(yù)測方法 自由能最低-最穩(wěn)定 局限性 RNA與其他生物大分子相互作用 RNA分子本身各二級結(jié)構(gòu)元件間的相互作用基于系統(tǒng)發(fā)生學(xué)的預(yù)測方法 通過進(jìn)化和系統(tǒng)發(fā)生的原理，進(jìn)行同源比對 局限性 受已知RNA結(jié)構(gòu)限制RNA結(jié)構(gòu)預(yù)測

3、分析資源 Vienna RNA package mfold server RNAstructureRNAstructure /RNAstructure.html 網(wǎng)上分析 本地軟件下載分析三、RNA interference (RNAi) RNA干擾 2006 Nobel Prize生理學(xué)（醫(yī)學(xué)獎生理學(xué)（醫(yī)學(xué)獎)安德魯法爾（Andrew Fire）克雷格梅洛（CraigC.Mello) 概 念：RNA interference（RNAi） 與靶基因序列同源的雙鏈RNA所誘導(dǎo)一種序列特異性的轉(zhuǎn)錄后基因沉默現(xiàn)象。RNAi 發(fā)現(xiàn)歷程：1990年

4、，曾有科學(xué)家給矮牽?；ú迦胍环N催生紅色素的基因，希望能夠讓花朵更鮮艷。但意想不到意想不到的事發(fā)生了：矮牽?；ㄍ耆噬?，花瓣變成了白色！? ?1995年 康奈爾大學(xué) Guo等在對線蟲C.elegans的研究中，應(yīng)用正義鏈RNA作為對照，研究par-1基因的表達(dá)，意意外的發(fā)現(xiàn)外的發(fā)現(xiàn)，正義鏈RNA與反義鏈RNA同樣能夠抑制目的基因的表達(dá)。 1998年，Andrew Fire等首次將正義鏈反義鏈RNA混合注入線蟲C.elegans中，觀察到更強(qiáng)的基因表達(dá)抑制。首次提出了RNA interference的概念。A control: not stainedB: wtC: wt + antisense R

5、NAD: wt + ds RNAMex-3 mRNA detection in embryos by in situ hybridizationRNAi機(jī)制 DicerRISC堿基互補(bǔ)堿基互補(bǔ)酶解酶解RNAi 的生物學(xué)意義： 一種古老、保守而又及其重要的遺傳學(xué)行為。生物體在長期的進(jìn)化過程中對異?；蚧顒拥谋O(jiān)控和防御,有學(xué)者稱之為“基因組水平的免疫系統(tǒng)”。 一種抗病毒感染機(jī)制。與其他反基因技術(shù)的比較：優(yōu)點： 1、特異性好； 2、抑制效率高； 3、操作相對簡單，實驗周期短；缺點： 1、靶點選擇的不確定性； 2、核酸的不穩(wěn)定性，dsRNA引入細(xì)胞的常見問題； 3、脫靶效應(yīng)； 4、生物安全性（質(zhì)粒，病毒等）。RNAi 的應(yīng)用： 功能基因組學(xué) 藥物靶篩選和驗證 細(xì)胞信號傳導(dǎo)通路分析 基因治療的新策略RNAi過程的功能單元：過程的功能單元：siRNA19 nt duplex2 nt 3 overhangsRNAi方法的核心步驟siRNA的設(shè)計： 1、從轉(zhuǎn)錄本（mRNA）的AUG起始密碼下游75bp開始，尋找“AA”二連序列，并記下其后面的19個堿基序列，作為潛在的siRNA靶位點。有研究結(jié)果顯示GC含量在30%60%左右的siRNA要比那些GC含量偏高的更為有效。靶點的選擇往往是試驗性的。 2、將候選的靶點序