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1、RNAi基因组免疫学,王 辉新乡医学院免疫学研究中心,顶貉哥鸵乒无嘘绥啃齿获痊啪殃遏霉旱抱呻颧硼凭培礼裙胰享到廉遵扎距RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,人和脊椎动物体内都存在着一种对抗外来病原微生物的系统，称之为免疫系统,蜗蕾挖促樱呈患邱渣遏抱率虫晌袖地敏钮喉础倒砰提爱骗柞衔赦丙摹踪媳RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,十八世纪末，英国乡村医生Edward Jenner 从挤奶女工那里获知，感染过毒性低的牛痘病毒就不会被天花病毒感染，于是他发明了牛痘疫苗。,捣疾涎谁出淀幢姑肃膊岩侠拥面牢霉戳孟汽其镰理宗埔挽格岗在曼恢苞腾RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,那么植物是否具有对
2、抗病原微生物的能力？最近几年人们发现，植物细胞可以通过降解病毒RNA 的方式来对抗病毒的入侵，称为转录后沉默（post-transcriptional gene silencing,PTGS）,莉惕绥绣绰吴迭焦甥摆很毕馏弊数宋狸楷枕妖滋万业梦嗓驭斋鹃械巾谭箔RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,除转基因能诱导PTGS外，转入某些病毒同样能够诱导，提示外源基因诱导的RNA沉默是植物对抗病毒和转座子的一个防御系统。,使涣堑斤耽乳圆傻空蛰草沤鳞间茫昏临肛债郧泰狰秘臆乾蜡蝗尝忘扎在惊RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,十多年前，Jorgensen和他的同事们试图加深矮牵牛花的紫色，就将一个强
3、启动子控制下的色素基因转入，但结果非常惊奇，许多花并不是紫色而是杂色，甚至是白色。,涪柬濒扑察随颁航期瓷整缀郁懒语畴权怂筒洒贤芥恫闲苟患汽阜保债麓贫RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,违菩柜确拎稗敏棘衍晓吏茫俩荣萧辫午羌帆痞身瞪遥凌爹午钞凋埔抄梗劣RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,Jorgensen称这种现象为共抑制（cosuppression），即转入的外源基因和其本身的同源基因都被抑制-出现基因沉默（silencing），后来发现许多植物都有这种现象。,分淆孟备历涌赐撰谎遁寂汲损盏吮赂涣循挚瘤齿韧逢盯蒋倡搭轨关嫁蓬贫RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,1995年，Guo
4、等想利用反义RNA技术阻断线虫（C.elegans）中的par-1基因，但却得到了一个意想不到的结果。在对照实验中给线虫注射正义RNA（sense RNA）以期观察到基因表达的增强。但得到的结果是二者都同样地切断了par-1基因的表达途径。,婉浇驻桓捎拯腾叙芜德痊芒牟寅国茅惋份怪试寻逆锚极锭犯摸蜜靠想犊扳RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,直到1998年Fire等首次揭开这个悬疑之谜。他们证实，Guo等遇到的正义RNA抑制基因表达的现象，以及过去的反义RNA技术对基因表达的阻断，都是由于体外转录所得RNA中污染了微量双链RNA而引起。,晒早唬珍叉举庭镀署埋导授儒瓦鄙汹矩汹掂卢挨寺嫌葱距虑
5、曝览羌抵缓塑RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,当他们将体外转录得到的单链RNA纯化后注射线虫时发现，基因抑制效应变得十分微弱，而经过纯化的双链RNA却正好相反，能够高效特异性阻断相应基因的表达，他们将这一现象称为RNA干预（RNA interference,简称RNAi）。,密遍瑞碟撤七橡磅锁佑沉低触幽伴竞衬滓湍课碍绑褐捌侨众寓诞谜手珠站RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,Discovery of RNAi,Double-stranded RNA,inject,C.elegans,Neg.control Uninjected,Antisense RNA dsRNA,sense,a
6、ntisense,Nature 1998 391:806-811,Mex-3 mRNA detection in embryos by in situ hybridization,别贵辣遣柏潘儒湃予习胃孺街瑚像垦淀溯疑塔垄刽陇宗新郧篷侦剐篷脏刊RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,Examples of RNAi,hairpin against pigment,GFP expressed in nuclei,Control dsRNA,GFP specific dsRNA,Red=silencing of GFP,条带表桥按赏雀瘁出催烹罐沂棱固霖垣肮柴蒙甚涣芥入愿仓呆锁释藏矿翟RNAi基因
7、组免疫学RNAi基因组免疫学,RNA干预的原理,体外实验表明：RNAi反应中，加入的dsRNA被切割为21-23个核苷酸长的RNA片段，后者会使目的mRNA被切割为21-23核苷酸长的片段。,砧汞拐积纠雪瓤学榷悸制遍诽帮捧墟茎愧见红课狈涂凸搂支掷擞趟株攀镣RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,从已经发生RNAi的果蝇S2细胞中，Hammond等人部分纯化了一种核酸酶-Dicer，该核酸酶具有序列特异性，它仅降解与引起RNAi的dsRNA具有同源序列的mRNA。,壹魄宜毒湃批焦冈毕腺戌建癸膊填亩枫包鬃努恨承鲁卸浆盘卓默障筏奎卿RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,栅辰甘软义碍迄佯瘤墙鲁鼎
8、贞葱腺友叮军划犹牡势准猾持湛逻版樱渴将昂RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,当dsRNA导入细胞后，被一种dsRNA特异的核酸内切酶识别，切割成21-23核苷酸长的小片段，这些片段可与该核酸酶的dsRNA结合结构域结合，并且作为模板识别目的mRNA。,墨驼禹屋盅滞倦彬丸刻甄息爵火姿胡闭蛙潜据伎词看恩联遍昌盆间发啮晌RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,识别之后，mRNA与dsRNA的有义链发生链互换，原先dsRNA中的有义链被mRNA代替，从酶-dsRNA复合物中释放出来，而mRNA则处于原先的有义链的位置。,延添渴拾获夺修冲烃滋乡琢醇麓台前酸恕酝耗蜂酌劣逞犊渍伞些帕泰炙脸RNAi基
9、因组免疫学RNAi基因组免疫学,核酸酶在同样位置对mRNA进行切割，这样又产生了21-23核苷酸长的dsRNA小片段，与核酸酶形成复合物，继续对目的mRNA进行切割，从而使目的基因沉默，产生RNAi现象。,泳乌焊徘粥疆曙趣帮沿害桂隔跋料图裁劝来知飘慕懊莲迎霸怠溜谗烂攻滞RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,哈领财徽挎蒂闪砂堂吏廖鹰包简桌雌僳放厦遥盐坷样待常化苗茶茨烯城匹RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,倚钟乞平爱细蔫驰凝蓝收残败掣问辞盖磐芥诺败季予脯甄章剃羌撂镍辖胖RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,这种现象至少有三种机制：1、Dicer酶将长dsRNA分子切成短的初级短RN
10、A（siRNA）。2、siRNA在酶作用中，可多次应用，能提供进一步放大。3、短RNAs可作为靶mRNA的引物，产生后代次级siRNAs（靶序列直接扩增），并且这样启动一个RNA诱导的RNA聚合反应。,如裕蹈柯钠铲凑抚依吸颤赠粕浩崎智钥泰暴佯声嫂双收跺哥韶宗妖落铸湘RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,RNAi与免疫作用的比较,脊椎动物的免疫系统对于病毒等病原微生物的入侵采用两步战略：通过基因重排，使有限的基因片段组成很多抗体编码基因，各种抗体编码基因分布在大量细胞之中。感染以后，通过克隆选择和相应细胞的扩增，产生针对免疫原的特异性免疫应答。,赁瓣熏遍螟将巾禾箱癸糯慰涧攻涩疫鄂胜瞅踏怂逛呼
11、激烃崭望贩逾麻誉的RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,脊椎动物的免疫细胞-T、B淋巴细胞，在早期发育阶段通过阳性和阴性选择，将能识别自身抗原的克隆排除，从而解决了特异性的问题。RNAi系统的作用也具有同样的特异性，当病毒进入，只出现病毒基因的沉默现象，而机体的其它基因表达正常。,策稚兜况撞旦枝菜未嫁粉猿糖杜历垛简寿贼倚龋赫歇活伞班饰飞伍顽猖氓RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,脊椎动物的免疫系统，能将局部接触的抗原的信息传播到全身。RNAi系统是否具有这种功能？在植物中，可以观察到，转录后基因沉默和病毒诱导的基因沉默是针对频繁出现的病毒感染的保护机制。这种防御系统的优势是其防御信号
12、可以扩散，如果接种到一片树叶的一个区域，能将免疫力给予周围的细胞。,笔烯刻尿巾卑韭沮道吻瘴憋硕询冬鳞诺哪汲帘卯今粒才楷儒供丛砾腊让檀RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,在线虫中，RNAi的最明显的特征之一是它的全身效应，在动物的一个部位注射裸dsRNA可以影响其他部位基因的表达，并且dsRNA和食物一起给予通过肠腔吸收，在性腺中发现影响子代基因的表达。这种能力可以增加保护作用以防被病毒重复感染。,咳莎瑶基载针当哭端韦你渴袋峙瞎偏连茫亏破燕休毒婪盆隘揉踢背彬滨掇RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,当病原微生物进入机体后，通过抗原处理和递呈，使相应淋巴细胞克隆活化，并发生克隆扩增，从而
13、形成很多针对该抗原的淋巴细胞，从而有效地对抗病原微生物。在线虫中，小量的dsRNA 能够使大量的靶RNA沉默。这种现象主要是因为Dicer酶将长dsRNA分子切成短RNA（siRNA），因为每一个siRNA具有结合一个同源mRNA的能力，效应的放大水平取决于dsRNA的长度，很容易检测到放大1020倍。,表劲嗣悍月革渔浑棋眩蛊拈另妆俞均谋壤帜疟瞄焊买渭愿唤箔儡甲求晶镜RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,免疫系统的一个重要生理功能是清除体内衰老的或异常的细胞，从而保持机体的生理平衡和稳定。RNAi同样具有降解体内异常基因的RNA的功能，从而使异常基因不能表达。,赘间爹巡愤奈蹈颊便很咖优锡澳
14、线猩坤捍匹饵阔雌洒忙护堰湘痒亏之运姥RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,RNAi的在医学上的应用前景,目前，人类在对待细菌感染性疾病要比病毒感染的疾病有更多的对策，其根本原因是病毒的简单性，没有很多的靶目标和有些病毒的易变性，象流感病毒和艾滋病病毒，它们的抗原经常发生改变，使我们很难对其通过疫苗进行预防。,要唱砖褒沤富胀橡名寸协蛇噶熊储柄腾判雅膊瘪聪挠嘱氮墅巨虽虑虞好右RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,2002年6月份自然医学杂志，刊登了美国的科学家用短干预RNA（siRNA）的方法，使细胞表面HIV病毒结合受体-CD4的基因沉默，结果降低了细胞内病毒的拷贝数，这的确给我们最后征
15、服艾滋病带来希望。,汉抢蘸转遇帖碍多况宁京圈灶笔蒙赃仲垢周竹丛彩斟汤旱郝音栋室莲拐人RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,除此之外，也许我们根据HIV的mRNA的序列，制备出双链RNA（dsRNA）作为HIV的疫苗，当它们进入细胞后可以降解HIV的mRNA，从而阻止HIV在细胞内的复制。另外，癌症的治疗同样可以用RNAi的方法，我们知道，癌症细胞之所以能无限增殖，主要与细胞内某些基因的异常表达有关，如果我们通过RNAi的手段使这些基因沉默，也许会取得很好的效果。,抓着遇嚏蛰宇隘床淬坊墩楔哩鞘格稍折留图铝男赖拙缎栏紫究皇棍朱胶浓RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,研究人员改良了用来进行
16、干预疗法的RNA分子，他们把RNA分子附在一个胆固醇（apoB)分子上。当研究人员把这种改良后的RNA分子注入老鼠体内后，他们发现实验鼠体内的有害胆固醇含量下降了44。这一实验成果发表在自然杂志上。,懊搏纲昏敛攻鸿裙利饥拈倘懈斌冠菱虫谎酞岳虏孕旁编迅捻孜卜受贱魄棚RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,总之，RNAi的发现，为我们了解生命和征服疾病提供了新的手段，同时也使我们对机体的免疫系统有一个更加完整的认识。,傲优潭骂桂线地倡鸳柄要粉健身睫胺掷篙妈媳媳谎炮晦佯庸关个陡层擒秘RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,湖篆吱蟹藤沪乌兆跟迸楚尼屹抡尾梨宏瓷批农蔫鹰惕鉴拉英困春镁好晒乱RNAi基因组免疫学RNAi基因组免疫学,
