PNAS惊人发现：沉默基因的RNA可直接遗传(真核生物的RNA携带着遗传信息吗)

PNAS惊人发现：沉默基因的RNA可直接遗传

2016年10月22日讯 近年来人们发现，父母的生活经历会对后代产生显著的影响。营养不良、接触毒素或罹患疾病会改变父母的基因表达模式，这种改变在某些情况下能传递给下一代。然而，这种非基因遗传机制一直是一个谜。

马里兰大学的研究人员在美国国家科学院院刊PNAS杂志上发表文章指出，非基因遗传机制其实可能非常简单。他们在线虫中首次观察到，沉默基因的双链RNA（dsRNA）可直接传递给下一代。这些dsRNA的基因沉默效果也得以延续。

“这是首次看到dsRNA传递给后代，”文章资深作者，助理教授Antony Jose说。“过去人们推测，dsRNA可能改变了父母的遗传物质，改变后的遗传物质再传给下一代。但我们的研究显示，RNA跨世代传递根本就不需要中间人。”

研究人员将带有荧光标记的dsRNA引入线虫循环系统。他们发现，这些荧光RNA从循环系统转移到卵子里等待受精。这些dsRNA与亲本基因不匹配，不能沉默亲本的基因。但如果线虫后代从另一个亲本那里获得了与dsRNA匹配的基因，相应基因就会被沉默。这说明，在某些情况下dsRNA的基因沉默效果可以跨代遗传。

在受精过程中胚胎会获得两份遗传物质，一份来自于父亲，一份来自于母亲。不过，胚胎只从母亲那里遗传线粒体，从父亲那里获取中心粒。上世纪三十年代以来，卵母细胞丢失中心粒的现象一直是个谜。葡萄牙IGC的研究团队现在终于揭示了其中的关键机制，这项研究于五月二十六日发表在Science杂志上。

表观遗传学修饰能在不改变DNA序列的情况下调控基因的表达。今年三月Nature Genetics杂志发表的一项研究证实，父母的行为会通过表观遗传影响孩子的健康。科学家们发现，虽然不良饮食习惯没有引入基因突变，但它的健康影响能通过卵子和精子延续到下一代。

去年年底哥本哈根大学的一项研究显示，男性体重会影响精子中的遗传信息。肥胖男性和精瘦男性的精子存在显著的表观基因组差异。这项研究首次在肥胖男性的精子中鉴定了表观遗传学改变。这意味着男性可以通过精子将生活环境的信息传递给后代，甚至影响孩子的肥胖几率。这种机制在进化上很有意义，因为食物可用性信息能使后代具备一定的优势。

真核生物的RNA携带着遗传信息吗

这句话是正确的。
细胞结构的生物（不管是原核细胞还是真核细胞），遗传物质为DNA；部分病毒（DNA病毒——T2噬菌体、乙肝病毒等），遗传物质也为DNA。还有一部分病毒（RNA病毒——SARS病毒、HIV病毒等），遗传物质为RNA。
也就是说DNA和RNA都携带遗传信息。RNA是DNA转录得来的。DNA在转录出RNA时按照半保留半复制和碱基互补原则。每个mRNA都能逆转录成为唯一对应的DNA，所以mRNA携带有遗传信息。 构建基因的cDNA文库时就是采用的RNA逆转录的方法。（知识所限，有错误请提醒，谢谢）

RNA病毒是否也具有基因?

级别：三年级
高中课本是针对高中生的,基因的定义有局限性!RNA病毒中遗传效应RNA也是基因.参考资料：
在初中生物学课本中,把基因定义为“染色体遗传物质中决定生物性状的小单位”.高中生物学课本则把基因定义为“有遗传效应的DNA片段”.在最具权威的2000年版《中国大百科全书》中,基因的定义是“含特定遗传信息的核苷酸序列,是遗传信息的最小功能单位”.在最近几年出版的外文版和部分中文版的分子生物学和分子遗传学书籍中又给出了新的答案.
　　从上述基因研究的最新进展可以看出,基因不仅在功能上多种多样,在结构上也是五花八门,因此,给它下一个非常准确和永远适用的定义是相当困难的.根据目前所掌握的知识,从分子生物学的角度,可以把基因定义为“能够表达出一个有功能的多肽链或功能RNA分子的核酸序列”.这里,“RNA分子”是指rRNA和tRNA.“核酸序列”主要指DNA,对于RNA病毒来说则指染色体RNA.这个定义较确切地表述了基因的本质和功能,已经被绝大多数学者所接受.所以我认为,这个定义能够为中学生所理解,特别是高中学生.

RNA干扰技术和反义核酸技术哪个的基因沉默

rnai

RNAi (RNA interference) 即RNA干涉，是近年来发现的在生物体内普遍存在的一种古老的生物学现象，是由双链RNA（dsRNA）介导的、由特定酶参与的特异性基因沉默现象，它在转录水平、转录后水平和翻译水平上阻断基因的表达。

RNAi的定义

目前对RNAi (RNA interference)的定义有很多种，不同的资料对其定义的侧重点也不尽相同，如果将RNAi看作一种生物学现象，可以有以下定义：① RNAi是由dsRNA介导的由特定酶参与的特异性基因沉默现象,它在转录水平、转录后水平和翻译水平上阻断基因的表达。② RNAi是有dsRNA参与指导的，以外源和内源mRNA为降解目标的转基因沉默现象。具有核苷酸序列特异性的自我防御机制，是一种当外源基因导入或病毒入侵后，细胞中与转基因或入侵病毒RNA同源的基因发生共同基因沉默的现象。
如果将其作为一门生物技术，则定义为：① RNAi 是指通过反义RNA与正链RNA 形成双链RNA 特异性地抑制靶基因的现象,它通过人为地引入与内源靶基因具有相同序列的双链RNA(有义RNA 和反义RNA) ,从而诱导内源靶基因的mRNA 降解,达到阻止基因表达的目的。② RNAi是指体外人工合成的或体内的双链RNA（dsRNA）在细胞内特异性的将与之同源的 mRNA降解成21nt～23nt 的小片段，使相应的基因沉默。③ RNAi是将与靶基因的mRNA 同源互补的双链RNA(dsRNA ) 导入细胞,能特异性地降解该mRNA ,从而产生相应的功能表型缺失, 属于转录后水平的基因沉默(post - transcriptional gene silence , PTGS)。
各种不同定义虽然说法不同，但所描述事实是大体相同的，简单地可以说，RNAi就是指由RNA介导的基因沉默现象。

原理
最近由于RNA干扰（RNA interference，RNAi）的发现使反义领域的研究增多。这种自然发生的现象最早是在秀丽线虫中发现的（1），是序列特异性地使转录后的基因沉默的有力机制。由于最近两年在RNAi领域取得的进步，已经有许多这方面的综述发表（2-4）。RNA干扰是由长的双链RNA分子发动的，该分子可以被Dicer enzyme加工成长度为21-23个核苷酸的RNA（见图）。RNaseIII蛋白被认为是作为一个二聚体发挥作用，它对双链RNA的两个链都进行切割，酶切的产物3'末端互相重叠。然后这种小的干扰RNA分子（small interfering RNAs，siRNAs）掺入RNA诱导的沉默复合物（RNA-induced silencing complex，RISC），引导核酸酶降解靶RNA。

这种保守的生化机制可用于研究多种模式生物的基因功能，但是它在哺乳动物细胞中的应用受到阻碍，因为长的双链RNA分子会引起干扰素应答。因此Tuschi及其同事表明长度为21nt的siRNA可以特异性的抑制哺乳动物细胞基因表达是一个革命性的突破（5）。这个发现激发了大量利用RNAi技术对哺乳动物细胞的研究，因为与传统的反义技术比，RNAi的性能明显较高。

有趣的是，除了短双链RNA，短发夹RNA（short hairpin RNA，shRNA），比如茎环结构在细胞内经过加工后也可以变成siRNA，从而产生RNA干扰（6、7）。这使得构建表达干扰RNA的载体，从而使哺乳动物细胞内基因表达长期沉默成为可能（4、8）。shRNA可以利用RNA聚核酶III启动子转录，在正常情况下，该启动子是控制小核RNA（small nuclear RNA，snRNA）U6（6、7、9、10）或者RNaseP的组分H1 RNA（11）转录的。另外一种办法是两段短RNA分子分别用U6启动子转录出来（6、12、13）。载体介导的siRNA表达使对功能缺失（loss-of-function）表型进行长期分析成为可能。在稳定转染的细胞内，两个月后仍可观察到沉默现象（11）。

另外一种延长siRNA抑制基因表达时间的方法是对化学合成的RNA进行核苷酸修饰。尽管未经修饰的短双链RNA在细胞培养物或者体内的稳定性出乎意料的高，然而有些情况下，需要对siRNA的稳定性进行进一步提高。因此，可以在两条链的末端都引入经过修饰的核苷（14）。一个5'端为两个2'-O-甲基RNA、3'端为4个甲基化核苷的siRNA与序列相同但是未经修饰的siRNA比活性相同，但是在细胞培养物中引起的基因沉默现象的时间延长。然而，增多siRNA中的甲基化核苷，或者在核苷中引入体积较大的烯丙基将导致siRNA活性下降。

RNA干扰在哺乳动物体内的第一个研究是利用快速注射大量生理溶液的方法将一个编码shRNA的质粒注入老鼠的尾静脉（15、16）。在大多数器官中，报道基因（编码于共转染质粒或者转基因小鼠上）的表达可以被有效地抑制。另外，Fas基因被作为肝损伤治疗相关的内源靶标进行了RNA干扰实验（17）。注射siRNA之后，小鼠肝细胞中的Fas mRNA和蛋白水平下降了10天。把Fas基因沉默可以保护小鼠免遭由注射竞争性Fas特异抗体引起的爆发性肝炎，82%用siRNA处理的小鼠活过了10天观察期，而所有的对照小鼠在3天之内死亡。

上述研究中采用的高压导入技术是一种粗暴的方法，不适于治疗用。因此，标准的基因治疗所采用的方法被用于RNA干扰。一个反转录病毒载体被用于导入siRNA，以抑制人类胰腺肿瘤细胞中的癌基因K-ras等位基因（18）。负调控癌细胞中K-ras基因的表达使得它们在注入无胸腺的裸鼠皮下之后不再具有形成肿瘤的能力。这项研究还表明siRNA的高度特异性，因为只有癌基因K-ras被沉默，而与之只有1个碱基对差异的野生型等位基因并没有被沉默。另外，当在纹状区注射表达siRNA的腺病毒之后，转基因小鼠大脑中GFP基因的表达可以被抑制（19）。β－葡萄糖醛酸苷酶（b-glucoronidase）的活性可以通过在小鼠尾静脉注射重组腺病毒抑制。有趣的是，具有CMV启动子和最小的polyA尾的RNA聚合酶II表达元件被用于这个实验，为设计组织特异性或者可诱导的siRNA载体打开了大门。

总的来说，siRNA的第一个体内实验已经进行，其他有重要意义的基因有望于很快作为靶标开展研究。至今为止的研究没有观察到任何应用siRNA引起的毒性作用，但是在治疗人类疾病的临床试验开始之前仍需小心，以排除长期使用RNA干扰引起的严重副作用。因为用siRNA使基因表达沉默与传统的反义技术相似，研究者将从十多年来反义技术研究的教训中获益，比如需要使用合适的对照以证明基因表达的敲除是特异性的，以及对免疫系统可能引起的意外影响进行详细分析。

应用

siRNA可用于研究基因的功能，可是后基因组时代的今天，研究人员已经不满足于一个一个基因沉默这样的研究节奏了，功能基因组学的研究更需要一个能站在全局高度研究多个基因之间关系的工具，因此，用作大规模RNA干扰用的shRNA/siRNA文库应运而生。 shRNA/siRNA文库联合使用高通量筛选技术和高内涵图像分析技术，使得RNAi筛选在反向基因组学、功能基因研究、药物发现等多个领域成为了一个 强大的应用工具。
北京赛诺亚生物技术有限责任公司（）是一家拥有独立自主产权的、以RNAi筛选的相关产品和技术服务为重点生物高新技术企业。公司专业从事各种高通量miRNA检测、RNA干扰筛选、药物筛选、文库筛选及相关产品的研发和销售，同时提供进行各种RNAi相关的载体构建、病毒包装 服务和细胞生物学试剂。公司致力于为从事生命科学研究和早期药物研发的科研人员提供一站式的RNA干扰相关服务。

总结
经过长期盛衰沉浮，反义技术近年来得到越来越多的注意。对能够提高靶表亲和性和生物稳定性、降低毒性的修饰核苷的研究取得了重要进展。由于大多数新的DNA类似物不能激活RNaseH，对反义寡核苷酸的设计需要考虑靶mRNA是否需要保留，例如，是改变剪接方式，还是降解靶mRNA（这种情况下应该使用gapmer技术）。可以通过有系统的修饰天然核酶或者通过体外选择技术获得具有高催化活性的稳定核酶。一些反义寡核苷酸和核酶已经进入临床试验研究，一个反义药物已经在1998年获得批准。一个重要的突破是发现短的双链RNA分子可用于哺乳动物细胞中特异性沉默基因表达。这个方法与传统的反义技术比效率明显更高，并且一些体内实验的数据已经发表。因此，反义技术有望广泛应用于对未知功能基因的研究、药物靶标的确认和治疗。

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