基因組編輯與功能基因組學

RNA干擾(RNA interference)

/ RNAi = 'R-N-A-eye' /

在CRISPR之前,若你想把一個基因調低以觀察其功能,首選的妙招是RNA干擾。它不去觸碰DNA,而是在基因的資訊被抄成RNA之後將其攔截。其思路是通過摧毀或阻斷一個基因的信使RNA來使該基因沉默,於是被造出的蛋白質大為減少——這是「敲低」而非永久性的剔除。值得稱道的是,這是一套細胞本就用來調控基因、抵禦病毒的天然系統。

RNA干擾由雙鏈RNA觸發。一種叫Dicer的細胞酶把長的雙鏈RNA切成約21個字母長的短片段;每個片段的一條鏈被裝入一個叫RISC的蛋白質複合物(其核心蛋白是Argonaute)。裝載好的短RNA此時充當一條搜索指令:通過鹼基配對,它引導RISC去找任何攜帶匹配序列的信使RNA,RISC隨後要麼把那條信使切碎,要麼阻止它被翻譯。在實驗室裡,你引入自己設計的、與想沉默基因匹配的短干擾RNA(siRNA),其餘的便由細胞自身的機器完成。細胞天然的微RNA用的正是同一條途徑來微調基因。

RNA干擾曾是功能研究的一場革命,並贏得諾貝爾獎,至今仍然有用——它快、在許多生物中都管用,還能敲低那些不易刪除的基因。但與CRISPR剔除相比,要誠實面對它的限制:沉默通常是部分的(敲低,而非歸零),除非持續供給否則是暫時的,而且容易有脫靶效應,因為一段短RNA可能與非預期的信使部分匹配。要造成徹底、永久的功能喪失,CRISPR剔除往往更乾淨;而要快速、可逆、可調地把基因調低,RNA干擾仍有其一席之地。

引入一段與某基因信使RNA匹配的短干擾RNA,幾小時內細胞的RISC複合物就把那條信使切碎,於是該基因的蛋白質驟降——這是一種快速、可逆的敲低。

沉默資訊而非基因——一種可逆的調低。

RNA干擾是把基因敲低,而非剔除——通常仍有殘餘蛋白質,且效應是暫時的。把RNAi結果當作徹底的功能喪失,可能導致對基因功能的錯誤結論。

又稱
RNAigene knockdownsiRNA knockdownRNA干扰基因敲低