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反義RNA

[1]來自 搜狗 的圖片

反義RNA是指與mRNA互補後，能抑制與疾病發生直接相關基因的表達的RNA。它封閉基因表達，具有特異性強、操作簡單的特點，可用來治療由基因突變或過度表達導致的疾病和嚴重感染性疾病。根據反義RNA的作用機制可將其分為3類：Ⅰ類反義RNA直接作用於靶mRNA的S D序列和（或）部分編碼區，直接抑制翻譯，或與靶mRNA結合形成雙鏈RNA，從而易被RNA酶Ⅲ 降解；Ⅱ類反義RNA與mRNA的非編碼區結合，引起mRNA構象變化，抑制翻譯；Ⅲ類反義RNA則直接抑制靶mRNA的翻譯。

定義

反義RNA是指與mRNA互補的RNA分子，也包括與其它RNA互補的RNA分子。由於核糖體不能翻譯雙鏈的RNA，所以反義RNA與mRNA特異性的互補結合, 即抑制了該mRNA的翻譯。通過反義RNA控制mRNA的翻譯是原核生物基因表達調控的一種方式，最早是在E.coli 的產腸桿菌素的Col E1質粒中發現的，許多實驗證明在真核生物中也存在反義RNA。近幾年來通過人工合成反義RNA的基因, 並將其導入細胞內轉錄成反義RNA，即能抑制某特定基因的表達，阻斷該基因的功能，有助於了解該基因對細胞生長和分化的作用。同時也暗示了該方法對腫瘤實施基因治療的可能性。

來源

細胞中反義RNA的來源有兩種途徑：第一是反向轉錄的產物，在多數情況下, 反義RNA是特定靶基因互補鏈反向轉錄產物, 即產生mRNA和反義RNA的DNA是同一區段的互補鏈。第二種來源是不同基因產物，如OMPF基因是大腸桿菌的膜蛋白基因，與透性有關，其反義基因MICFZE則為另一基因。

功能

在原核生物中反義RNA具有多種功能，例如調控質粒的複製及其接合轉移，抑制某些轉位因子的轉位，對某些噬菌體溶菌-溶源狀態的控制等。下文僅舉數例。

調控細菌基因的表達

反義RNA對編碼CAP的基因的調控作用已如前述。這裡再介紹一下micF RNA對ompF基因的表達的調控。ompF蛋白質是大腸桿菌的外膜蛋白的主要成分這一。micF RNA是從另一基因(ompC基因)附近的DNA序列轉錄而來，和o-mpFn RNA的5'端有70%的序列互補，因此在體外micF RNA可以抑制ompF mRNA的翻譯。但是這種抑制作用在體內是否重要尚有疑問，因為缺失micF基因的菌株其ompF蛋白的表達只受到輕微的影響。

噬菌體溶菌/溶源狀態的控制

反義RNA也參與了λ和P22噬菌體的溶菌/溶源狀態的控制。P22噬菌體編碼一種抗阻遏蛋白Ant，它可以抑制許多λ樣噬菌體的阻遏蛋白與DNA的結合。這對於剛剛感染細胞的P22建立λ樣原噬菌體(prophage)是有益的。但是Ant必須在嚴格的控制下，否則Ant的過分表達必將阻止溶源狀態的建立，而成為溶菌性的噬菌體。Ant蛋白質表達的控制是利用反義RNA(sarRNA)能與ant mRNA的翻譯起源區互補結合，從而抑制ant mRNA翻譯成Ant蛋白。

在λ噬菌體中cⅡ蛋白控制着溶菌或溶源狀態的選擇。cⅡ蛋白可以激活λPre啟動子，該啟動子控制的基因是λ噬菌體整合作用所必須的，且同時能抑制λ噬菌體的複製。cⅡ蛋白的另一功能是延緩λ晚期基因的表達，其作用機制是cⅡ蛋白激活PaQ的啟動子，轉錄出PaQRNA。PaQRA是編碼Q蛋白的mRNA的反義RNA。因此，PaQRNA能與QmRNA配對雜交而抑制其翻譯，而Q蛋白早已知道是晚期基因表達的激活蛋白。

cⅡ基因本身的表達還受到稱為oopRNA的反義RNA的調控。oopRNA與cⅡ基因的3'端互補，但其具體作用機制尚不清楚。

IS10轉位作用的抑制

outRNA是一種反義RNA，可以和IS10編碼的轉位酶mRNA(INRNA)5'端結合而抑制其翻譯，當細胞內只有一個考貝IS10時，只能生成很少量的outRNA，故轉位酶仍可生成。但當IS10的考貝數增多時，outRNA愈來愈多，其控制作用亦明顯增強，所以稱為多考貝抑制現象。這種現象可以防止IS10的過量堆積引起的細胞損害。

人工合成

既然反義RNA在原核生物中對基因表達起着重要的調控作用，那麼人工設計在天然狀態下不存在的反義RNA來調節靶基因的表達，想必也是可能的。這已在不少實驗中得到證實。

1.由於對靶mRNA的SD序列的上游區的結構了解甚少，因此，在要設計Ⅱ類反義RNA用於和靶mRNASD序列上游區結合，以期達到調節該mRNA翻譯的目的是比較困難的。

2.Ⅲ類反義RNA是和mRNA的起始處結合而形成類似ρ-不依賴性的轉錄終止子而使轉錄水平上抑制靶基因的表達。因此，要設法在靶mRNA上找到一段連續的U序列，就可以設計出反義RNA，與該U序列上游的mRNA鏈互補，以形成ρ-不依賴性終止子。理想的作用位點是在靶mRNA的5'端上游的非編碼區，以免受核糖體的影響。 3.只要靶基因的核苷酸順序已經知道，就可以人工設計出Ⅰ類反義RNA。有時還可設計同時具有Ⅰ類和Ⅲ類反義RNA功能的反義RNA。

我們還可以設計出天然存在的反義RNA的反義RNA來。這樣就可以拮抗原始反義RNA對靶mRNA的抑制作用。而達到激活或加強某個靶基因的表達的目的。然而並不是所有的mRNA對其相應的Ⅰ類反義RNA都敏感。例如，有的mRNA壽命很短，只有1-2分鐘，它們和反義RNA結合的機會較少，因而就較不敏感。反之，另一些mRNA則很穩定，壽命可達十多分種，則其對相應的反義RNA的抑制作用就很敏感。此外，反義RNA本身的穩定性有很大的實際意義。顯然，穩定的反義RNA對靶mRNA的調節作用比不穩定的反義RNA要好。