RNA干扰是一种自然发生的基因沉默机制,应用于基因功能研究和临床****,就成为一种功能非常强大的工具。不过,开展RNAi实验并不难,不需要特殊的仪器,RNAi实验所需的4大要素一点不复杂:
? 对应目标基因的dsRNA(siRNA,长dsRNA,shRNA载体,看实验需要);? 适合的转染或者其他将dsRNA递送进入细胞的方法;? 适当的对照;? 检测目标基因表达情况的方法
1. 对应目标基因的dsRNA在非哺乳动物细胞中,直接向细胞导入长双链RNA(dsRNA),在细胞质核酸酶Dicer的作用下可将长双链RNA降解为21-23bp的小分子干扰RNA(smallinterfering RNAs,siRNAs),这些小分子RNAs结合其他元件形成“RNA诱导沉默复合物”(RNA-inducedsilencing complexes,RISCs),并引导RISCs结合到与之互补的mRNA序列上,降解对应的mRNA,从而导致对应蛋白质水平下降,*终导致目标基因表达沉默(见下图:线路1,蓝色
对于哺乳动物细胞来说,导入30bp以上的长双链RNA(dsRNA)往往会诱发非预期的抗病毒应答反应,此路不通。所以常见的做法是直接制备19-23bp左右的siRNAs,将siRNAs转入哺乳动物细胞(线路2,红色);或者是将短发夹结构RNA(shorthairpinRNAs,shRNAs)的DNA表达载体转入细胞,表达产生shRNA,经过Dicer切割后得到siRNA(线路3,黄色);*后siRNAs同样和其他元件组合成为RNA诱导的沉默复合物RISCs,在siRNA指引下识别对应的mRNA序列并降解mRNA,从而使特定基因表达沉默。线路1和2均为诱发瞬时基因沉默,持续时间约3-7天,根据目标基因而异,shRNA表达载体则可以建立长效基因沉默的细胞株,进行功能缺失基因组筛选研究,也可用于体内RNAi研究。市面上提供RNAi试剂的厂家越来越多,产品也格外丰富,如何选择呢?生物通参照这3条主要的RNAi实验线路的每个步骤,分别汇集介绍市售好用的相关产品,方便大家实验时作为选择的参考。
2. 适合的将dsRNA递送进入细胞的方法一旦拿到siRNAs或者dsRNA,还需要一种将双链RNA传递到细胞里的方法。传递的方法因细胞种类不同而异。对于线虫之类的低等动物活体进行体内RNAi实验,多见以喂饲或者浸泡方法将dsRNA导入体内。体外培养细胞,多数的贴壁细胞可以用脂质体或者多胺类试剂来进行有效的转染;对于原代细胞或者悬浮细胞,如果常规转染方法不行,可以用电转,甚至显微注射等,或者通过病毒载体感染等方法进行,病毒载体还可以作为哺乳动物体内RNAi实验的手段。
3 设置适当的参照生物通RNAi实验特别ebioTips1:? 设置好参照:适当的参照对于每个实验来说都是关键的,必须的,非常重要的。RNAi实验也不例外。缺少适当的参照,RNAi实验的结果就无从分析。? 未转染细胞对照:不加转染试剂的空白对照,用于排除转染试剂对细胞活力的影响(这个可以在摸转染条件时先做)? 空白对照:只加转染试剂(如果实验用到载体则可做一组空载体对照),用于排除siRNA转染对细胞活力的影响? 负对照:设置不针对目标细胞内源任何基因的siRNA对照,用以排除转染siRNA对基因表达可能造成的任何非特异影响。? 正对照:设置针对易于检测的参照基因的siRNAs,用于确证siRNAs的递送、转染以及反应条件环境是可行的。也有建议选择和目标基因同一信号通路的另一个基因作为参照,便于排除脱靶等副反应,以及进一步确认目标基因的功能。? 好的实验设计应该选择至少2个以上针对同一目标基因的有效siRNAs同时平行做实验,以相互验证实验结果确实是由于目标基因沉默而引起的,并非个别siRNA的特异现象。? 可选:荧光标记的siRNAs对照便于检测siRNA递送效果(节选)