RNA干扰(RNAi)现象是指由短链RNA所诱发的一种基因沉默现象。诱发RNA干扰现象的短链RNA主要分为两类：一类是从细胞外注入的siRNA,一类是在转录过程中产生的miRNA。两类RNA都先与细胞质中的蛋白质结合形成RNA诱导沉默复合体(RISC),随后引导RISC识别靶mRNA并破坏靶mRNA的翻译过程,进而沉默靶mRNA的基因表达。RNA干扰现象一被发现就被视为研究基因功能的有力手段和潜在的基因疗法。虽然RNA干扰机制已经被发现,但是广泛应用RNA干扰仍旧面临着巨大的挑战。比如,如何确保设计出来的siRNA拥有极高的精度和可预测的效率和如何避免siRNA的脱靶效应。核糖核酸(RNA)必须折叠成为各种二级和三级结构才能实现其多种多样的生物功能。作为一种由两个螺旋组成的简单三级结构,假结在各种RNA的生物功能中起到了非常重要的作用。例如,许多核糖核酸酶需要形成假结来实现其催化功能。HDV核糖核酸酶就可以通过形成一个含有假结的天然态结构来催化RNA的自剪切反应。由于RNA的折叠动力学与RNA的生物功能直接相关,发展一种可以预测RNA假结折叠动力学的方法对研究核糖核酸酶和治疗丁肝有着极其重要的意义。尽管已经有许多方法被用于预测RNA的折叠动力学,然而目前许多研究都不考虑包含假结的RNA结构的折叠动力学。本文的主要研究内容如下：(1)从动力学的角度研究靶mRNA的结构对siRNA效率的影响影响siRNA效率的因素主要由如下几类:siRNA的序列,siRNA的结构,siRNA与蛋白的结合效率,siRNA的输运过程,靶mRNA的结构等等。其中,靶mRNA结构对siRNA效率的影响受到了广泛的争议。目前多数研究都集中讨论靶mRNA结构的稳定性对siRNA效率的影响。通过将RISC视为一个多重催化酶,我们通过建立一个含有四个步骤的模型来从动力学的角度分析靶mRNA结构对siRNA效率的影响：(1)RISC与mRNA在可结合位点的结合。(2)RISC与mRNA复合体双螺旋的生长。(3)RISC切断mRNA的化学反应。(4)RISC的重新激活过程。在这个模型中,同时考虑了靶mRNA结构的可结合性,稳定性以及靶mRNA中的结合位点的影响。我们的计算结果显示,siRNA的效率是由靶mRNA的可结合性,稳定性和seed效应等因素共同决定的,我们的结论很好地解释了支持不同论点的实验结果。(2)建立动力学模型分析控制siRNA脱靶效应的有效手段临床研究发现,有些siRNA脱靶效应可以通过适当降低siRNA药物的剂量来消除,而另外一些siRNA脱靶效应完全不受siRNA药物剂量的影响。为了从理论上进一步研究有效控制siRNA脱靶效应的方法,我们建立了一个“一种siRNA沉默两种靶mRNA"的简化模型来模拟siRNA药物的脱靶效应。理论研究表明：siRNA药物的脱靶效应是与靶mRNA结构相关的,能否通过降低siRNA的浓度来消除siRNA的脱靶效应由靶mRNA的结构所决定。(3)建立RNA假结的折叠动力学方法并分析HDV的折叠动力学RNA假结在各种RNA的生物功能中起着重要的作用,RNA的折叠动力学则与RNA的生物功能紧密相关。在预测RNA折叠动力学并确定其折叠路径的方法中RNA的折叠动力学过程是由形成/打开/交换螺旋来实现的；RNA的折叠路径则可以通过从天然态结构开始搜索构象之间的净流量来确定。我们将这种方法应用于HDV序列和突变的HDV序列的折叠动力学中,理论计算结果很好地符合了实验结果。利用所确立的折叠路径,我们发现HDV序列和突变的HDV序列的不同的折叠动力学性质是由不同的折叠路径所引起的。(1)对天然HDV序列,其折叠路径主要有两条：一条快速路径和一条慢速路径,其中慢速路径中的HDV序列堆积在中间态I1,经过30分钟左右的时间,缓慢地从中间态I1转换成为天然结构；快速路径中的HDV序列则在折叠过程开始后的10s内快速形成天然结构。这两种路径产生的动力学很好地解释了天然HDV序列折叠动力学呈现二相性的原因。(2)HDV序列的G11C突变不仅仅可以破坏中间态I1的螺旋,改变中间态I1转换到天然态结构的路径,加快整个慢速路径的折叠速率；还可以产生一个含有假结的中间态结构,降低快速路径的转换速率。由于G11C突变对快速和慢速路径的影响,G11C突变的HDV序列的折叠动力学过程呈现出快速的单相性。(3)在G11C/27D突变的HDV的折叠路径中出现了大量的含有假结的中间态结构。由于RNA假结的稳定性极易受到溶液中的离子环境的影响,这在一定程度上解释了该序列的折叠动力学在不同的离子环境中呈现不同特征的原因。基于建立的假结模型,我们还预测了天然HDV序列的转录折叠过程。我们的研究结果显示,HDV序列在转录中的折叠过程可以有效地避免中间态I1的形成,进而快速地形成HDV的天然结构。