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RNA干扰(RNA interference,RNAi)是一项新兴的基因沉默技术,主要通过siRNA和microRNA(miRNA)两种小RNA分子调节机制。miRNA介导是通过类似RNAi沉默调节,产生单链非编码miRNA分子和特异的靶mRNA结合形成RISC沉默复合体形成基因沉默。研究发现,与siRNA相比,miRNA剪切靶基因时允许和靶基因部分碱基错配,因而基于miRNA特性可以避免因为基因变异或基因间同源性较高而导致的基因沉默干扰失败。
据研究表明,通过借助于miRNA前体表达框架,可以将特异靶基因的人工合成的miRNA(artificial microRNA,amiRNA)导入细胞内,达到抑制靶基因表达的效果。因此,本文运用生物信息学的方法统计了拟南芥内源miRNA的序列组成特点,以及miRNA与其靶基因配对序列的规律。通过选用拟南芥miRNA169d前体amiRNA序列,构建靶向GUS-GFP基因的外源amiRNA-GFP表达载体,观察外源性amiRNA-GFP介导的RNA干扰能否阻断GUS-GFP复制和表达,进一步检测了靶基因GUS-GFP mRNA抑制程度、蛋白降低的程度和amiRNA的剪切位点,研究结果有以下几个方面:
1、通过对拟南芥内源254条miRNA序列分析结果得出miRNA序列5’端富含A、C,并且序列第1个碱基对U有强烈的倾向性,而对G却有抗性,第2~4个碱基缺乏U,第8个碱基偏向是G,第19个碱基偏向是C,这是拟南芥内源miRNA碱基序列组成的特点。
2、拟南芥miRNA和靶基因碱基配对的规律:(1)在254条miRNA中和靶基因完全配对的仅只有5条,约占1.8%,其中只有1个碱基错配序列有42条,占总数15%;2个碱基错配序列有68条,占总数24%;3个碱基错配序列有92条,占总数37%;4个碱基错配序列有41条,占总数14%。(2)从miRNA碱基位来看,miRNA与靶基因的错配碱基常出现在3’和5’末端,在第1和21碱基位碱基错配占总数的58.3%和143%,其次第2、7、8、13、15、20碱基位碱基错配比率都超过了20%。
3、通过amiRNA-GFP调控GUS-GFP基因表达在mRNA和蛋白水平检测,半定量RT-PCR和GUS定量结果表明:在GUS-GFP基因mRNA水平,在瞬时转染72小时后,GUS-GFP mRNA的水平被抑制了50%左右。统计分析, GUS-GFP蛋白水平中GUS蛋白降低了55.6%。为了进一步了解外源amiRNA-GFP干扰靶基因的机制,做了5’RACE测定,结果表明amiRNA-GFP是在和靶基因结合第10和11碱基位进行切割。
4、在miRNA169前体替换amiRNA序列时使用了酶切的方法,试验证明这种方法省时省工。